一种盾构机用高硬度滚刀的制作方法

文档序号:10348446阅读:1165来源:国知局
一种盾构机用高硬度滚刀的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于盾构机领域,具体地说,涉及一种盾构机用高硬度滚刀。
【背景技术】
[0002]盾构机是一个具备多种功能于一体的综合型设备,它集合了隧道工程中开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出渣系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、自动导向系统及通风、供水、供电系统、有害气体检测装置等。盾构机刀盘是盾构机开挖系统中的主要设备构件,也是盾构机的核心部件、其强度和整体刚度都直接影响到施工掘进的速度和成本,并且出了故障维修处理困难。刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体,位于盾构机的最前部,用于切削土体。盾构机滚刀是盾构开挖的主要工具,掌握其正确的选择和使用方法,在刀盘上进行合理的布置,对于提高盾构的掘进效率、创造良好的经济效益至关重要。盾构在施工过程中会遇到不同的地层,从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩。刀盘滚刀不可能是千篇一律的,必须根据工程地质情况进行个性化设计。在硬岩掘进过程中必须采用滚刀作为主要的切削刀具,但是在砂卵石、砂土、粘土等松散地层则不适合采用滚刀进行掘进。
[0003]南京某城际轨道交通二期项目盾构区间标段主要以中风化安山岩为主,其余部分穿越地层为粉质粘土、含卵砾石粉细砂,少量残积土,隧道区间单线长2390米其中约有1.6km为全断面岩层,地层硬,抗压强度达到了 130Mpa,掘进难度很大,为了保证进度,急需设计一种盾构机用高硬度滚刀。
[0004]中国专利申请号200920226599.5,公开日2010年6月9日的专利文件,公开了一种盾构机用盘形滚刀,属于盾构机用配件,主要包括刀圈、刀体、刀轴,轴承设置在端盖上,特点是端盖的内侧及外周设置有密封圈座,该密封圈座与端盖之间加装有浮动密封圈;在密封圈座的轴向外侧通过压环压装有防尘密封圈。减小了浮动密封圈直径,从而改善密封性,并减小安装静扭矩;螺母对轴承进行预锁,再通过调整垫片由端盖调整浮动密封圈密封性;防尘密封圈提高了密封防尘效果。从该实用新型公开的技术方案可以看出,其滚刀刀圈采用普通材质制作,不能适用于高硬度岩层掘进,使用寿命低,刀具更换频率高,增加了工程项目的掘进成本。
[0005]中国专利申请号201420404430.5,公开日2014年12月10日的专利文件,公开了一种斜齿盘形滚刀刀圈,涉及盾构滚刀领域,刀圈基体为空心圆柱体,刀圈基体径向均匀开设若干齿槽,齿槽开口朝外,每个齿槽内设有一个硬质合金块,齿槽开口的中线与刀圈基体的轴线之间的夹角为O?45°;硬质合金块为L型,硬质合金块的一条边嵌入齿槽内,另一条边覆盖于刀圈基体的外圆周。该实用新型滚刀刀圈的整体耐磨性好、使用寿命长。但该实用新型公开的滚刀刀圈结构复杂,制造成本高,不适宜大批量生产推广。

【发明内容】

[0006]1、要解决的问题
[0007]针对现有盾构机用滚刀硬度较低,不能适用于高硬度岩层掘进的问题,本实用新型提供一种盾构机用高硬度滚刀,其结构简单,制造成本较低,能有效提高滚刀表面硬度,能更好地适用于高硬度岩层的掘进,具有使用寿命长、使用性能好的优点。
[0008]2、技术方案
[0009]为解决上述问题,本实用新型采用如下的技术方案。
[0010]—种盾构机用高硬度滚刀,包括刀圈,所述的刀圈顶部沿径向设置有耐磨合金齿;所述的刀圈顶部两侧设置有第一耐磨层;所述的耐磨合金齿埋入刀圈内部的一端为圆柱形,另一端为半球状。
[0011]优选地,所述的第一耐磨层为采用超音速喷涂法喷涂的碳化钨熔覆层。
[0012]优选地,所述的第一耐磨层的厚度为0.3?0.5mm。
[0013]优选地,所述的耐磨合金齿的数量为50个,均匀分布于刀圈的顶部。
[0014]优选地,所述的耐磨合金齿埋入刀圈内部的一端的直径为刀圈顶部端面轴向宽度的 1/2。
[0015]优选地,还包括刀毂和卡环;所述的刀圈通过热装法安装在刀毂上,并通过卡环限位锁紧。
[0016]优选地,还包括轴;所述的刀毂设置在轴上;所述的刀毂与轴之间设置有轴承。
[0017]优选地,还包括端盖;所述的端盖设置在刀毂、轴承和轴上;所述的端盖靠近刀圈一侧的表面设置有第二耐磨层;所述的第二耐磨层采用敷焊设置。
[0018]优选地,所述的端盖与轴承之间设置有骨架油封。
[0019]3、有益效果
[0020]相比于现有技术,本实用新型的有益效果为:
[0021](I)本实用新型在刀圈顶部设置沿径向的耐磨合金齿,能够有效提高本实用新型的硬度和韧性,其使用寿命相比一般刀圈提高了 3?5倍;耐磨合金齿采用一端为圆柱形,可以提高抗剪切力,有效防止本耐磨合金齿在掘进过程中受剪切断裂,另一端为半球形,可以使耐磨合金齿受力更加均匀,延长了使用寿命;本实用新型刀圈顶部两侧设置有第一耐磨层,能够进一步提高刀圈局部的硬度,从而给刀圈顶部坚固的支撑,延长了本实用新型的使用寿命,提高了掘进性能,在南京某城际轨道交通二期项目盾构区间使用起到了非常好的效果;
[0022](2)本实用新型的涂覆层为采用超音速喷涂法喷涂的碳化钨熔覆层,超音速喷涂使涂覆层具有很高附着力,碳化钨具备极高的耐磨性,其硬度达HRC 65?70,可大大增加刀圈的耐磨性能与使用寿命,同等条件下可比现在国内使用的普通刀圈增加30%的掘进环数;
[0023](3)本实用新型涂覆层的厚度为0.3?0.5mm,在确保满足刀刃摩擦强度和硬度的前提下,设置合适厚度的涂覆层,既能满足生产要求,又能节省材料、降低制造成本;
[0024](4)本实用新型耐磨合金齿的数量为50个,均匀分布于刀圈的顶部,使各耐磨合金齿之间的间距更加合理,从而有效平衡本实用新型在掘进过程中受到的反作用力,在最大化控制成本的前提下使刀圈获得了最佳了掘进性能;
[0025](5)本实用新型耐磨合金齿埋入刀圈内部的一端
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