专利名称：一种盾构机双盘形中心滚刀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及滚刀，尤其是一种盾构机双盘形中心滚刀。
背景技术：
随着我国经济建设的高速发展，以地铁为代表的隧道工程建设事业正蓬勃兴起， 如地下仓库、水利洞函，公路、铁路隧道、矿井巷道等大型隧洞工程建设越来越多。盾构机施工法在隧洞建设中得到广泛的应用，盘形滚刀是盾构机上用于切削岩石和土层的专用刀具，它安装在刀盘上且在隧道施工时盘形滚刀刀圈被贯入岩石土层中，同时刀盘在旋转装置驱动下带动盘形滚刀实现公转和自转，使滚刀在岩石土层上连续滚压，完成对岩石土层的连续切削和破碎，因此盘形滚刀，在施工过程中承受的载荷随地层的变化而变化，对地质条件的变化具有很高的敏感性，因此刀具寿命的长短和对地质条件的适应性成为影响盾构机施工效率的重要因素之一。盾构机刀具一般可分为正滚刀、中心滚刀、刮刀、切刀、先行刀和保护刀等。在刀盘回转中心部位安装的滚刀称为中心滚刀，由于中心滚刀位置特殊，受力极为复杂，特别是硬岩地层掘进时最易造成刀体窜动、轴承碎裂或偏磨损坏现象，使用寿命短。目前，国内、外盾构机盘形中心滚刀还多采用17"盘形中心滚刀，其结构方式一般为在一根刀轴上将其上所安装的零件从一端穿入装配的方式制造，滚刀两端密封及扭矩不能单独调整，使用中轴承和刀体极易窜动，发生轴承损坏密封失效漏油导致刀具提前失效等缺点。鉴于上述原因，盾构机的盘形中心滚刀需要改进。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种盾构机双盘形中心滚刀，刀圈硬度达到HRC55-58，抗拉强度达到2000MPa，耐磨、耐用；避免刀体窜动、轴承碎裂或偏磨损坏现象，防止密封失效漏油导致刀具提前失效；延长了使用寿命，提高了工作效率；调整更换方便、快捷，滚刀两端的密封与扭矩能单独调整。本实用新型为了实现上述目的，采用如下的技术方案一种盾构机双盘形中心滚刀，是由端盖，刀轴，刀体，刀圈，双面刀盖，带密封的轴承外套，轴承内套滚动体，连接螺钉构成；圆柱形的刀轴两端设置端盖，刀轴的中部设置双面刀盖，双面刀盖与两个端盖之间分别设置圆环形的刀体；两个刀体的外周分别设置圆盘形的刀圈；每个刀体内并列对称设置两个带密封的轴承外套，每个带密封的轴承外套内对应设置轴承内套滚动体，轴承内套滚动体内同轴设置刀轴；刀轴与两端的端盖之间对应预留孔，孔中设置连接螺钉。所述的刀轴在中间部位设置台阶，双面刀盖的中间孔内设置台阶，刀轴的台阶与双面刀盖的台阶对应设置。本实用新型的工艺流程是本实用新型是盾构机掘进的一个关键部件，直接作用于岩石掌子面，通过盾构机刀盘的连续旋转，使盘形中心滚刀连续不断的切入掌子面，实现连续的掘进作业。本实用新型是由一组零件经组合而成的，其实施方法是先把各个零件按照设计技术要求分别加工好经检验合格后，再经装配调试而成。其具体过程如下<1>刀轴的制造；刀轴材料选用中碳铬、钼合金钢，先经过锻造制成毛坯、然后经机械粗加工、再经过适当的热处理，最后按照专门设计的图纸进行机械精加工，经检验合格待装配；<2>端盖的制造；两个端盖的材料选用中碳铬、钼合金钢，先经过锻造制成毛坯、 然后经机械粗加工、再经过适当的热处理，最后按照专门设计的图纸进行机械精加工，经检验合格待装配；<3>刀体的制造；刀体材料选用中碳铬、铝合金钢，先经过锻造制成毛坯、然后经机械粗加工、再经过适当的热处理，最后按照专门设计的图纸技术要求进行机械精加工，经检验合格待装配；<4>刀圈的制造；刀圈是主要切削岩石掌子面的关键零件，其材料的主要成分包括C、Mn、Cr、Mo、Si、V及少量的平衡狗元素和其它一些微量元素组成，其制造过程方法是将上述材料在温度为1600°C的冶炼炉中熔炼制成钢锭，而后根据刀圈需要进行下料， 然后用锻模进行模锻制成刀圈毛坯，再将毛坯进行完全退火处理，在退火时应将工件放置炉内，加热至870°C，而后在炉内保温4小时，然后再以2° /min的速度缓慢降温，当温度降至730°C时，再保温2小时后仍以2V /min的速度缓慢降温，当刀圈毛坯温度降为400°C时， 将工件移到炉外大气中继续冷却到常温状态。将锻造好的刀圈毛坯经退火热处理后，先进行粗车削加工、半精加工，将刀圈外形加工成成品形状，内园及端面留出精加工余量，然后将刀圈进行特殊淬火热处理，这样既保证了刀圈母体有足够的硬度、强度和韧性，同时又保证刀圈刃口不氧化和尺寸公差不变，硬度达到HRC55-58，冲击韧性可达到ak为18-MJ/cm2，抗拉强度达到2000MPa以上，完全满足使用预期寿命。<5>双面刀盖的制作；双面刀盖与两个端盖的材料一样，选用中碳铬、钼合金钢， 先经过锻造制成毛坯、然后经机械粗加工、再经过适当的热处理，最后按照专门设计的图纸进行机械精加工，经检验合格待装配；<6>专用轴承的制作；本专用轴承按照我们的特殊设计专门制作，既能承载较大的载荷，又能和浮动环组合成浮动密封副，节省空间，效果好。<7>硬岩盾构机17"盘形中心滚刀的装配；待以上各主要零件加工完成经检验合格后，其它相关件及外购配套件准备齐全经检验合格后，按(
图1)所示装配图纸技术要求进行装配调试，经检验合格后，该实用新型硬岩盾构机17"盘形中心滚刀实施完成。总之，本实用新型的工艺流程由以下步骤依次完成排料，下料，加热，模锻成形， 粗加工，半精加工，淬火防护，淬火处理，检验，精加工，装配调试，最终检验，成品。本实用新型的工作原理是它主要由端盖，刀轴，刀体，刀圈，双面刀盖，带密封的轴承外套，轴承内套滚动体，，连接螺钉等件组成，是一种全新结构的硬岩盾构机用17"盘形中心滚刀。其主要装配方式是刀轴作为支撑件，在其上安装端盖和双面刀盖，和轴承内套用于支撑刀体和刀圈以及浮动密封等，通过连接螺栓组装固定到一起，并且通过刀盖和双面刀盖将该中心滚刀安装到盾构机刀盘上，使刀体和刀圈在刀轴上旋转；两个刀盖和一个双面刀盖与刀体以及浮动密封组成密封腔，贮存润滑油对工作中的轴承和浮动密封环进行润滑，刀体用来安装刀圈并通过刀圈对岩石进行切削破碎。显而易见，整体盘形中心滚刀的结构强度和可靠性是影响硬岩盾构机盘形中心滚刀工作寿命的关键因素，我们研发的新型结构的硬岩盾构机17"盘形中心滚刀能够满足全断面硬岩盾构工程施工需要。本实用新型的有益效果是结构简单紧凑，使用方便，操作安全，省时、省工，安装、 更换容易快捷；提高工作效率，加快了施工进程；延长使用寿命，稳定可靠，降低了损耗，从而节约了生产成本，同时降低了工人的劳动强度；投资低，施工应用范围宽泛。能够顺利安装到配套的硬岩盾构机刀盘上，其加工精度符合要求，其材料性能及其热处理过程与之相符，有足够的强度、硬度和耐磨性。其刀轴的结构形式能够受到保护，其刀轴特征在于中间部位设置台阶，以及双面刀盖中间孔内设置台阶，并保持规定配合量，在装配过程中紧密配合，使其在工作过程中不能产生位移，安全可靠。其轴承外套的结构形式能够受到保护，其锥形的轴承外套特征在于将其壁厚增加，在小端面上外侧设置密封带，与浮动密封环组成密封副。本实用新型主要应用到硬岩盾构机的17"盘形中心滚刀内部结构，及制造过程和方法。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
图1是本实用新型的总装结构示意图；图2是本实用新型的总装结构侧视图；图3是本实用新型的刀轴结构示意图；图4是本实用新型的刀轴结构侧视图；图5是本实用新型的双面刀盖结构示意图；[0031]图6是本实用新型的双面刀盖结构侧视图；图7是本实用新型的工艺流程图。
图1、2、3、4、5、6中端盖1，刀轴2，刀体3，刀圈4，双面刀盖5，带密封的轴承外套 6，轴承内套滚动体7，连接螺钉8。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明如图所示，圆柱形的刀轴2两端设置端盖1，刀轴2的中部设置双面刀盖5，双面刀盖5与两个端盖1之间分别设置圆环形的刀体3 ；两个刀体3的外周分别设置圆盘形的刀圈4 ；每个刀体3内并列对称设置两个带密封的轴承外套6，每个带密封的轴承外套6内对应设置轴承内套滚动体7，轴承内套滚动体7内同轴设置刀轴2 ；刀轴2与两端的端盖1 之间对应预留孔，孔中设置连接螺钉8。所述的刀轴2在中间部位设置台阶，双面刀盖5的中间孔内设置台阶，刀轴2的台阶与双面刀盖5的台阶对应设置。
权利要求1.一种盾构机双盘形中心滚刀，是由端盖⑴，刀轴O)，刀体⑶，刀圈G)，双面刀盖(5)，带密封的轴承外套(6)，轴承内套滚动体(7)，连接螺钉(8)构成；其特征在于圆柱形的刀轴( 两端设置端盖(1)，刀轴( 的中部设置双面刀盖(5)，双面刀盖( 与两个端盖⑴之间分别设置圆环形的刀体⑶；两个刀体⑶的外周分别设置圆盘形的刀圈G)。
2.根据权利要求1所述的一种盾构机双盘形中心滚刀，其特征在于每个刀体(3)内并列对称设置两个带密封的轴承外套(6)，每个带密封的轴承外套(6)内对应设置轴承内套滚动体(7)，轴承内套滚动体(7)内同轴设置刀轴O)；刀轴O)与两端的端盖(1)之间对应预留孔，孔中设置连接螺钉(8)。
3.根据权利要求1所述的一种盾构机双盘形中心滚刀，其特征在于所述的刀轴(2) 在中间部位设置台阶，双面刀盖(5)的中间孔内设置台阶，刀轴O)的台阶与双面刀盖(5) 的台阶对应设置。
专利摘要一种盾构机双盘形中心滚刀，刀圈硬度达到HRC55-58，抗拉强度达到2000MPa，耐磨、耐用；避免刀体窜动、轴承碎裂或偏磨损坏现象，防止密封失效漏油导致刀具提前失效；延长了使用寿命，提高了工作效率；调整更换方便、快捷，滚刀两端的密封与扭矩能单独调整；是由端盖，刀轴，刀体，刀圈，双面刀盖，带密封的轴承外套，轴承内套滚动体，连接螺钉构成；所述的刀轴在中间部位设置台阶，双面刀盖的中间孔内设置台阶，刀轴的台阶与双面刀盖的台阶对应设置。结构简单紧凑，使用方便，操作安全，省时、省工，加快了施工进程；稳定可靠，降低了损耗，从而节约了生产成本，同时降低了工人的劳动强度；投资低，施工应用范围宽泛。
文档编号E21D9/087GK202148905SQ20112025854
公开日2012年2月22日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者李伟, 王汉章, 陈晓峰, 马会超 申请人:洛阳九久技术开发有限公司