一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法与流程

本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法。

背景技术：

全断面掘进机是世界上经常用到的隧道掘进设备，因其施工对地表影响小，施工速度快而广泛应用于世界各地，但是现有的全断面硬岩掘进机的刀盘的切割方式为只用滚刀纯摩擦式切割，掘进应力大，因而刀盘受力大，故刀盘和刀具磨损较大，造成掘进速度慢施工故障繁多。

现有刀盘的切割直径不易调节，不能适用于多种直径隧道的需求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法，减小掘进应力，保护滚刀，改变刀盘切割直径。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘，其特征在于，包括主刀盘机构，扩张刀盘机构和连接体；所述连接体上设置有用于连接刀盘驱动机构的连接体安装孔；所述主刀盘机构包括主刀盘，第一除渣刀，用于滚压碾碎隧道岩石的第一滚刀组和能够用水流切割隧道岩石的第一水刀组，主刀盘一端连接在连接体的连接体安装孔端面，另一端为切削端，切削端设置有第一滚刀组和第一水刀组和第一除渣刀；

扩张刀盘机构包括若干副刀盘机构，所有副刀盘机构呈放射状连接在连接体的与连接体安装孔圆周面同轴的侧面；副刀盘机构包括副刀盘，副刀盘安装架，伸缩机构，第二除渣刀，第二滚刀组和第二水刀组；副刀盘连接在副刀盘安装架圆周运动的外端面，伸缩机构一端连接在副刀盘安装架上，另一端连接在连接体上；副刀盘的切削端上设置有用于滚压碾碎隧道岩石的第二滚刀组，能够用水流切割隧道岩石的第二水刀组和第二除渣刀。

所述主刀盘的切削端设置成圆柱状结构，圆柱端面和外圆周面之间设置有第一过渡面；第一滚刀组包括中心滚刀，第一端面滚刀，第一过渡面滚刀和第一扩张滚刀；第一水刀组包括第一端面水刀，第一过渡面水刀和第一扩张水刀；主刀盘圆柱端面设置有中心滚刀、若干第一端面滚刀和若干第一端面水刀；中心滚刀设置在圆柱端面的回转中心，每个第一端面滚刀设置在一个第一端面水刀的回转轨迹之后；主刀盘的第一过渡面设置有若干第一过渡面滚刀和若干第一过渡面水刀，每个第一过渡面滚刀设置在一个第一过渡面水刀的回转轨迹之后；外圆周面设置有第一扩张滚刀和第一扩张水刀，每个第一扩张滚刀设置在第一扩张水刀的回转轨迹之后。

所述第一端面水刀，第一过渡面水刀和第一扩张水刀均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口；进水口和进沙口均与切料出口连通；所述连接体的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转接头、高压水运输管，沙料运输管、高压气运输管和气沙合成管；回转接头设置在连接体安装孔内，回转接头上设置有沙料运输管、高压水运输管和高压气运输管；沙料运输管和高压气运输管分别与气沙合成管的一端连通，气沙合成管的另一端与水刀进沙口连通；高压水运输管的一端与水刀进水口连通。

所述副刀盘的切削端包括副刀盘前进端面，副刀盘过渡端面和副刀盘圆周面；副刀盘前进端面位于连接体前进方向，副刀盘圆周面位于连接体的圆周运动方向，副刀盘前进端面和副刀盘圆周面之间设置副刀盘过渡端面；第二滚刀组包括第二端面滚刀、第二过渡面滚刀和第二扩张滚刀；第二水刀组包括第二端面水刀、第二过渡面水刀和第二扩张水刀；副刀盘前进端面设置若干第二端面滚刀和若干第二端面水刀，每个第二端面滚刀设置在一个第二端面水刀的回转轨迹之后；副刀盘过渡端面设置若干第二过渡面滚刀和若干第二过渡面水刀，每个第二过渡面滚刀设置在一个第二过渡面水刀的回转轨迹之后；副刀盘圆周面设置第二扩张滚刀和第二扩张水刀，每个第二扩张滚刀设置在第二扩张水刀的回转轨迹之后。

所述第二端面水刀、第二过渡面水刀和第二扩张水刀均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口；进水口和进沙口均与切料出口连通；所述连接体的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转机构包括回转接头、高压水运输管，沙料运输管、高压气运输管和气沙合成管，回转接头设置在连接体安装孔内，回转接头上设置有沙料运输管、高压水运输管和高压气运输管；沙料运输管和高压气运输管分别与气沙合成管的一端连通，气沙合成管的另一端与水刀进沙口连通；高压水运输管的一端与水刀进水口连通。

所述第一水刀组和第二水刀组均设置有出水角度调节机构。

所述出水角度调节机构包括调角齿轮。

所述伸缩机构包括液压缸以及平行设置在液压缸两侧的支撑柱。

所述连接体的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转机构包括回转接头和油料运输管；油料运输管设置在回转接头上，所述液压缸的进油口和出油口分别连接一根油料运输管，所述液压缸的进油管路上设置有防止液压油回流的闭锁机构。

一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘的掘进方法，包括：

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的扩张刀盘机构处于完全缩回状态，主刀盘机构推进切削工作时，连接体内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，扩张刀盘机构的伸缩机构收缩，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的主刀盘机构先停止推进，扩张刀盘机构扩张后主刀盘机构再推进切削工作时，连接体内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，扩张刀盘机构的伸缩机构伸长，同时第二水刀组中的各个水刀和第二滚刀组的各个滚刀在伸缩机构伸长过程中按先后顺序全部调整至工作状态，外层水刀先打开，内层水刀后打开，避免第二水刀组中的水刀切割到主刀盘；第二水刀组先将第二工作面上的岩石割裂；第二滚刀组将割裂后的岩石从第二工作面上剥离下来，第二除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；扩张刀盘机构的伸缩机构伸长至指定位置后，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的扩张刀盘机构在主刀盘机构推进的同时扩张切削工作时，连接体内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；扩张刀盘机构的伸缩机构伸长，同时第二水刀组中的各个水刀和第二滚刀组的各个滚刀在伸缩机构伸长过程中按先后顺序全部调整至工作状态，外层水刀先打开，内层水刀后打开，避免第二水刀组中的水刀切割到主刀盘；第二水刀组先将第二工作面上的岩石割裂；第二滚刀组将割裂后的岩石从第二工作面上剥离下来，第二除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的主刀盘机构在推进过程中，扩张刀盘机构由扩张状态收缩时，连接体内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，推进过程中主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部位于工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；扩张刀盘机构的伸缩机构收缩至指定距离，同时第二水刀组和第二滚刀组按先后顺序调整运行状态，内层水刀先关闭，外层水刀后关闭，避免第二水刀组中的水刀切割到主刀盘，还能有效完成切割；第二水刀组先将第二工作面上的岩石割裂；第二滚刀组将割裂后的岩石从第二工作面上剥离下来，第二除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的扩张刀盘机构在主刀盘机构停止推进时由扩张状态收缩时，连接体内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体上连接的主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至非工作状态，扩张刀盘机构的伸缩机构收缩，同时第二水刀组和第二滚刀组全部调整至非工作状态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明刀盘包括主刀盘机构，扩张刀盘机构和连接体，连接体的端面与主刀盘一端连接，主刀盘上连接的第一水刀组能够水流切割隧道岩石，水流切割后隧道岩石变得更松散，然后第一滚刀组滚压碾碎更松散的隧道岩石，有效减小了掘进应力，保护了滚刀，第一除渣刀能够把切割后的岩石转移到掘进机的出渣系统；扩张刀盘机构包括若干放射状连接在连接体上的副刀盘机构，副刀盘机构包括副刀盘，副刀盘安装架和伸缩机构，副刀盘上连接的第二水刀组能够水流切割隧道岩石，水流切割后隧道岩石变得更松散，然后第二滚刀组滚压碾碎更松散的隧道岩石，有效减小了掘进应力，保护了滚刀，第二除渣刀能够把切割后的岩石转移到掘进机的出渣系统；副刀盘连接在副刀盘安装架上，伸缩机构一端连接在副刀盘安装架，另一端连接在连接体上，通过伸缩机构的伸缩运动，能够改变刀盘的切削直径，适用于多种直径隧道的需求。

进一步地，本发明的主刀盘的切削端设置成圆柱状结构，圆柱端面和外圆周面之间设置有第一过渡面，每个端面均设置有水刀和滚刀，圆柱状结构的三个切削面增大了切削面积，提高切削效率。

进一步地，本发明的第一端面水刀，第一过渡面水刀和第一扩张水刀均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口；回转输送机构的沙料运输管和高压气运输管分别与气沙合成管的一端连通，气沙合成管的另一端与水刀进沙口连通，高压水运输管的一端与水刀进水口连通，专用的进水口和进沙口使得水刀输出切割料更加稳定，均匀，切割质量更好，效率更高。

进一步地，本发明的副刀盘的切削端包括副刀盘前进端面，副刀盘过渡端面和副刀盘圆周端面，每个端面均设置有滚刀和水刀，三个切削面增大了切削面积，提高切削效率。

进一步地，本发明的第二端面水刀，第二过渡面水刀和第二扩张水刀均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口，回转输送机构的沙料运输管和高压气运输管分别与气沙合成管的一端连通，气沙合成管的另一端与水刀进沙口连通，高压水运输管的一端与水刀进水口连通，专用的进水口和进沙口使得水刀输出切割料更加稳定，均匀，切割质量更好，效率更高。

进一步地，本发明的第一水刀组和第二水刀组均设置有出水角度调节机构能够调节水刀出水角度，使得水刀和滚刀配合得更好，切割质量更高。

进一步地，本发明的出水角度调节机构包括调角齿轮，调角齿轮调节更稳定，更精确。

进一步地，本发明的伸缩机构包括液压缸以及平行设置在液压缸两侧的支撑柱，液压缸稳定，精确可靠，支撑柱能够更好的保护液压缸。

进一步地，本发明连接体的连接体安装孔设置的回转输送机构包括回转接头和油料运输管，液压缸的进油口和出油口分别连接一根油料运输管，液压缸的进油管路上设置有防止液压油回流的闭锁机构，使得液压缸的工作更稳定，副刀盘切割更均匀。

进一步地，本发明的刀盘有五种使用方法，能够根据不同的工作环境需求，选定主刀盘的是否推进以及副刀盘是扩张或收缩，不同的使用方法能够切割出不同类型，不同大小的掘进通道，满足多种使用需求。

附图说明

图1为本发明中全断面硬岩隧道掘进机刀盘扩张状态的正面结构示意图；

图2为本发明中全断面硬岩隧道掘进机刀盘扩张状态的背面结构示意图；

图3为本发明中全断面硬岩隧道掘进机刀盘收回状态的正面结构示意图；

图4是本发明中全断面硬岩隧道掘进机刀盘收回状态的背面结构示意图；

图5是本发明中全断面硬岩隧道掘进机刀盘扩张状态的主视示意图；

图6是本发明中全断面硬岩隧道掘进机刀盘扩张状态的后视示意图；

图7是本发明中全断面硬岩隧道掘进机刀盘收回状态的后视示意图；

图8是本发明中扩张刀盘与连接块安装的正面结构示意图；

图9是本发明中副刀盘与其刀具、连接板、支撑柱和支撑液压缸安装的背面结构示意图；

图10是本发明中回转机构及管路安装的正面结构示意图；

图11是本发明中主刀盘的正面结构示意图；

图12是本发明中副刀盘的正面结构示意图；

图13是本发明中副刀盘的背面结构示意图；

图14是本发明中连接块的背面结构示意图；

图15是本发明中回转接头的正面结构示意图；

图16是本发明中回转接头的背面结构示意图；

图17是本发明中连接板的结构示意图；

图18是本发明中第一端面水刀的结构示意图；

图19是本发明中第二端面水刀的结构示意图。

图中：1、主刀盘，2、副刀盘，3、连接块，4、回转接头，5、连接板，6、第一端面滚刀，7、第一过渡面滚刀，8、第一扩张滚刀，9、中心滚刀，10、第一端面水刀，11、第一过渡面水刀，12、第一扩张水刀，13、第一除渣刀，14、高压气管，15、送沙管，16、高压水管，17、输油管，18、支撑柱，19、支撑液压缸，20、高压水输送管，21、沙料输送管，22、高压气输送管，23、油料输送管，24、主刀盘中心滚刀安装孔，25、主刀盘端面滚刀安装孔，26、主刀盘过渡面滚刀安装孔，27、主刀盘扩张滚刀安装孔，28、主刀盘除渣刀安装孔，29、主刀盘端面水刀安装孔，30、主刀盘过渡面水刀安装孔，31、主刀盘扩张水刀安装孔，32、主刀盘连接面，33、主刀盘肋板，34、排渣口，35、副刀盘端面滚刀安装孔，36、副刀盘过渡面滚刀安装孔，37、副刀盘扩张滚刀安装孔，38、副刀盘端面水刀安装孔，39、副刀盘过渡面水刀安装孔，40、副刀盘扩张水刀安装孔，41、副刀盘肋板，42、副刀盘连接板安装面，43、连接块连接面，44、连接块支撑柱安装孔，45、连接块支撑液压安装孔，46、连接块的通孔，47、连接块的排渣口，48、水刀进水口，49、水刀进沙口，50、调角齿轮，51、回转接头高压水输出接口，52、回转接头高压气输出接口，53、回转接头沙料输出接口，54、回转接头液压油出油口，55、回转接头液压油进油口，56、回转接头进水口，57、回转接头进沙口，58、回转接头进气口，59、回转接头输入油口，60、回转接头排出油口，61、连接板安装面，62、连接板支撑柱安装孔，63、连接板支撑液压缸安装孔，64、支撑液压油缸的液压油出油口，65、支撑液压缸的液压油进油口，66、副刀盘除渣刀安装孔，67、副刀盘间的间隙，68、第二端面滚刀，69、第二过渡面滚刀，70、第二扩张滚刀，71、第二端面水刀，72、第二过渡面水刀，73、第二扩张水刀，74、第二除渣刀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1-19，一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘，其特征在于，包括主刀盘机构，扩张刀盘机构和连接体3；所述连接体3上设置有用于连接刀盘驱动机构的连接体安装孔；所述主刀盘机构包括主刀盘1，第一除渣刀13，用于滚压碾碎隧道岩石的第一滚刀组和能够用水流切割隧道岩石的第一水刀组，主刀盘1一端连接在连接体3的连接体安装孔端面，另一端为切削端，切削端设置有第一滚刀组和第一水刀组和第一除渣刀13；

扩张刀盘机构包括若干副刀盘机构，所有副刀盘机构呈放射状连接在连接体3的与连接体安装孔圆周面同轴的侧面；副刀盘机构包括副刀盘2，副刀盘安装架5，伸缩机构，第二除渣刀74，第二滚刀组和第二水刀组；副刀盘2连接在副刀盘安装架5圆周运动的外端面，伸缩机构一端连接在副刀盘安装架5上，另一端连接在连接体3上；副刀盘2的切削端上设置有用于滚压碾碎隧道岩石的第二滚刀组，能够用水流切割隧道岩石的第二水刀组和第二除渣刀74。

所述主刀盘1的切削端设置成圆柱状结构，圆柱端面和外圆周面之间设置有第一过渡面；第一滚刀组包括中心滚刀9，第一端面滚刀6，第一过渡面滚刀7和第一扩张滚刀8；第一水刀组包括第一端面水刀10，第一过渡面水刀11和第一扩张水刀12；主刀盘1圆柱端面设置有中心滚刀9、若干第一端面滚刀6和若干第一端面水刀10；中心滚刀9设置在圆柱端面的回转中心，每个第一端面滚刀6设置在一个第一端面水刀10的回转轨迹之后；主刀盘1的第一过渡面设置有若干第一过渡面滚刀7和若干第一过渡面水刀11，每个第一过渡面滚刀7设置在一个第一过渡面水刀11的回转轨迹之后；外圆周面设置有第一扩张滚刀8和第一扩张水刀12，每个第一扩张滚刀8设置在第一扩张水刀12的回转轨迹之后。

所述第一端面水刀10，第一过渡面水刀11和第一扩张水刀12均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口；进水口和进沙口均与切料出口连通；所述连接体3的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转接头4、高压水运输管20，沙料运输管21、高压气运输管22和气沙合成管；回转接头4设置在连接体安装孔内，回转接头4上设置有沙料运输管21、高压水运输管20和高压气运输管22；沙料运输管21和高压气运输管22分别与气沙合成管的一端连通，气沙合成管的另一端与水刀进沙口连通；高压水运输管20的一端与水刀进水口连通。

所述副刀盘2的切削端包括副刀盘前进端面，副刀盘过渡端面和副刀盘圆周面；副刀盘前进端面位于连接体3前进方向，副刀盘圆周面位于连接体3的圆周运动方向，副刀盘前进端面和副刀盘圆周面之间设置副刀盘过渡端面；第二滚刀组包括第二端面滚刀68、第二过渡面滚刀69和第二扩张滚刀70；第二水刀组包括第二端面水刀71、第二过渡面水刀72和第二扩张水刀73；副刀盘前进端面设置若干第二端面滚刀68和若干第二端面水刀71，每个第二端面滚刀68设置在一个第二端面水刀71的回转轨迹之后；副刀盘过渡端面设置若干第二过渡面滚刀69和若干第二过渡面水刀72，每个第二过渡面滚刀69设置在一个第二过渡面水刀72的回转轨迹之后；副刀盘圆周面设置第二扩张滚刀70和第二扩张水刀73，每个第二扩张滚刀70设置在第二扩张水刀73的回转轨迹之后。

所述第二端面水刀71、第二过渡面水刀72和第二扩张水刀73均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口；进水口和进沙口均与切料出口连通；所述连接体3的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转机构包括回转接头4、高压水运输管20，沙料运输管21、高压气运输管22和气沙合成管，回转接头4设置在连接体安装孔内，回转接头4上设置有沙料运输管21、高压水运输管20和高压气运输管22；沙料运输管21和高压气运输管22分别与气沙合成管的一端连通，气沙合成管的另一端与水刀进沙口连通；高压水运输管20的一端与水刀进水口连通。

所述第一水刀组和第二水刀组均设置有出水角度调节机构。

所述出水角度调节机构包括调角齿轮50。

所述伸缩机构包括液压缸19以及平行设置在液压缸19两侧的支撑柱18。

所述连接体3的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转机构包括回转接头4和油料运输管23；油料运输管23设置在回转接头4上，所述液压缸19的进油口和出油口分别连接一根油料运输管23，所述液压缸19的进油管路上设置有防止液压油回流的闭锁机构。

一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘的掘进方法，包括：

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的扩张刀盘机构处于完全缩回状态，主刀盘机构推进切削工作时，连接体3内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体3带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，扩张刀盘机构的伸缩机构收缩，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀13将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的主刀盘机构先停止推进，扩张刀盘机构扩张后主刀盘机构再推进切削工作时，连接体3内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体3带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，扩张刀盘机构的伸缩机构伸长，同时第二水刀组中的各个水刀和第二滚刀组的各个滚刀在伸缩机构伸长过程中按先后顺序全部调整至工作状态，外层水刀先打开，内层水刀后打开，避免第二水刀组中的水刀切割到主刀盘；第二水刀组先将第二工作面上的岩石割裂；第二滚刀组将割裂后的岩石从第二工作面上剥离下来，第二除渣刀74将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；扩张刀盘机构的伸缩机构伸长至指定位置后，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀13将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的扩张刀盘机构在主刀盘机构推进的同时扩张切削工作时，连接体3内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体3带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀13将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；扩张刀盘机构的伸缩机构伸长，同时第二水刀组中的各个水刀和第二滚刀组的各个滚刀在伸缩机构伸长过程中按先后顺序全部调整至工作状态，外层水刀先打开，内层水刀后打开，避免第二水刀组中的水刀切割到主刀盘；第二水刀组先将第二工作面上的岩石割裂；第二滚刀组将割裂后的岩石从第二工作面上剥离下来，第二除渣刀74将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的主刀盘机构在推进过程中，扩张刀盘机构由扩张状态收缩时，连接体3内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体3带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，推进过程中主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部位于工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀13将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；扩张刀盘机构的伸缩机构收缩至指定距离，同时第二水刀组和第二滚刀组按先后顺序调整运行状态，内层水刀先关闭，外层水刀后关闭，避免第二水刀组中的水刀切割到主刀盘，还能有效完成切割；第二水刀组先将第二工作面上的岩石割裂；第二滚刀组将割裂后的岩石从第二工作面上剥离下来，第二除渣刀74将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；

当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的扩张刀盘机构在主刀盘机构停止推进时由扩张状态收缩时，连接体3内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体3上连接的主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至非工作状态，扩张刀盘机构的伸缩机构收缩，同时第二水刀组和第二滚刀组全部调整至非工作状态。

所述第一端面水刀10，第一过渡面水刀11，第一扩张水刀12以及第二端面水刀71、第二过渡面水刀72和第二扩张水刀73均设置有出水开关控制器。

所述伸缩机构包括液压缸19。

所述第一滚刀组里的滚刀，第二滚刀组里的滚刀，第一水刀组里的水刀和第二水刀组里的水刀设置在不同直径大小的同心圆上，同心圆的圆心位于刀盘的回转中心轴上。

所述主刀盘机构和扩张刀盘机构通过连接块3安装在一起，连接块3安装在全断面硬岩掘进机的刀盘驱动机构上，所述回转输送机构安装在连接块的通孔46内，所述主刀盘机构通过主刀盘连接面32与连接块的连接块连接面43连接，所述扩张刀盘机构通过可调支撑柱18和支撑液压缸19与连接块3连接。

所述主刀盘机构包括主刀盘1、第一端面滚刀6、第一过渡面滚刀7、第一扩张滚刀8、第一端面水刀10、第一过渡面水刀11、第一扩张水刀12、中心滚刀9、第一除渣刀13、高压水管16、高压气管14和送沙管15，所述第一端面滚刀6安装在主刀盘第一端面滚刀安装孔25上，所述第一过渡面滚刀7安装在主刀盘第一过渡面滚刀安装孔26上，所述扩张滚刀12安装在主刀盘扩张滚刀安装孔27上，所述端面水刀10安装在主刀盘端面水刀安装孔29上，所述第一过渡面水刀11安装在主刀盘第一过渡面水刀安装孔30上，所述扩张水刀12安装在主刀盘扩张水刀安装孔31上，所述所有水刀有调节水射流方向的调角齿轮50，所述滚刀安装孔与水刀安装孔对应在同心圆上，且水刀的安装孔相对滚刀安装孔在刀盘旋转方向的前方，所述中心滚刀9安装在主刀盘中心滚刀安装孔24上，所述除渣刀13安装在主刀盘除渣刀安装孔28上，所述除渣刀13在刀盘安装完成后与刀盘间留有排渣口34，所述高压水管16安装在上述所有水刀进水口48和回转输送机构的回转接头高压水输出接口51之间，所述送沙管15安装在水刀进沙口49和回转输送机构的回转接头沙料输出接口53之间，所述高压气管14安装在回转接头高压气输出接口52和回转接头沙料输出接口53之间。

所述扩张刀盘机构包括副刀盘2、第二端面滚刀68、第二过渡面滚刀69、第二扩张滚刀70、第二端面水刀71、第二过渡面水刀72、第二扩张水刀73、第二除渣刀74、连接板5、支撑柱18、支撑液压缸19、输油管17、高压水管16、高压气管14和送沙管15，所述第二端面滚刀68安装在副刀盘端面滚刀安装孔35上，所述第二过渡面滚刀69安装在副刀盘过渡面滚刀安装孔36上，所述第二扩张滚刀70安装在副刀盘扩张滚刀安装孔37上，所述第二端面水刀71安装在副刀盘端面水刀安装孔38上，所述第二过渡面水刀72安装在副刀盘过渡面水刀安装孔39上，所述第二扩张水刀73安装在副刀盘扩张水刀安装孔40上，所有水刀均有调节水射流方向的调角齿轮50，滚刀安装孔与水刀安装孔对应在同心圆上，且水刀的安装孔相对滚刀安装孔在刀盘旋转方向的前方，所述第二除渣刀74安装在副刀盘除渣刀安装孔66上，所述连接板5通过连接板安装面61安装在副刀盘连接板安装面42，所述支撑柱18安装在连接板支撑柱安装孔62和连接块支撑柱安装孔44之间，所述支撑液压缸19安装在连接板支撑液压缸安装孔63和连接块支撑液压缸安装孔45之间，所述输油管17安装在支撑液压缸的液压油进油口65和回转接头液压油出油口54之间，所述输油管17安装在支撑液压缸的液压油出油口64和回转接头液压油进油口55之间，所述高压水管16安装在水刀进水口48和回转输送机构的回转接头高压水输出接口51之间，所述送沙管15安装在水刀进沙口49和回转输送机构的回转接头沙料输出接口53之间，所述高压气管14安装在回转接头高压气输出接口52和回转接头沙料输出接口53之间。

所述回转机构包括回转接头4、油料运输管23、沙料运输管21、高压水运输管20和高压气运输管22，所述回转接头4安装在连接块的通孔46内，所述油料运输管23安装在回转接头输入油口59和全断面硬岩掘进机的油站之间，所述油料运输管23安装在回转接头排出油口60和全断面硬岩掘进机的油站之间，所述沙料运输管21安装在回转接头的进沙口57和全断面硬岩掘进机的供沙站之间，所述高压水运输管20安装在回转接头的进水口56和全断面硬岩掘进机的供水站之间，所述高压气运输管22安装在回转接头的进气口58和全断面硬岩掘进机的供气站之间。

第二部分：

本发明有五种工作状态，第一种是全断面硬岩掘进机在工作时扩张刀盘机构缩进主刀盘机构单独切削工作，第二种全断面硬岩掘进机在停止推进的情况下扩张刀盘机构扩张到所需的尺寸后开始推进，第三种是全断面硬岩掘进机在推进的情况下扩大扩张刀盘机构，使其刀盘的切削面积逐渐增加到所需的尺寸，第四种是全断面硬岩掘进机在推进的情况下且扩张刀盘机构处于扩张工作的时候收回扩张刀盘机构，第五种是全断面硬岩掘进机在停止推进的情况且扩张刀盘机构处于扩张状态时收回扩张刀盘机构。

第一种状态下的工作原理:全断面硬岩掘进机在工作时扩张刀盘机构缩进主刀盘机构单独切削工作，全断面硬岩掘进机的刀盘驱动轴驱动连接在连接块3，连接块3带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，此时扩张刀盘机构处于缩进状态不参与全断面掘进机的刀盘切削工作，当全断面硬岩掘进机开始向前推进工作时，主刀盘机构的全部水刀打开，水刀首先切割全断面硬岩掘进机所要切削的工作面上的岩石，水刀沿运动轨迹把岩石割裂，所有滚刀在全断面硬岩掘进机的推进力的作用下把已经割裂的岩石从工作面上剥离下来，岩石被剥离后自由落下，被安装在主刀盘1上的除渣刀13刮进主刀盘1的排渣口34内，再由主刀盘肋板33带着运动到刀盘所在圆的上半部分，再下落到全断面硬岩掘进机的出渣系统上排出；所有水刀的水射流角度可以随着全面掘进机的工作情况而做相应的调节，水刀工作所需的高压水由全断面掘进机的供水站通过回转接头4从高压水管16输送到水刀进水口48，水刀工作所需的沙料由全断面掘进机的供沙站供送通过回转接头4后再由从回转接头4送来的高压气进一步加气提高其流速后从送沙管15输送到水刀进沙口49，以确保水刀的供沙稳定，当水刀或滚刀因工作磨损后，工作人员可以通过连接块的通孔46进入主刀盘肋板33，主刀盘肋板33间留有足够的维修更换空间；

第二种状态下的工作原理：全断面硬岩掘进机在停止推进的情况下扩张刀盘机构扩张到所需的尺寸后开始推进，当全断面硬岩掘进机处于第一种工作状态下的时候，要采用第二种工作状态时应当让主刀盘机构的水刀停止工作并关闭高压水和沙料，但让高压气通一定时间后关闭，以保证主刀盘机构的送沙管15不会存有沙料可以堵塞，然后打开扩张刀盘机构的最外的第二扩张水刀73并打开全断面硬岩掘进机的刀盘驱动轴驱动刀盘旋转，再打开支撑液压缸19使之提供推力给副刀盘2，当副刀盘2从缩进位置逐渐伸出，支撑柱18随着拉出，给副刀盘2提供辅助支撑定位和导向，当副刀盘2接近岩石表面后扩张刀盘机构的第二扩张水刀73开始工作切割岩石，水刀沿运动轨迹把岩石割裂，且水刀的水射流角度可以随着全面掘进机的工作情况而做相应的调节，扩张刀盘机构的滚刀在液压推力的作用下把已经割裂的岩石从工作面面上剥离下来，岩石被剥离后被安装在副刀盘2上的除渣刀13刮进副刀盘间的间隙67中，再由副刀盘肋板41带着运动到刀盘所在圆的上半部分，再下落到连接块3的排渣口47中，再通过连接块的排渣孔47倒入全断面硬岩掘进机的出渣系统上排出，随着副刀盘2的扩张伸出，当副刀盘2的第二过渡面水刀72刚接触主刀盘1的最外径所对应的工作面时开始打开进入工作，刀盘不断的切削扩张直到所需的直径，到达所需的直径后支撑液压缸19闭锁防止液压油回流而导致推力不足，从而使工作面达不到所需尺寸，支撑液压缸19闭锁之后打开主刀盘的所有水刀和副刀盘2上的处于工作面对应地方的第二端面水刀71，全断面硬岩掘进机开始向前推进，主刀盘机构的工作情况和第一种状态相同，扩张刀盘机构上的水刀沿运动轨迹把岩石割裂，扩张刀盘机构上的滚刀在全断面硬岩掘进机的推进力的作用下把已经割裂的岩石从工作面上剥离下来，然后被安装在副刀盘2上的第二除渣刀74刮进副刀盘间的间隙67中，再由副刀盘肋板41带着运动到刀盘所在圆的上半部分，再下落到连接块3的排渣口34中，再通过连接块3的排渣口34倒入全断面硬岩掘进机的出渣系统上排出，水刀的水射流角度可以随着全面掘进机的工作情况而做相应的调节，水刀工作所需的高压水由全断面掘进机的供水站通过回转接头4从高压水管16输送到水刀进水口48，水刀工作所需的沙料由全断面掘进机的供沙站供送通过回转接头4后再由从回转接头4送来的高压气进一步加气提高其流速后从送沙管15输送到水刀进沙口49，以确保水刀的供沙稳定，当全断面硬岩掘进机的刀盘处于停止状态时，要采用第二种工作状态时，则不需执行关闭主刀盘水刀的动作，因为本来就是关着的，当水刀或滚刀因工作磨损后，工作人员可以直接进入副刀盘肋板41，副刀盘肋板41间留有足够的维修更换空间；

第三种状态下的工作原理：全断面硬岩掘进机在推进的情况下伸出扩张刀盘机构，使其刀盘的切削面积逐渐增加到所需的尺寸，当全断面硬岩掘进机处于第一种工作状态时，主刀盘机构的工作情况同第一种情况相同，然后打开扩张刀盘机构最外的第二扩张水刀73，再打开支撑液压缸19使之提供推力给副刀盘2，当副刀盘2从缩进位置逐渐伸出，支撑柱18随着拉出，给副刀盘2提供辅助支撑定位和导向，当副刀盘2接近岩石表面后水刀开始工作切割岩石，水刀沿运动轨迹把岩石割裂，水刀的水射流角度可以随着全面掘进机的工作情况而做相应的调节，滚刀在液压推力的作用下把已经割裂的岩石从工作面上剥离下来，随着副刀盘2的扩张伸出，当副刀盘2的第二过渡面水刀72刚接触主刀盘的最外径所对应的工作面时开始打开进入工作，当副刀盘2的对应的第二端面水刀71刚接触主刀盘1的最外径所对应的工作面时开始打开进入工作，刀盘不断的切削扩张直到所需的直径，到达所需的直径后支撑液压缸19闭锁防止液压油回流而导致推力不足，从而使工作面达不到所需尺寸，支撑液压缸19闭锁之后打开副刀盘2上的处于工作面对应地方的端面水刀10，扩张刀盘机构上的水刀沿运动轨迹把岩石割裂，扩张刀盘机构上的滚刀在全断面硬岩掘进机的推进力的作用下把已经割裂的岩石从工作面上剥离下来，被剥离后的岩石被安装在副刀盘2上的除渣刀13刮进副刀盘间的间隙67中，再由副刀盘肋板41带着运动到刀盘所在圆的上半部分，再下落到连接块3的排渣口34中，再通过连接块3的排渣口34倒入全断面硬岩掘进机的出渣系统上排出，主副刀盘上的所有水刀的水射流角度可以随着全面掘进机的工作情况而做相应的调节，水刀工作所需的高压水由全断面掘进机的供水站通过回转接头4从高压水管16输送到水刀进水口48，水刀工作所需的沙料由全断面掘进机的供沙站供送通过回转接头4后再由从回转接头4送来的高压气进一步加气提高其流速后从送沙管15输送到水刀进沙口49，以确保水刀的供沙稳定，当全断面硬岩掘进机的刀盘处于停止状态时，要采用第三种工作状态时，则打开主刀盘机构的所有水刀使主刀盘机构处于第一种状态下后执行上述第三种状态下刀盘的操作流程则可达到工作的目的，当水刀或滚刀因工作磨损后，工作人员可以直接进入副刀盘肋板41，副刀盘肋板41间留有足够的维修更换空间；

第四种状态下的工作原理：全断面硬岩掘进机在推进的情况下且扩张刀盘机构处于扩张工作的时候收回扩张刀盘机构，此时主刀盘机构和副刀盘机构皆处于工作状态，应该打开支撑液压缸19使之回收，当副刀盘2的第二端面水刀71回缩到主刀盘1的最外经之内后就关闭高压水和沙料，但让高压气通一定时间后关闭，以保证送沙管15不会存有沙料可以堵塞，当副刀盘2的第二过渡面水刀72回缩到主刀盘1的最外经之内后就关闭高压水和沙料，但让高压气通一定时间后关闭，以保证送沙管15不会存有沙料可以堵塞，直到副刀盘2回收到所需尺寸，假如扩张刀盘机构完全回缩，则此时恢复到第一种工作状态；

第五种状态下的工作原理：全断面硬岩掘进机在停止推进的情况且扩张刀盘机构处于扩张状态时收回扩张刀盘机构，此时只需打开支撑液压缸19缩回副刀盘2，当副刀盘2的第二端面水刀71回缩到主刀盘1的最外经之内后就关闭高压水和沙料，但让高压气通一定时间后关闭，以保证送沙管15不会存有沙料可以堵塞，当副刀盘2的第二过渡面水刀72回缩到主刀盘1的最外经之内后就关闭高压水和沙料，但让高压气通一定时间后关闭，以保证送沙管15不会存有沙料可以堵塞，直到副刀盘2回收到所需尺寸，假如扩张刀盘机构完全回缩，则此时恢复到第一种工作状态。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。