一种复合式隧道掘进机刀盘的制作方法

本发明涉及一种隧道掘进机刀盘。

背景技术：

复合式隧道掘进机适用于软岩和硬岩混合地层的掘进。其刀盘作为隧道掘进机的核心部件，在掘进过程中起到破碎岩石和支撑掌子面功能。刀盘上的滚刀对岩石进行切割、破碎；刮刀用于泥土及破碎岩石的刮削。滚刀在掘进过程中磨损严重，如不及时处理，轻则减低掘进效率，重侧产生事故，带来施工风险。工程经验表明，滚刀的检查、更换与刀盘维修等作业时间约占掘进施工总时间的三分之一；用于滚刀更换的费用约占掘进施工费用的三分之一。因此，减少滚刀的磨损，以提高施工效率，减低施工费用成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种复合式隧道掘进机刀盘，该刀盘可以有效减少滚刀的磨损，降低复合式隧道掘进机停机换刀次数，提高掘进效率，减少施工风险，缩短施工工期。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种复合式隧道掘进机刀盘，包括刀盘的辐条、刀盘中部安装的双刃的中心滚刀、辐条上安装的单刃的正滚刀，辐条端部的两侧翼上安装的单刃的边缘滚刀；辐条中部的两侧还安装有刮刀，且刮刀的径向位置位于正滚刀之间；其特征在于：所述的辐条端部的两侧翼的边缘均安装有刮板，所述的刮板和刮刀超出辐条的高度均为110-125mm，中心滚刀、正滚刀和边缘滚刀超出辐条的高度均为155-165mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

辐条端部的两侧翼的边缘增设的刮板，能很好地、快速将由滚刀破碎的岩石和软岩，从辐条侧翼边缘的空隙刮进土仓，有效地降低岩渣对刀具的磨损。刀盘上的中心滚刀、正滚刀、边缘滚刀高出辐条的高度为155-165mm，这个高度可以很好的破碎硬岩；高出辐条的高度为110-125mm的刮刀和刮板与三种滚刀的高差为30-55mm，这种高差形成的滚刀、刮刀及刮板高低搭配，滚刀先深度破开岩层，刮板及刮刀将破碎的岩石和软岩刮进土仓，能更有效地降低岩渣对刀具的磨损，进而有效降低复合式隧道掘进机停机换刀次数，减少施工风险，缩短施工工期。

进一步，本发明的辐条为6根，边缘滚刀为12把，12把边缘滚刀的转轴与刀盘的中心轴的倾角各不相等，从9°逐渐增加至70°；其中最外侧的两把边缘滚刀的安装半径相等，次外侧的边缘滚刀的安装半径比最外侧的两把边缘滚刀的安装半径小8-10mm。

12把边缘滚刀采用9°-70°的倾角逐步分步布置，增大了刀盘开挖面与隧道洞壁的界面空间，减少从开挖面上掉落的块状碴土对边缘滚刀的挤压荷载，进而减少边缘滚刀的轴承荷载，延长了边缘滚刀的使用寿命，进一步降低了复合式隧道掘进机停机换刀次数。

更进一步，本发明的的正滚刀为45-55把，按安装半径从小至大依次编为第i把，i＝1、2、3、…i,i为正滚刀的把数，i＝45-55；其中，第1把正滚刀的安装半径r1为75-90mm，第2把正滚刀的安装半径r2为180-210mm，其余的第i把正滚刀的安装半径ri，由下式确定：

式中，i＝3、4、…i。

按照以上方式确定的各正滚刀的安装半径，一方面满足正滚刀工作时的破碎宽度；另一方面外侧的正滚刀安装密度大于内侧正滚刀的安装密度，并使得所有正滚刀工作时的破碎环面积相等，避免了现有技术按安装半径差相等进行正滚刀布置，导致外侧滚刀破碎环面积大于内侧滚刀破碎环面积，外侧滚刀磨损磨损严重的问题；使得内外侧滚刀的磨损均衡，明显减少了正滚刀的停机换刀次数。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进行进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1示出，本发明的一种具体实施方式是，一种复合式隧道掘进机刀盘，包括刀盘的辐条1、刀盘中部安装的双刃的中心滚刀3a、辐条1上安装的单刃的正滚刀3b，辐条1端部的两侧翼上安装的单刃的边缘滚刀3c；辐条1中部的两侧还安装有刮刀4，且刮刀4的径向位置位于正滚刀3b之间；其特征在于：所述的辐条1端部的两侧翼的边缘均安装有刮板2，所述的刮板2和刮刀4超出辐条1的高度均为110-125mm，中心滚刀3a、正滚刀3b和边缘滚刀3c超出辐条1的高度均为155-165mm。

本例的辐条1为6根，边缘滚刀3c为12把，12把边缘滚刀3c的转轴与刀盘的中心轴的倾角各不相等，从9°逐渐增加至70°；其中最外侧的两把边缘滚刀3c的安装半径相等，次外侧的边缘滚刀3c的安装半径比最外侧的两把边缘滚刀3c的安装半径小8-10mm。

本例的正滚刀3b为45-55把，按安装半径从小至大依次编为第i把，i＝1、2、3、…i,i为正滚刀的把数，i＝45-55；其中，第1把正滚刀的安装半径r1为75-90mm，第2把正滚刀的安装半径r2为180-210mm，其余的第i把正滚刀的安装半径ri，由下式确定：

式中，i＝3、4、…i。

技术特征：

技术总结
一种复合式隧道掘进机刀盘，包括刀盘的辐条(1)、刀盘中部安装的双刃的中心滚刀(3a)、辐条(1)上安装的单刃的正滚刀(3b)，辐条(1)端部的两侧翼上安装的单刃的边缘滚刀(3c)；辐条(1)中部的两侧还安装有刮刀(4)，且刮刀(4)的径向位置位于正滚刀(3b)之间；其特征在于：所述的辐条(1)端部的两侧翼的边缘均安装有刮板(2)，所述的刮板(2)和刮刀(4)超出辐条(1)的高度均为110‑125mm，中心滚刀(3a)、正滚刀(3b)和边缘滚刀(3c)超出辐条(1)的高度均为155‑165mm。该种刀盘能有效降低复合式隧道掘进机停机换刀次数，减少施工风险，缩短施工工期。

技术研发人员：汪平;张志强;李进;谭因军;王曙光;吉伟
受保护的技术使用者：重庆交通建设(集团)有限责任公司;西南交通大学
技术研发日：2018.12.17
技术公布日：2019.03.22