本实用新型属于地铁盾构施工领域,具体涉及一种能加快黏土层掘进的改进型盾构机刀盘。
背景技术:
近年来,随着我国城镇化建设步伐的加快,地铁规划里程大幅增加、盾构机市场景气度不断上升,国内盾构机行业迎来快速发展期。随着我国基础建设大规模进行,以及西部开发、南水北调等重大工程战略的实施,轨道交通、公路、水利建设等工程都有大量增长,越来越多的工程建设单位首选盾构机来施工。
与一些发达国家的盾构机行业相比,我国当前的盾构机行业还处于发展阶段。我们的自主设计、集合能力还有待提高,企业的产品可靠性还不十分稳定,在一些核心技术领域,关键部件的制造,特别是在特殊地质条件的掘进机方面仍有许多课题需要攻关克难。在盾构机运行过程中,特别是穿越如富水粉土、砂土等特殊地质条件地区,穿越施工对地层及相邻隧道结构扰动的因素众多,机理复杂,稍有不慎,都可能引发巨大的安全事故。在黏土丰富地区,盾构长距离掘进的工程近年来不断增加,而对于长距离工程中,刀盘易损坏,需多次更换,且盾构机推进效率过低、速度过慢的问题始终未得到很好的解决。
如何设计一种黏土层中加快盾构掘进的刀盘,使盾构机在黏土层中运行流畅,施工迅速,运转高效,达到更好的切削效果,且使盾构机刀盘使用寿命有所增加,是本领域目前亟待解决的问题。
技术实现要素:
本实用新型为解决现有盾构机在黏土层中,刀盘易损坏,需多次更换,且盾构机推进效率过低、速度过慢,推进过程中碴土不易被剥离破碎的问题,进而提供了一种能加快黏土层掘进的改进型盾构机刀盘。
本实用新型采用如下技术方案:
一种能加快黏土层掘进的改进型盾构机刀盘,包括刀盘主体和均布安装于刀盘主体上的若干切刀和撕裂刀,刀盘主体上均布设有若干锥形进渣口,进渣口内安装有Z字形支撑筋板;所述撕裂刀可更换安装于刀盘主体上,撕裂刀的刀体堆焊固定于刀盘主体上,撕裂刀的刀刃与撕裂刀刀体螺栓连接;所述切刀的刀头设有5°尖角,切刀的刀刃采用三排耐磨硬质合金结构。选用硬质合金时,应满足达900℃时能保持60HRC的硬度。
所述切刀宽度为200mm,切刀之间的间距设置为100mm,有效降低控制刀盘扭矩。
所述切刀侧面堆焊有耐磨网格,以提高切刀的耐磨性,延长切刀的使用寿命。
所述刀盘主体采用Q345B高强度钢板焊接而成。
所述刀盘主体上的锥形进渣口开口率为38%。渣口开口率的设置需综合考虑刀盘的强度和渣口的通畅性,开口率越大,越利于通渣,但开口越过高,在开口处存在强度不够的现象,因此,一般设计为38%左右。
所述刀盘主体的前端面设有若干连续式磨损检测装置,以便能实时监控刀盘的磨损程度。
本实用新型具有如下有益效果:
本实用新型设备可在现有出厂设备上改进设计,可操作性强;刀盘扭矩降低,盾构机设备性能得到保障,加快了施工进度,一定程度上提高了刀盘的使用寿命,生产效率快。减小了刀具磨损的风险,节约了盾构机推进过程中刀具多次更换的难度与费用。本实用新型解决了现有盾构机在黏土层中,刀盘易损坏,需多次更换,盾构机推进效率过低、速度过慢,且推进过程中碴土不易被剥离破碎的问题。
附图说明
图1为刀盘整体结构图;
图2为刀盘部分刀形尺寸图;
图3为边缘滚刀优化图;
图4为撕裂刀细节图;
图5为撕裂刀整体图;
图6为切刀细节图;
图7为切刀整体图;
图8为刀盘部分细节图;
图中:1-切刀、2-焊接撕裂刀、3-可更换撕裂刀、4-刀盘主体、5-撕裂刀刀体、6-刀盘螺栓、7-撕裂刀刀刃、8-撕裂刀、9-切刀刀头、10-切刀刀刃、11-耐磨网格、12-切刀刀体、13-Q345B高强度钢板、14-磨损检测装置。
具体实施方式
结合附图,对本实用新型的具体实施方式作进一步说明:
如图1、2、3所示的能加快黏土层掘进的改进型盾构机刀盘,包括刀盘主体和均布安装于刀盘主体上的若干切刀和撕裂刀,刀盘主体上均布设有若干锥形进渣口,进渣口内安装有Z字形支撑筋板;所述撕裂刀可更换安装于刀盘主体上,撕裂刀的刀体堆焊固定于刀盘主体上,撕裂刀的刀刃与撕裂刀刀体螺栓连接;所述切刀的刀头设有5°尖角,切刀的刀刃采用三排耐磨硬质合金结构。
对边缘滚刀的加强设计按以下步骤进行:
1)按照盾构机设计图纸,拆除刀盘边缘部位刀盘螺栓。
2)从刀盘背部拆除刀盘边缘部位边缘滚刀。
3)在原边缘滚刀位置安装撕裂刀,共安装把,安装角度与原边缘滚刀角度一致。
对撕裂刀的加强设计按以下步骤进行:
1)撕裂刀刀刃采用两端大合金与中间三排合金的组合设计。
2)撕裂刀刀高为175mm。
3)采用堆焊耐磨条在撕裂刀刀体四周上堆焊耐磨层。
对切刀的加强设计按以下步骤进行:
1)切刀刀头制造为带度尖角结构形式。
2)切刀刀刃采用大尺寸的三排耐磨硬质合金设计。
3)采用堆焊耐磨条在切刀侧面堆焊耐磨网格。
4)采用堆焊耐磨条在切刀刀体上堆焊耐磨层。
5)切刀宽度为200mm,切刀间距设置为100mm。
对刀盘主体的优化设计按以下步骤进行:
1)刀盘钢结构采用Q345B高强度钢板焊接而成。
2)刀盘开口率约38%,进碴口采用锥形设计,进碴口部位的支撑筋板采用Z字形设计。
3)刀盘前部设有多处连续式磨损检测装置。
本实用新型中未作特殊说明的构件或材料等均为现有技术,本领域技术人员可直接获取。同时,上述说明并非是对本实用新型的限制,本技术领域内的普通技术人员,在本实用新型的实质范围内,所作出的非创造性变化(包括改型、添加、替换等),也应属于本实用新型的保护范围。