一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘的制作方法

本发明涉及顶管机技术领域，尤其涉及一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘。

背景技术：

目前顶管机技术已经成为构筑地下铁路、电信、电力、上下水道等城市隧道建设的主要施工方法。但目前矩形隧道截面尺寸缺少强制性规范，各种需求的隧道截面尺寸较多，而单一尺寸的不可变径的矩形顶管机只能开挖固定尺寸的隧道。固定尺寸的矩形顶管机在开挖某一截面尺寸的隧道后便不能再开挖其他截面尺寸的隧道，导致设备闲置，资源浪费。如需开挖其他截面尺寸的隧道则需要重新设计定制一台新的刀盘。然而新设备定制周期长，费用贵，从而造成了施工周期的延长以及施工成本提高。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的问题，本发明所提供了一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘，可通过本发明对不同界面尺寸的隧道进行施工，有效的避免了现有技术中提到的开挖其他截面尺寸的隧道时需要重新定制一台新的刀盘造成的定制周期长，施工成本高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘，包括由至少两对单独的矩形刀盘基座模块组合而成的完整矩形刀盘基座，使得其能够基于隧道的上下左右四个方向上实现变径，所述每个单独矩形刀盘基座模块上均设置有两个刀盘安装孔，所述两个刀盘安装孔内均伸入有带动刀盘转动的单连杆曲轴的后端轴，所述单连杆曲轴的前端轴安装在减速机上，其减速机又与电动机转轴相安装，使得可通过电动机将动力传输到减速机，再通过减速机将动力传输到单连杆曲轴从而带动刀盘旋转；所述单连杆曲轴的后端轴上套装有一层壳体，该壳体安装固定在刀盘基座模块上，所述单连杆曲轴的后端轴上套装有滚子轴承，并将滚子轴承固定在后端轴套装的壳体内部。

进一步的，在所述单连杆曲轴的后端轴远离刀盘基座模块的一端套装有一个推力轴承，所述推力轴承固定在后端轴外围套装的壳体内部。

所述分别插入同一刀盘基座模块的两个刀盘安装孔内的两个单连杆曲轴的前端轴均穿过同一安装套，所述安装套上设置有两个供前端轴穿过的通孔，并在所述通孔内安装有滚子轴承，使得滚子轴承套装在前端轴上。

在所述单连杆曲轴的前端轴上套装有一层壳体，其前端轴上套装的壳体安装固定在安装套上，并在前端轴靠近安装套的一端至远离安装套的一端依次套装有隔环、推力轴承和滚子轴承。通过隔环将安装套通孔内安装的滚子轴承与前端轴上套装的推力轴承隔开。

进一步，出于便于加工以及便于拆装的目的，在所述前端轴上套装有一端盖，端盖与前端轴的壳体之间通过螺栓连接，其端盖靠近套装在前端轴上的滚子轴承远离安装套的一端，其端盖的内径大于前端轴的直径小于滚子轴承的外径，有效的防止了滚子轴承在前端轴上出现沿前端轴长度方向上的位移，并在所述端盖上设置有注油孔。

再进一步的，所述端盖远离安装套的一端还安装有减速机连接套，其减速机连接套通过螺栓安装在减速机的壳体上。

优选的，本发明采用四对单独的矩形刀盘基座模块并排组合成完整矩形刀盘基座。

进一步的，为便于本发明的整体装置更加牢固，在所述每个刀盘基座模块之间焊接有连接辐条。

优选的，所述相邻刀盘基座模块之间均焊接有三根连接辐条，分别位于两个相邻刀盘基座模块之间的两端和中间位置处。

为便于本发明提到的一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘运用到盾构施工领域中，因此本发明还提供了一种可变径的矩形顶管机盾体。

一种可变径的矩形顶管机盾体，包括由至少两对盾体基础模块组合而成的完整盾体结构，使得其可通过调整盾体基础模块之间的安装间隙来实现基于隧道的上下左右四个方向上的变径，所述盾体基础模块分为周边盾体基础模块和中间盾体基础模块，周边盾体基础模块包括两个相互垂直安装的盾体基础面板，中间盾体基础模块包括一个盾体基础面板；在所述盾体基础模块靠近刀盘的一端设置有垂直安装于盾体基础面板的传动机构安装板，所述传动机构安装板上导有用于安装安装套的通孔，并在盾体基础模块靠近盾体基础模块中部的位置处设置有用于安装电动机的安装座，并在盾体基础模块远离刀盘的一端设置有纠偏油缸安装板，所述纠偏油缸安装板上导有两个通孔用于安装纠偏油缸，所述盾体基础模块远离刀盘的一端预留有铰接环安装面。

进一步的，在所述周边盾体基础模块的传动机构安装板与另一盾体基础模块的传动机构安装板相接触的面上均设置有内凹的半圆弧面和内凹的四分之一圆弧面，使得起两个盾体基础模块组合其两个内凹的半圆弧面形成一个完整的人孔，四个盾体基础模块拼装后四个四分之一的圆弧面形成一个完整的螺机孔，且在拼装完成后使得人孔位于盾体高度的中心水平线上，其螺机孔位于靠近地面的一端。

进一步的，在所述传动机构安装板到用于安装电动机的安装座之间设置有多个加强筋板，且在用于安装电机的安装座与纠偏油缸安装板之间也设置有多个加强筋板。

优选的，两个相邻的所述盾体基础模块相接触的位置处分别设置有连接板，通过螺栓连接两个连接板从而固定两个相邻的盾体基础模块。

进一步的，所述两个相邻的盾体基础模块相接触的连接板的接触面上均设置有密封圈。

再进一步的，在保证变径后本发明的一种可变径的矩形顶管机盾体的稳定程度下，还包括变径模块，所述变径模块设置在两个相邻的盾体基础模块之间，并在变径模块上设置有两个连接板分别与变径模块两端相邻的盾体基础模块的连接板之间通过螺栓连接，并且在其连接面上设置有密封圈。

又进一步的，所述变径模块的两个连接板之间设置有加强筋板。

再进一步的，在所述完整盾体结构靠近开挖面的一端沿盾体的周边布置有铲刀。

优选的，本发明的由四对盾体基础模块组合而成完整盾体结构，

本发明的有益效果：本发明通过将刀盘基座分割为多个模块，从而可通过模块之间的组合间隙来使刀盘实现扩径，在通过刀盘基座模块上设置的刀盘安装孔，从而将刀盘安装在传动机构上，从而实现了刀盘的可变径开挖，从而使得本发明在一定的扩径尺寸下实现扩径开挖，避免了在对其他尺寸的隧道进行开挖时，需要重新制造刀盘所造成的施工周期长以及施工成本高的问题，并且本发明还提供了一种可变径的矩形顶管机盾体以配合一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘，使得将可变径的刀盘直接组装至可变进行的矩形顶管机盾体上即可使用，避免了现有技术中顶管机无法实现变径开挖，对不同尺寸的隧道进行开挖时需重新制造与其隧道尺寸相匹配的矩形顶管机，从而造成的施工成本高和施工周期长的问题。

附图说明

图1为本发明的单个刀盘基座模块与驱动之间的安装关系示意图；

图2为本发明的驱动装置内部结构示意图；

图3为本发明的完整刀盘基座示意图；

图4为本发明的扩径后的完整刀盘基座示意图；

图5为本发明的顶管机内部结构示意图；

图6为本发明的周边盾体基础模块示意图；

图7为本发明的中间盾体基础模块示意图；

图8为本发明的变径模块示意图；

图9为本发明的完整盾体示意图；

图10为本发明的扩径后的盾体示意图；

附图标记说明：101.刀盘基座模块101；102.单连杆曲轴；103.安装套；104.减速机；105.电动机；106.后端轴；107.壳体；108.滚子轴承；109.推力轴承；110.前端轴；111.隔环；112.减速机连接套；113.端盖；114.连接辐条；201.周边盾体基础模块；202.连接板；203.纠偏油缸；204.铰接环安装面；205.螺机孔；206.纠偏油缸安装板；207.安装座；208.加强筋板；209.内凹的半圆弧面；210.内凹的四分之一圆弧面；211.盾体基础面板；212.变径模块；213.中间盾体基础模块；214.人孔；215.传动机构安装板；216.铲刀。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的说明。

结合附图1到附图4对本发明的一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘做详细的说明，一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘，包括由至少两对单独的矩形刀盘基座模块101组合而成的完整矩形刀盘基座，使得其能够基于隧道的上下左右四个方向上实现变径，所述每个单独矩形刀盘基座模块101上均设置有两个刀盘安装孔，所述两个刀盘安装孔内均伸入有带动刀盘转动的单连杆曲轴102的后端轴106，所述单连杆曲轴102的前端轴110安装在减速机104上，其减速机104又与电动机105转轴相安装，使得可通过电动机105将动力传输到减速机104，再通过减速机104将动力传输到单连杆曲轴102从而带动刀盘旋转；所述单连杆曲轴102的后端轴106上套装有一层壳体107，该壳体107安装固定在刀盘基座模块101上，所述单连杆曲轴102的后端轴106上套装有滚子轴承108，并将滚子轴承108固定在后端轴106套装的壳体107内部。

进一步的，在所述单连杆曲轴102的后端轴106远离刀盘基座模块101的一端套装有一个推力轴承109，所述推力轴承109固定在后端轴106外围套装的壳体107内部。

所述分别插入同一刀盘基座模块101的两个刀盘安装孔内的两个单连杆曲轴102的前端轴110均穿过同一安装套103，所述安装套103上设置有两个供前端轴110穿过的通孔，并在所述通孔内安装有滚子轴承108，使得滚子轴承108套装在前端轴110上。

在所述单连杆曲轴102的前端轴110上套装有一层壳体107，其前端轴110上套装的壳体107安装固定在安装套103上，并在前端轴110靠近安装套103的一端至远离安装套103的一端依次套装有隔环111、推力轴承109和滚子轴承108。通过隔环111将安装套103通孔内安装的滚子轴承108与前端轴110上套装的推力轴承隔开。

进一步，出于便于加工以及便于拆装的目的，在所述前端轴110上套装有一端盖113，端盖113与前端轴110的壳体107之间通过螺栓连接，其端盖113靠近套装在前端轴110上的滚子轴承108远离安装套103的一端，其端盖113的内径大于前端轴110的直径小于滚子轴承108的外径，有效的防止了滚子轴承108在前端轴110上出现沿前端轴110长度方向上的位移，并在所述端盖113上设置有注油孔。

再进一步的，所述端盖113远离安装套103的一端还安装有减速机连接套112，其减速机连接套112通过螺栓安装在减速机104的壳体107上。

优选的，本发明采用四对单独的矩形刀盘基座模块101并排组合成完整矩形刀盘基座。

进一步的，为便于本发明的整体装置更加牢固，在所述每个刀盘基座模块101之间焊接有连接辐条114。

优选的，所述相邻刀盘基座模块101之间均焊接有三根连接辐条114，分别位于两个相邻刀盘基座模块101之间的两端和中间位置处。

结合附图3对本发明的最优实施例做详细的说明。

如附图3所示，本发明采用四对单独的矩形刀盘基座模块101拼装成完整的矩形刀盘基座，其四对单独的矩形刀盘基座模块101在拼装时基于隧道的高度上下为一对，每对矩形刀盘基座模块101并排设置，其每个矩形刀盘基座模块101上设置有两个刀盘安装孔，只需将现有技术中的十字型刀盘或星型刀盘或其他类型的刀盘缩小一定的比例或进行制造再单独安装至个刀盘安装孔中即可，在通过调整各矩形刀盘基座模块101在拼装时的间隙，并通过连接辐条114连接，实现刀盘基座的变径，从而使得安装在刀盘基座模块101上的刀盘的开挖直径变大，从而实现了刀盘的变径。

为便于本发明提到的一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘运用到盾构施工领域中，因此本发明还提供了一种可变径的矩形顶管机盾体。

结合附图1到附图10对本发明的一种可变径的矩形顶管机盾体做详细的说明，一种可变径的矩形顶管机盾体包括由至少两对盾体基础模块组合而成的完整盾体结构，使得其可通过调整盾体基础模块之间的安装间隙来实现基于隧道的上下左右四个方向上的变径，所述盾体基础模块分为周边盾体基础模块201和中间盾体基础模块213，周边盾体基础模块201包括两个相互垂直安装的盾体基础面板211，中间盾体基础模块213包括一个盾体基础面板211；在所述盾体基础模块靠近刀盘的一端设置有垂直安装于盾体基础面板211的传动机构安装板215，所述传动机构安装板215上导有用于安装安装套103的通孔，并在盾体基础模块靠近盾体基础模块中部的位置处设置有用于安装电动机105的安装座207，并在盾体基础模块远离刀盘的一端设置有纠偏油缸安装板206，所述纠偏油缸安装板206上导有用于安装纠偏油缸203的通孔，所述盾体基础模块远离刀盘的一端预留有铰接环安装面204。

进一步的，在所述周边盾体基础模块201的传动机构安装板215与另一盾体基础模块的传动机构安装板215相接触的面上均设置有内凹的半圆弧面209和内凹的四分之一圆弧面210，使得两个盾体基础模块组合时其两个内凹的半圆弧面209形成一个完整的人孔214，四个盾体基础模块拼装后四个内凹的四分之一圆弧面210形成一个完整的螺机孔205，且在拼装完成后使得人孔214位于盾体高度的中心水平线上，其螺机孔205位于靠近地面的一端。

进一步的，在所述传动机构安装板215到用于安装电动机105的安装座207之间设置有多个加强筋板208。

优选的，两个相邻的所述盾体基础模块相接触的位置处分别设置有连接板202，通过螺栓连接两个连接板202从而固定两个相邻的盾体基础模块。

进一步的，所述两个相邻的盾体基础模块相接触的连接板202的接触面上均设置有密封圈。

再进一步的，在保证变径后本发明的一种可变径的矩形顶管机盾体的稳定程度下，还包括变径模块212，所述变径模块212设置在两个相邻的盾体基础模块之间，并在变径模块212上设置有两个连接板202分别与变径模块212两端相邻的盾体基础模块的连接板202之间通过螺栓连接，并且在其连接面上设置有密封圈。

又进一步的，所述变径模块212的两个连接板202之间设置有加强筋板208。

再进一步的，在所述完整盾体结构靠近开挖面的一端沿盾体的周边布置有铲刀216。

下面结合附图9和附图10对本发明所提到的一种可变径的矩形顶管机盾体的最优实施例做详细的说明。

本发明采用四对盾体基础模块进行拼装成一个完整的矩形顶管机盾体，采用两对周边盾体基础模块201和两对中间盾体基础模块213进行拼装成一个完整的矩形顶管机盾体，具体的，所述盾体基础模块基于隧道的高度上下为一对，每对盾体模块之间并排设置，两对盾体基础模块201之间设置两对中间盾体基础模块213，其每个盾体基础模块之间通过螺栓连接固定，从而形成了完整的矩形顶管机盾体，变径时只需调节每个盾体基础模块之间的间隙，再在两个盾体基础模块之间安装变径模块212，即可实现矩形顶管机的盾体变径。

下面结合附图1到附图10对本发明的矩形顶管机进行详细的说明，一种可变径的矩形顶管机包括安装在一种可变径的矩形顶管机盾体上的一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘，将所述一种可变径的矩形顶管机模块化刀盘上设置的所述电动机安装在所述一种可变径的矩形顶管机盾体的安装座207上，并将所述安装套103安装固定在传动机构安装板215上，在将各刀盘基座模块101和各盾体基础模块进行拼装组合，从而形成一种可变径的矩形顶管机。