一种盾构机用柔性复合刀盘的制作方法

本发明涉及一种盾构机用复合刀盘，尤其适用于复杂地质条件下的柔性复合刀盘。

背景技术：

在现有技术中，盾构机用复合刀盘通常采用刚性结构，即盾构机刀盘与软土刀具、硬岩滚刀之间均采用刚性联接方式。采用这种刚性联接方式的复合刀盘，存在着如下技术缺陷：由于软土和硬岩的破岩机理不同，故二者在结构和使用上均存在着极大差异。一般软土地层需要软土刀具对其进行刮削掘进，而硬岩则需要硬岩滚刀对其进行挤压破岩。而这种刚性结构的盾构机复合刀盘，由于软土刀具与硬岩滚刀二者高度基本接近，且高度不可调节，在施工中，无论是软土地质段还是硬岩地质段，二种刀具都同时对掘进地层发挥作用，致使二种刀具不能发挥各自优势。比如：针对软土中夹杂硬岩地段配置的复合刀具，常常存在着尚未掘进到达硬岩地段，硬岩滚刀已经磨偏的技术缺陷。又或者在硬岩地段施工中，存在着软土刀具同时与硬岩表面刮削而快速磨损的技术缺陷。这样不仅极大的削弱了复合刀盘的工作效率，而且由此引发的施工中途换刀，增加了操作工人的劳动强度，同时存在极大的人身风险。

技术实现要素：

针对上述现有技术缺陷，本发明提供了一种柔性复合刀盘，通过调整硬岩滚刀和软土刀具之间相对高度，达到复合刀盘在复杂地质施工中，硬岩滚刀和软土刀具各自发挥优势的目的，不仅极大的提高复合复合刀盘的工作效率，而且可有效减少了施工中途换刀次数，从而减小或消除操作工人的劳动强度及由此引发的人身伤害问题。

为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案实现：一种盾构机用柔性复合刀盘，由刀盘结构、硬岩滚刀、软土刀具、伸缩油缸等组成，软土刀具固定安装在刀盘结构上，硬岩滚刀设置有安装底座。刀盘结构与硬岩滚刀安装处安装有伸缩油缸。刀盘结构与伸缩油缸固定安装在一起。硬岩滚刀通过其安装底座可前后伸缩安装在伸缩油缸上。伸缩油缸的油管等线路经与刀盘结构相联接的中心回转接头接入盾构机内。这种采用可前后伸缩硬岩滚刀的柔性复合刀盘，在软土段施工时，伸缩油缸收缩，硬岩滚刀随之收缩至最小高度，低于软土刀具高度，从而减小了硬岩滚刀与掘进土体的接触摩擦，进而有效降低或防止其偏磨缺陷的产生。当施工进入岩石地段时，伸缩油缸伸长，带动硬岩滚刀向刀盘结构前方延伸，硬岩滚刀高度高出软土刀具高度。硬岩滚刀对岩石进行挤压破岩。从而有效防止岩石对软土刀具的快速磨损技术缺陷。进而使得复合刀盘中硬岩滚刀与软土刀具充分发挥其各自发势。

做为本发明的进一步改进，本发明进一步解决的技术问题是提供一种依据掘进土体软土刀具和硬岩滚刀自动切换的盾构机用柔性复合刀盘。为此，对于上述盾构机用柔性复合刀盘，在其软土刀具底部，与刀盘结构固定联接处，设置压力传感器，压力传感器线路经与刀盘结构相联接的中心回转接头接入盾构机内的控制系统。当软土刀盘掘进中受力达到压力传感器设定值时，经plc控制器向伸缩油缸控制系统发出指令，伸缩油缸伸长，高于软土刀具，从而实现软土刀具和硬岩滚刀之间的自动切换。

做为本发明的进一步改进，所述刀盘结构背面设置了线路保护槽，用以容纳并保护所述伸缩油缸的油管及压力传感器线路等。为防止渣土进入线路保护槽损伤油管等线路，且方便油管等线路安装或检修，线路保护槽采用可开合式闭合结构。

做为本发明的进一步改进，上述硬岩滚刀安装底座为u型结构，由侧板和底板组成。底板与前后伸缩油缸固定联接，为减小底板对渣土的阻力，防止渣土在硬岩滚刀安装底座内部的堆积，硬岩滚刀安装座的底板采用三角形截面形状，其中一角靠近硬岩滚刀最大直径处，且对中。

做为本发明的进一步改进，上述刀盘结构设置有导向板，与硬岩滚刀安装底座的侧板滑动配合装配在一起。采用这种有导向板的刀盘结构，能更好的控制硬岩滚刀的前后伸缩方向，且在施工中对硬岩滚刀提供更好的支撑作用。

为确保施工中硬岩滚刀的机械性能，防止上述硬岩滚刀受力回缩现象的出现；同时防止由于上述伸缩油缸的采用，而使得刀盘厚度增加过大，所述伸缩油缸应优先选用薄型自锁式液压油缸。

附图说明

图1为本发明盾构机用柔性复合刀盘示意图；

图2为本发明盾构机用柔性复合刀盘剖视图；

图3为本发明盾构机用柔性复合刀盘的软土刀具安装剖视图；

图4为本发明盾构机用柔性复合刀盘的硬岩滚刀安装剖视图。

图中，1.刀盘结构，2.硬岩滚刀，3.软土刀具，4.伸缩油缸，5.中心回转接头，6.压力传感器，11.线路保护槽，12.导向板，21.硬岩滚刀安装底座，22.底板，23.侧板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

如图1、图2所示，本发明一种盾构机用柔性复合刀盘，由刀盘结构1、硬岩滚刀2、软土刀具3、伸缩油缸4等组成，软土刀具3固定安装在刀盘结构1上，硬岩滚刀2设置有安装底座21。刀盘结构1与伸缩油缸4固定安装在一起。硬岩滚刀2通过其安装底座21可前后伸缩安装在伸缩油缸4上。伸缩油缸4的油管等线路经与刀盘结构1相联接的中心回转接头5接入盾构机内。刀盘结构1背面设置了线路保护槽11，线路保护槽11采用可开合式闭合结构。其中，所述伸缩油缸4应优选薄型自锁式液压油缸。

如图3所示，上述盾构机用柔性复合刀盘，在其软土刀具3底部与刀盘结构1固定联接处，设置压力传感器6，压力传感器6线路经与刀盘结构1相联接的中心回转接头接入盾构机内的控制系统。当软土刀盘掘进中受力达到压力传感器6设定值时，经plc控制器向伸缩油缸控制系统发出指令，伸缩油缸伸长，高于软土刀具，从而实现软土刀具和硬岩滚刀之间的自动切换。

如图2、图4所示，上述硬岩滚刀安装底座21为u型结构，由侧板23和底板22组成。底板22与前后伸缩油缸4固定联接，为减小底板22对渣土的阻力，防止渣土在硬岩滚刀安装底座21内部的堆积，底板22采用三角形截面形状，其中一角靠近硬岩滚刀2最大直径处且对中。上述刀盘结构1设置有导向板12，与硬岩滚刀安装底座21的侧板23滑动配合装配在一起。采用这种有导向板12的刀盘结构1，能更好的控制硬岩滚刀2的前后伸缩方向，且在施工中对硬岩滚刀2提供更好的支撑作用。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种盾构机用柔性复合刀盘，由刀盘结构、硬岩滚刀、软土刀具、伸缩油缸等组成，软土刀具固定安装在刀盘结构上，硬岩滚刀设置有安装底座。刀盘结构与伸缩油缸固定安装在一起。硬岩滚刀通过其安装底座可前后伸缩安装在伸缩油缸上。伸缩油缸的油管等线路经与刀盘结构相联接的中心回转接头接入盾构机内。还进一步公开了一种软土刀具和硬岩滚刀自动切换的盾构机用柔性复合刀盘，在软土刀具底部与刀盘结构固定联接处，设置了压力传感器。当软土刀盘掘进中受力达到压力传感器设定值时，经PLC控制器向伸缩油缸控制系统发出指令，伸缩油缸伸长，高于软土刀具，从而实现软土刀具和硬岩滚刀之间的自动切换。

技术研发人员：代春茹
受保护的技术使用者：天津宏轩达科技有限公司;代春茹
技术研发日：2019.07.24
技术公布日：2019.09.27