一种可多自由度运动的TBM刀盘的制作方法

本发明涉及盾构机技术领域，尤其涉及一种可多自由度运动的tbm刀盘。

背景技术：

目前在盾构施工过程中经常会遇软岩和破碎的围岩等，在隧道埋深很大的情况下，受高地应力的影响，造成隧道挤压产生大变形，并且在盾构施工的过程，常常会对围岩造成扰动及破坏，导致隧道发生变形。目前应对上述问题的方法是根据前段施工期间的地层、支护和变形现场施工所表现的实际情况预留一定的变形量，允许支护结构在封闭前发生一定程度的位移，有效释放地层中的部分地应力能量，减少支护结构承受的围岩载荷，也是保证支护结构安全的措施，目前的tbm预留一定的变形量就是对隧道进行扩挖，一般情况下tbm在实现扩挖时需搭建钢拱架，如此工作方式使得施工周期延长，因此有必要提供一种能够实现扩径开挖的刀盘，实现隧道扩挖，从而保留一定的变形量。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的问题，本发明提供一种可多自由度运动的tbm刀盘，实现了tbm的扩径开挖，从而预留一定的变形量，避免了现有技术中提到的tbm在扩挖时需要搭建钢拱架所造成施工周期延长的问题。

本发明的技术方案如下：

一种可多自由度运动的tbm刀盘，包括原盾构机的盾体结构，所述盾体结构靠近开挖面一端且靠近隧道底部的内壁上安装支座，所述支座上导有用于安装电机的孔，所述电机安装在孔内，并且电机转子竖直向上安装在基台上，所述基台通过轴承安装在支座上，使得可通过电机控制基台旋转，所述基台上活动安装有向开挖面延伸的大臂，所述大臂上安装有调节油缸的底座，调节油缸的活塞杆头安装在大臂的臂身上，使得可通过调节油缸调节大臂靠近开挖面一端与隧道底部之间的距离，所述大臂靠近开挖面的一端安装有油缸安装板，所述油缸安装板靠近开挖面的一端安装有至少三对顶推油缸，所述顶推油缸的活塞杆安装在后端盖上，后端盖靠近开挖面的一端安装有套筒，所述套筒靠近开挖面的一端安装有前端盖，前端盖上的中心位置处开设有通孔，刀盘的驱动轴插入该通孔与驱动装置连接。

优选的，所述驱动装置、驱动装置与刀盘之间的装配以及中心回转体的装配均参照现有技术中盾构机的驱动装置、驱动装置与刀盘之间的装配以及中心回转体的装配进行设计。

优选的，所述顶推油缸共有三对，每对顶推油缸有两个，所述油缸安装板靠近隧道底部的一端、远离隧道底部的一端和油缸安装板的中心位置处均分别安装有一对顶推油缸的底座，底座安装在油缸安装板远离隧道底部的一对顶推油缸的活塞杆杆头分别安装在后端盖远离隧道底部的一端和后端盖的中心位置处，底座安装在油缸安装板中心位置处的一对顶推油缸的活塞杆杆头分别安装在后端盖远离隧道底部的一端和后端盖靠近隧道底部的一端，底座安装在油缸安装板靠近隧道底部一端的一对顶推油缸的活塞杆杆头分别安装在后端盖靠近隧道底部的一端和后端盖的中心位置处，使得可通过控制每对顶推油缸的行程或多个单独的顶推油缸的行程来顶推刀盘，并且可通过控制每个顶推油缸之间的行程来控制刀盘的开挖角度。

优选的，所述大臂通过销轴安装在基台上，使得可通过控制调节油缸的行程来控制大臂上下移动。

优选的，所述支座分为下端支座、中间端支座和上端支座，下端支座固定安装在盾体结构靠近开挖面一端且靠近隧道底部的内壁上，中间端支座安装在下端支座上，并在中间端支座上导有通孔，电机安装于该通孔内并固定在下端支座上，上端支座安装在中间端支座上，所述中间端支座上导通孔，电机转子穿过该通孔安装在基台上，并且电机转子与中间端支座上所导的通孔保留有一定的间隙，避免通孔壁妨碍电机转子转动，所述上端支座上导有圆形凹槽，圆形凹槽内安装轴承，基台通过该轴承安装在上端支座上。

所述上端支座、中间端支座和下端支座之间均是通过焊接或螺栓安装在一起。

所述下端支座通过螺栓安装在盾体结构上。

本发明的有益效果：本发明通过电机带动基台旋转，使得安装于基台上的大臂能够跟随基台旋转，在通过调节油缸带动大臂上下移动，从而实现了隧道内不同截面的开挖，并且可通过电机的旋转和调节油缸的行程来实现扩挖，实现了tbm的扩径开挖，从而预留一定的变形量，有效的解决了高地应力软岩大变形的扩挖问题，避免了通过现有技术进行扩径开挖导致的施工周期延长的问题，并且通过三对顶推油缸的作用，能够实时调整刀盘与开挖掌子面的平行，保证刀盘在掌子面的开挖效率和稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

附图标记说明：1.盾体结构；2.支座；3.下端支座；4.中间端支座；5.上端支座；6.电机；7.基台；8.轴承；9.大臂；10.调节油缸；11.销轴；12.油缸安装板；13.顶推油缸；14.后端盖；15.套筒；16.前端盖；17.刀盘；18.驱动装置；19.中心回转体。

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。

参见附图1，对本发明的最优实施例做详细的说明，一种可多自由度运动的tbm刀盘，包括原盾构机的盾体结构1，所述盾体结构1靠近开挖面一端且靠近隧道底部的内壁上安装支座2，所述支座2上导有用于安装电机6的孔，所述电机6安装在孔内，并且电机6转子竖直向上安装在基台7上，所述基台7通过轴承8安装在支座2上，使得可通过电机6控制基台7旋转，所述基台7上活动安装有向开挖面延伸的大臂9，所述大臂9上安装有调节油缸10的底座，调节油缸10的活塞杆头安装在大臂9的臂身上，使得可通过调节油缸10调节大臂9靠近开挖面一端与隧道底部之间的距离，所述大臂9靠近开挖面的一端安装有油缸安装板12，所述油缸安装板12靠近开挖面的一端安装有至少三对顶推油缸13，所述顶推油缸13的活塞杆安装在后端盖14上，后端盖14靠近开挖面的一端安装有套筒15，所述套筒15靠近开挖面的一端安装有前端盖16，前端盖16上的中心位置处开设有通孔，刀盘17的驱动轴插入该通孔与驱动装置18连接。

优选的，所述驱动装置18、驱动装置18与刀盘17之间的装配以及中心回转体19的装配均参照现有技术中盾构机的驱动装置18、驱动装置18与刀盘17之间的装配以及中心回转体19的装配进行设计。

优选的，所述顶推油缸13共有三对，每对顶推油缸13有两个，所述油缸安装板12靠近隧道底部的一端、远离隧道底部的一端和油缸安装板12的中心位置处均分别安装有一对顶推油缸13的底座，底座安装在油缸安装板12远离隧道底部的一对顶推油缸13的活塞杆杆头分别安装在后端盖14远离隧道底部的一端和后端盖14的中心位置处，底座安装在油缸安装板12中心位置处的一对顶推油缸13的活塞杆杆头分别安装在后端盖14远离隧道底部的一端和后端盖14靠近隧道底部的一端，底座安装在油缸安装板12靠近隧道底部一端的一对顶推油缸13的活塞杆杆头分别安装在后端盖14靠近隧道底部的一端和后端盖14的中心位置处，使得可通过控制每对顶推油缸13的行程或多个单独的顶推油缸13的行程来顶推刀盘17，并且可通过控制每个顶推油缸13之间的行程来控制刀盘17的开挖角度。

优选的，所述大臂9通过销轴11安装在基台7上，使得可通过控制调节油缸10的行程来控制大臂9上下移动。

优选的，所述支座2分为下端支座3、中间端支座4和上端支座5，下端支座3固定安装在盾体结构1靠近开挖面一端且靠近隧道底部的内壁上，中间端支座4安装在下端支座3上，并在中间端支座4上导有通孔，电机6安装于该通孔内并固定在下端支座3上，上端支座5安装在中间端支座4上，所述中间端支座4上导通孔，电机6转子穿过该通孔安装在基台7上，并且电机6转子与中间端支座4上所导的通孔保留有一定的间隙，避免通孔壁妨碍电机6转子转动，所述上端支座5上导有圆形凹槽，圆形凹槽内安装轴承8，基台7通过该轴承8安装在上端支座5上。

所述上端支座5、中间端支座4和下端支座3之间均是通过焊接或螺栓安装在一起。

所述下端支座3通过螺栓安装在盾体结构1上。

本发明在开挖时，通过顶推油缸13顶推刀盘17，使得刀盘17压紧开挖面进行开挖，当顶推油缸13伸出到最大值时，顶推油缸13回缩至初始位置，调节油缸10或电机6运动，使得刀盘17到达另一开挖面，顶推油缸13顶推刀盘17，进行开挖，顶推油缸13伸出到最大值时，顶推油缸13回缩至初始位置进行下一步的循环，通过上述循环实现了隧道内实现不同截面的开挖，并且通过三对顶推油缸13的作用，能够实时的调整刀盘17与开挖掌子面的平行，保证刀盘17在掌子面的开挖效率和稳定性。