一种花瓣形破岩刀盘及掘进机的制作方法

1.本技术涉及掘进机技术领域，尤其涉及一种花瓣形破岩刀盘及掘进机。


背景技术：

2.掘进机是用机械破碎岩石、出碴和支护实行连续作业的一种综合设备，被广泛应用于水电、铁路、地铁隧道工程。目前悬臂式掘进机，开挖刀盘采用的是截齿刀具和盘形滚刀，刀盘的结构固定，适应于特定硬度的岩壁，当岩壁硬度改变时需要替换其他的刀盘进行施工，否则会造成开挖效率极低的情况。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本技术的目的在于提出一种花瓣形破岩刀盘，该刀盘上通过在中部设置中心滚刀组件，然后在中心滚刀组件的周侧铰接设置多个边侧切割组件，通过驱动组件能够驱动边侧切割组件旋转使得多个边侧切割组件围成不同的形态，进而适应不同硬度的岩壁进行开挖时均具有较高的开挖效率。
5.为达到上述目的，本技术提出的一种花瓣形破岩刀盘，包括：
6.刀盘面板；
7.中心滚刀组件，所述中心滚刀组件设置在所述刀盘面板中部；
8.多个边侧切割组件，多个所述边侧切割组件围绕设置在所述中心滚刀组件周侧，所述边侧切割组件铰接在所述刀盘面板上，多个所述边侧切割组件分别连接有驱动组件，以通过所述驱动组件驱动多个所述边侧切割组件靠近所述中心滚刀组件的一端朝向或远离所述中心滚刀组件旋转。
9.进一步地，所述边侧切割组件包括：
10.第一边侧切割件，所述刀盘面板的中部设置有支撑件，所述第一边侧切割件靠近所述中心滚刀组件的一端铰接在所述支撑件上，另一端连接所述驱动组件；与
11.第二边侧切割件，所述第二边侧切割件远离中心滚刀组件的一端铰接在所述刀盘面板上，另一端连接所述驱动组件。
12.进一步地，两个相邻的第一边侧切割件之间均设置一个所述第二边侧切割件。
13.进一步地，所述中心滚刀组件包括：
14.中心固定板，所述中心固定板设置在所述支撑件上；
15.多个中心滚刀，多个所述中心滚刀并列安装在所述中心固定板上。
16.进一步地，所述第一边侧切割件包括：
17.第一边侧固定板，所述第一边侧固定板的一端铰接在所述支撑件上，另一端连接所述驱动组件；
18.第一截齿组，所述第一截齿组设置在所述第一边侧固定板上靠近所述中心滚刀组件一侧；
19.第一边滚刀，所述第一边滚刀设置在所述第一边侧固定板上远离所述中心滚刀组件一侧。
20.进一步地，所述第一截齿组包括多个第一截齿，多个所述第一截齿设置在所述第一边侧固定板上靠近所述中心滚刀组件一侧。
21.进一步地，所述第二边侧切割件包括第二边侧固定板，所述第二边侧固定板的一端铰接在所述刀盘面板上，另一端连接所述驱动组件；
22.所述第二边侧固定板上设置有多个第二边滚刀，两个相邻第二边滚刀之间均设置有第二截齿组。
23.进一步地，所述第二截齿组包括多个并列设置的第二截齿；
24.所述第二边侧固定板上从靠近所述中心滚刀组件一侧开始第一个布置的是第二边滚刀。
25.进一步地，所述驱动组件包括：
26.第一伸缩油缸，所述第一伸缩油缸的缸底铰接在所述刀盘面板上，每个所述第一边侧切割件中的所述第一边侧固定板分别与一个所述第一伸缩油缸的动力输出端相连接；与
27.第二伸缩油缸，所述第二伸缩油缸缸底铰接在所述刀盘面板上，每个所述第二边侧切割件中的所述第二边侧固定板分别与一个所述第二伸缩油缸的动力输出端相连接。
28.一种掘进机，包括花瓣形破岩刀盘。
29.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
30.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
31.图1是本技术一实施例提出的花瓣形破岩刀盘中多个边侧切割组件围成锥形结构对硬岩切割时的结构示意图；
32.图2是本技术图1的主视图；
33.图3是本技术图1的俯视图；
34.图4是本技术第二边侧切割件靠近中心滚刀组件一端升起时的结构示意图；
35.图5是本技术图4的侧视图。
36.图中，1、刀盘面板；2、中心滚刀组件；21、中心固定板；22、中心滚刀；3、法兰；4、第一边侧切割件；41、第一边侧固定板；42、第一截齿组；43、第一边滚刀；44、第一截齿；5、第二边侧切割件；51、第二边侧固定板；52、第二截齿组；53、第二边滚刀；54、第二截齿；6、支撑件；7、第一伸缩油缸；8、第二伸缩油缸。
具体实施方式
37.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。相反，本
申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
38.图1是本技术一实施例提出的一种花瓣形破岩刀盘的结构示意图。
39.参照图1-5，一种花瓣形破岩刀盘，包括刀盘面板1，刀盘面板1的中部设置有中心滚刀组件2，刀盘面板1上设置有多个边侧切割组件，多个边侧切割组件围绕在中心滚刀组件2周侧，边侧切割组件铰接在刀盘面板1上，多个边侧切割组件分别连接有驱动组件，以通过驱动组件驱动多个边侧切割组件靠近中心滚刀组件2的一端朝向或远离中心滚刀组件2旋转，并且刀盘面板1通过法兰3外接在掘进机上，通过掘进机控制刀盘工作，同时通过驱动组件调节边侧切割组件的旋转能够变换多个边侧切割组件之间围成的结构形态，适应不同硬度的岩壁，不仅能够提高掘进效率，并且针对不同硬度的岩石，不需要更换刀盘。
40.详细来说，如图1-3所示，当在硬岩开挖时，通过驱动组件驱动边侧切割组件，使得边侧切割组件靠近中心滚刀组件2一端远离中心滚刀组件2旋转，也就是说，边侧切割组件靠近中心滚刀组件2的一端相对于刀盘面板1升起，远离中心滚刀组件2的一端朝向刀盘面板1降低，相当于围绕中心滚刀组件2周侧的边侧切割组件形成闭合的花瓣，此时中心滚刀组件2周侧的多个边侧切割组件围成锥形结构，在硬岩掘进时，锥形结构能够缩小刀盘与岩石的作用面积，在相同推力下提高了刀盘硬岩的掘进效率。
41.在掘进过程中，当在软岩区施工时，可以将部分用于切割的边侧切割组件靠近中心滚刀组件2的一端朝向中心滚刀组件2旋转，也就是说，部分用于切割的边侧切割组件靠近中心滚刀组件2一端降低，远离中心滚刀组件2的一端升起，另外一部分用于悬空的边侧切割组件远离中心滚刀组件2一端降低，靠近中心滚刀组件2的一端升起，用于切割的边侧切割组件和用于悬空的边侧切割组件之间交叉设置，使得形成切割-悬空-切割-悬空的结构，此时用于悬空的边侧切割组件之间围成锥形，而用于切割的边侧切割组件形成打开的花瓣，切割的边侧切割组件形成面板形，此时刀盘上中心滚刀组件2和切割的边侧切割组件升起的一端均能够切割，使得刀盘的中部和边侧均能够切割，增大了切割面积，并且由于悬空的边侧切割组件的间隔设置，悬空的边侧切割组件与岩壁之间不接触，降低了阻力，两个切割的边侧切割组件之间形成悬切的情况，进而提高了切割速度，使得在软岩掘进时，不仅能够满足软岩切割，并且增大了刀盘的破岩面积，提高了刀盘的破岩效率。
42.另外，当岩壁的硬度相对于软岩区稍有增大时，此时可以通过控制用于切割的边侧切割组件的旋转高度，使得用于切割的边侧切割组件靠近中心滚刀组件2一端稍有升起，远离中心滚刀组件2的一端稍有降低，此时用于悬空的边侧切割组件靠近中心滚刀组件2的一端会局部与岩壁接触，增大了切割位点，进而也能够提高切割效率。
43.需要详细说明的是，能够实现上述实施例中不同工况下切割性能的边侧切割组件和驱动组件之间连接关系以及边侧切割组件结构设置的情况有多种。
44.作为一种可能的结构，边侧切割组件可以包括第一边侧切割件4和第二边侧切割件5，刀盘面板1的中部设置有支撑件6，第一边侧切割件4靠近中心滚刀组件2的一端铰接在支撑件6上，另一端连接驱动组件，当驱动组件驱动第一边侧切割件4远离中心滚刀组件2的一端向刀盘面板1一侧移动时，此时多个第一边侧切割件4之间会围成锥形结构，当驱动组件驱动第一边侧切割件4远离中心滚刀组件2的一端向背离刀盘面板1一侧移动时，多个第一边侧切割件4像花瓣一样打开，多个第一边侧切割件4之间形成面板形结构，另外，第二边
侧切割件5远离中心滚刀组件2的一端铰接在刀盘面板1上，另一端连接驱动组件，当在硬质岩壁掘进时，通过驱动组件控制第二边侧切割件5靠近中心滚刀组件2的一端升起，使得多个第二边侧切割件5之间围成锥形结构，同时如上述所述通过驱动机构控制多个第一边侧切割件4之间围成锥形结构，使得多个第二边侧切割件5和多个第一边侧切割件4之间围成锥形结构，在进行岩壁切割时，锥形结构能够缩小刀盘与岩石的作用面积，在相同推力下提高了刀盘硬岩的掘进效率。当在软岩上进行掘进时，多个第二边侧切割件5之间围成锥形结构不变，同时控制多个第一边侧切割件4像花瓣一样打开，此时由于多个第一边侧切割件4能够与岩壁接触切割，而多个第二边侧切割件5由于向刀盘面板1倾斜，与岩壁之间不会接触，使得第二边侧切割件5安装的位置形成悬空的面，不进行切割，减少了与岩壁之间的作用力，刀盘面板1上的阻力减小，使得切割效率会增加，并且由于多个第一边侧切割件4打开，使得多个第一边侧切割件4与岩壁之间的切割面增大，提高了开挖效率。当岩壁硬度稍有增大时，此时，多个第二边侧切割件5之间围成锥形结构仍然不变，同时控制多个第一边侧切割件4像花瓣一样打开，但是通过驱动组件驱动第一边侧切割件4打开的程度，也就是说相比软岩切割时，此时控制驱动组件驱动第一边侧切割件4远离中心滚刀组件2一端的高度稍向刀盘面板1移动，使得第二边侧切割件5向刀盘面板1的倾斜程度降低，进而使得第二边侧切割件5上靠近中心滚刀组件2的部分能够与岩壁接触，远离中心滚刀组件2的部分则不能与岩壁接触形成悬空面，由于第一边侧切割件4以及第二边侧切割件5的局部能够与岩壁接触切割，与软岩工况下相比，增加了部分切割位点，提高了切割能够，进而提高了开挖效率，进而使得根据岩壁的硬度增大的情况，控制第一边侧切割件4的打开程度。
45.在一些实施例中，为了保障在第二边侧切割件5悬空时，第一边侧切割件4能够均匀切割，两个相邻的第一边侧切割件4之间均设置一个第二边侧切割件5，使得在软岩工况下切割时，每两个相连的第一边侧切割件4之间均为悬空的状态，能够保障切割作用力和悬空面均匀分布，不仅能够提高开挖效率，并且保障开挖均匀。
46.需要说明的是，中心滚刀组件2的结构可以有多种。
47.作为一种可能的结构，为了确保中部的开挖性能，此时中心滚刀组件2可以包括中心固定板21，中心固定板21设置在支撑件6上，并且中心固定板21上并且设置有多个并列设置的中心滚刀22，也就是说，在中心固定板21的表面沿长度方向开有多个第一安装槽，第一安装槽沿中心固定板21的宽度方向设置，多个中心滚刀22分别安装在多个第一安装槽中，中心滚刀22为盘形滚刀，通过设置多个盘形滚刀能够提高中心滚刀组件2的切割性能。
48.在一些实施例中，第一边侧切割件4包括第一边侧固定板41，第一边侧固定板41的一端铰接在支撑件6上，另一端连接驱动组件，通过驱动组件能够驱动第一边侧固定板41远离中心滚刀组件2的一端朝向或远离刀盘面板1移动，同时，第一边侧固定板41上靠近中心滚刀组件2的一侧设置有第一截齿组42，第一边侧固定板41上远离中心滚刀组件2的一侧设置有第一边滚刀43，第一边滚刀43为盘形滚刀，通过第一截齿组42和第一边滚刀43配合共同复合破岩，对硬质岩石和软质岩石均具有良好的破岩效果，提高了破岩效率。
49.需要说明的是，第一截齿组42可以包括多个第一截齿44，多个第一截齿44设置在第一边侧固定板41上靠近中心滚刀组件2一侧，通过多个第一截齿44的设置，以及第一边滚刀43的设置，使得在软岩开挖时，通过第一边侧切割件4上的多个第一截齿44和第一边滚刀43共同作用，能够提高开挖效率。
50.详细来说，可以在第一边侧固定板41长度方向远离中心滚刀组件2的一端开一个第二安装槽，第一边滚刀43安装在第二安装槽中，同时在第一边侧固定板41长度方向靠近中心滚刀组件2的一端开设多个第三安装槽，每个第三安装槽中可以并排安装至少一个第一截齿44，例如，可以设置两个第三安装槽，靠近中心滚刀组件2一端的第一第三安装槽宽度方向的中部可以安装一个第一截齿44，另一个第三安装槽中可以沿宽度方向并列设置两个第一截齿44，三个第一截齿44配合第一边滚刀43共同作用，能够提高开挖效率。
51.在一些实施例中，第二边侧切割件5包括第二边侧固定板51，第二边侧固定板51的一端铰接在刀盘面板1上，另一端连接驱动组件，也就是说，第二边侧固定板51靠近中心滚刀组件2的一侧在驱动组件作用下向远离刀盘面板1的一侧移动，使得第二边侧固定板51与刀盘面板1之间的夹角改变，第二边侧固定板51上设置多个第二边滚刀53，第二边滚刀53为盘形滚刀，两个相邻的第二边滚刀53之间均设置一个第二截齿组52，通过第二边滚刀53的强烈切割作用能够实现第二边侧切割件5对于强度较高岩壁的切割，同时在两个第二边滚刀53之间设置的第二截齿组52不仅能够辅助破岩，并且由于第二截齿组52相比于第二边滚刀53与岩壁的接触作用较小，阻力减小，使得第二边侧切割件5的施工效率提高，进而实现不仅能够对较硬的岩时进行开挖，并且开挖效率也较高的效果。
52.另外，第二截齿组52包括多个并列设置的第二截齿54，通过多个第二截齿54的设置能够提高切割位点，增强第二边侧切割件5的开挖性能，另外，第二边侧固定板51上从靠近中心滚刀组件2一侧开始第一个布置的是第二边滚刀53，也就是说，第二边侧固定板51的表面沿长度方向并列开有若干第四安装槽，靠近中心滚刀组件2一端的第一个第四安装槽内安装有第二边滚刀53，然后在第二个第四安装槽内安装有第二截齿组52，在第三个第四安装槽内安装有第二边滚刀53，依次类推，实现第二边滚刀53和第二截齿组52之间的交替设置，多个第二截齿54沿第二边侧固定板51的宽度方向在第四安装槽内并列设置。
53.在上述实施例中，通过控制第一边侧切割件4和第二边侧切割件5结构的设置，能够适应不同岩壁硬度的工况，具体如下：
54.当在硬岩开挖施工过程中，由于多个第一边侧切割件4和多个第二边侧切割件5之间围成锥形结构，而第二边侧切割件5接近中心滚刀组件2的一端为第二边滚刀53，第一边侧切割件4接近中心滚刀组件2的一端为第一截齿组42，并且第二边滚刀53和第一截齿组42位于锥形结构的锥面同一高度的周向，使得接近中心滚刀组件2的多个边侧切割组件一端为第二边滚刀53和第一截齿组42交替设置的结构，通过第二边滚刀53和第一截齿组42的交替设置能够减小开挖的阻力，提高开挖效率，并且在硬岩切割时，通过第二边滚刀53能够实现硬岩快速开挖，而第一截齿组42起到辅助开挖的作用。
55.当在软岩开挖过程中，由于多个第二边侧切割件5均为悬空设置，不与岩壁接触，此时，只通过多个第一边侧切割件4和中心滚刀组件2进行开挖，由于多个第一边侧切割件4远离中心滚刀组件2一端远离刀盘面板1升起后多个第一边侧切割件4形成面板形结构，此时在刀盘的中心处为多个中心滚刀22，而刀盘的边侧为多个第一边滚刀43围成，边侧和中心之间为多个第一截齿44，因此刀盘推进挖掘时，用于开挖的刀盘结构为中心滚刀22、多个第一截齿44和第一边滚刀43，并且中心滚刀22和第一边滚刀43之间通过第一截齿44间隔，通过中心滚刀22和第一边滚刀43进行主要切割，而第一截齿44进行辅助切割，减小了开挖过过程中的阻力，进而提高了开挖效率，并且两个相邻第一边侧切割件4之间为悬空面，进
一步减小了阻力，提高了开挖效率。
56.当相对于软岩工况下，岩壁硬度提高时，此时在上述实施例中介绍的可以调节第一边侧切割件4与刀盘面板1之间的角度，使得第二边侧切割件5靠近中心滚刀组件2的一端露出能够与岩壁相接，此时用于开挖的刀盘结构有中心滚刀22、第一边侧切割件4上的多个第一截齿44和第一边滚刀43、第二边侧切割件5上靠近中心滚刀组件2的第二边滚刀53和相邻的第二截齿组52，此时在靠近中心滚刀22的周侧围绕一周为第一截齿44和第二边滚刀53交替设置的结构，虽然相对于软岩开挖时，在靠近中心滚刀22的周侧围绕一周的只有第一截齿44，并且第一截齿44之间为悬空结构，此时在第一截齿44之间的第二边滚刀53的切割作用能够适应岩壁硬度的提高，提高开挖性能，并且由于第一截齿44和第二边滚刀53交替设置，在旋转开挖时，也不会增大太大的阻力，对开挖效率也不会有太大影响，并且在刀盘面板边侧一周上的两个相邻第一边滚刀43之间仍然是悬空结构，不影响开挖效率。
57.当岩壁硬度再继续增大成中软岩时，此时需要增加边滚刀的数量实现一定的开挖性能，通过调节第一边侧切割件4，将第一边侧切割件4远离中心滚刀组件2的一端靠近刀盘面板1，使得多个第一边侧切割件4之间形成锥形结构，另外控制第二边侧切割件5靠近中心滚刀组件2的一端升起，此时，第一边侧切割件4上的第一截齿组42不与岩壁相接，使得两个相邻第二边侧切割件5靠近中心滚刀组件2的一端之间为悬空面，切割时阻力减小，提高开挖效率，并且由于第二边侧切割件5上交替设置的多个第二边滚刀53交替设置进行开挖，能够适应较硬的岩壁，另外，通过控制第一边侧切割件4远离中心滚刀组件2的一端靠近刀盘面板1的距离，使得第一边侧切割件4远离中心滚刀组件2的一端的第一边滚刀43露出能够与岩壁相接，实现第一边滚刀43的开挖，通过刀盘面板1周侧一圈的第一边滚刀43的作用以及第二边侧切割件5上的第一边滚刀43和第二截齿组52的作用，提高了用于作用的边滚刀的数量，能够实现对中软岩的快速开挖，另外，需要说明的是，在刀盘面板1周侧一圈第一边滚刀43能够与岩壁接触时，此时一周的相邻两个第一边滚刀43之间的第二边侧切割件5上对应的是第二截齿组52，第二截齿组52实现辅助开挖，使得一周的多个第一边滚刀43在旋转切割时由于第二截齿组52的间隔，减小了阻力，提高了开挖效率，若两个这一周的第一边滚刀43之间对应的是第二边滚刀53，则会影响开挖效率，另外，由于刀盘在该状态下周侧的第一边滚刀43以及第二边侧切割件5均能够实现切割，增大了切割面积，进而能够提高开挖效率。
58.在一些实施例中，需要详细说明的是，能够驱动第一边侧切割件4和第二边侧切割件5的一端升降实现旋转的结构有多种。
59.作为一种可能的结构，驱动组件包括第一伸缩油缸7和第二伸缩油缸8，第一伸缩油缸7的缸底铰接在刀盘面板1上，每个第一边侧切割件4中的第一边侧固定板41分别与一个第一伸缩油缸7的动力输出端相连接，通过第一伸缩油缸7控制第一边侧固定板41一端上下移动实现旋转，另外，第二伸缩油缸8的缸底铰接在刀盘面板1上，每个第二边侧切割件5中的第二边侧固定板51分别与一个第二伸缩油缸8的动力输出端相连接，通过第二伸缩油缸8控制第二边侧固定板51的一端上下移动实现旋转。
60.在一些实施例中，一种掘进机，包括上述实施例中记载的花瓣形破岩刀盘。
61.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义
是两个或两个以上。
62.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
63.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。