刀盘结构的制作方法

1.本实用新型涉及盾构机隧道施工的技术领域，尤其涉及一种刀盘结构。


背景技术：

2.在隧道施工中，刀盘开口率是指刀盘结构的开口面积占刀盘开挖面积的比值。渣土在开挖完成后通过开孔流入土仓，刀盘中心区域受开挖刀具、刀箱的影响(特别是直径不大于6m的刀盘)，开口率较小，刀盘旋转时线速度低，一定程度上阻碍了中心渣土的流动，导致在施工过程中容易结泥饼。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种刀盘结构，以缓解盾构机隧道施工过程中刀盘容易结泥饼的技术问题。
4.本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：
5.本实用新型提供一种刀盘结构，包括：中心鱼尾刀和多个主梁，多个所述主梁相交于中心区域；所述中心鱼尾刀设置于所述中心区域；所述中心区域设置有多个中心开口。
6.在优选的实施方式中，所述中心鱼尾刀为可拆式中心鱼尾刀。
7.在优选的实施方式中，所述中心鱼尾刀的开挖轨迹覆盖所述中心区域。
8.在优选的实施方式中，所述主梁的数量为4个、6个或者8个。
9.在优选的实施方式中，所述刀盘包括环梁和圆环体，所述主梁的外端连接于所述圆环体，所述环梁位于所述圆环体内且所述环梁固接于所述主梁。
10.在优选的实施方式中，所述刀盘包括多个辅梁，所述辅梁设置于相邻两个所述主梁之间。
11.在优选的实施方式中，所述辅梁的内端固接于所述环梁，所述辅梁的外端固接于所述圆环体。
12.在优选的实施方式中，所述辅梁中安装有滚刀。
13.在优选的实施方式中，所述主梁与所述环梁之间设有开口。
14.在优选的实施方式中，所述刀盘包括牛腿机构，所述牛腿机构固接于所述环梁。
15.本实用新型的特点及优点是：
16.该刀盘结构中，主梁相交的中心区域设置中心鱼尾刀，中心鱼尾刀的开挖轨迹覆盖区域无需另行布置其他刀具，可以将布置其他刀具的刀箱区域调整为中心开口，增加了中心开口率，有利于缓解盾构机隧道施工过程中刀盘容易结泥饼的技术问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。
18.图1为本实用新型提供的刀盘结构的正视图；
19.图2为本实用新型提供的刀盘结构的侧视剖面图；
20.图3为本实用新型提供的刀盘结构的中心区域的正视图；
21.图4为本实用新型提供的刀盘结构的中心区域的开口的示意图。
22.附图标号说明：
23.11、中心鱼尾刀；12、滚刀；121、轴式双刃滚刀；
24.2、主梁；221、第一箱型结构；222、第二箱型结构；231、第一开口；232、第二开口；233、第三开口；
25.20、第一主梁；21、第一辐条板；22、第二辐条板；23、第一挡板；
26.30、第二主梁；31、第三辐条板；32、第四辐条板；33、第二挡板；
27.40、第三主梁；41、第五辐条板；42、第六辐条板；43、第三挡板；
28.50、第四主梁；51、第七辐条板；52、第八辐条板；53、第四挡板；
29.61、环梁；62、圆环体；63、搅拌棒；
30.70、辅梁；71、第一梁板；711、第一斜段；72、第二梁板；721、第二斜段；
31.80、牛腿机构；81、牛腿件；82、法兰盘。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.本实用新型提供了一种刀盘结构，如图1和图3所示，该刀盘结构包括：中心鱼尾刀11和多个主梁2，多个主梁相交于中心区域；中心鱼尾刀设置于中心区域；中心区域设置有多个中心开口。
34.主梁相交的中心区域设置中心鱼尾刀，中心鱼尾刀的开挖轨迹覆盖区域无需另行布置其他刀具，可以将布置其他刀具的刀箱区域调整为中心开口，增加了中心开口率。
35.中心鱼尾刀的开挖轨迹覆盖中心区域。在一实施方式中，多个主梁2包括第一主梁20，第一主梁20的中心区域设置中心鱼尾刀11；其它主梁在中心鱼尾刀11的开挖轨迹覆盖区域设置为中心开口。
36.第一主梁20在中心区域设置中心鱼尾刀11，用以形成中心区域开挖轨迹，替代传统复合刀盘多刀多梁多滚刀布置，第一主梁20配合其它主梁在中心鱼尾刀11覆盖轨迹外，完成滚刀刀箱布置及刀具设计，满足其涉及开挖轨迹的地层开挖，以满足开挖需求。其它主梁在中心区域无需另行设置刀箱，根据刀具轨迹布置，将其接近中心区域设置为中心开口。
37.多个主梁不限定为具体的几个主梁，在一实施方式中，主梁的数量可以是4个、6个或者8个等不同的数量。
38.在一实施方式中，其它主梁中心开口侧板为主梁支撑结构，以保持刀盘结构主体结构的稳定。
39.为了便于理解，下面以图1所示的四主梁刀盘为例，对本实用新型的方案进行阐
释。但是，该刀盘不限于为四主梁刀盘，还可以为六主梁刀盘或者八主梁刀盘等，该刀盘主梁的数量可以根据具体需要来确定，本实用新型的技术方案不能局限于附图所示的四主梁刀盘具象的结构，特别是各种主梁侧板具体的中心搭接方式。只要是中心布置鱼尾刀轨迹替代滚刀，将滚刀的位置变更为开口均应该为本实用新型保护范围。
40.多个主梁2包括第一主梁20和与第一主梁20相对布置的第二主梁30；第一主梁20和第二主梁30的中心区域设置中心鱼尾刀11。
41.各个主梁2相交于该刀盘结构的中心区域，中心区域设置中心开口；在第一主梁20和第二主梁30的中心区域布置了中心鱼尾刀11，利用中心鱼尾刀11开挖，覆盖中心开挖轨迹，从而实现与第一主梁20相邻的主梁的中心区域和与第二主梁30相邻的主梁的中心区域，就不用布置滚刀了，减少刀具布置，剔除部分中心滚刀，使该相邻的主梁的中心区域形成了中心开口，增加了中心开口率，缓解了盾构机隧道施工过程中刀盘容易结泥饼的技术问题。
42.传统复合式刀盘的中心为滚刀，滚刀的覆盖轨迹较小，通常一把滚刀只能覆盖100mm左右的开挖距离，因而需要中心布置较多数量的主梁来满足滚刀的安装，导致中心开口较小。本实用新型提供的刀盘结构，利用中心鱼尾刀11开挖，替换多个滚刀轨迹，从而剔除了部分中心滚刀，增加了中心开口率；优选地，该刀盘结构在300mm～500mm的中心范围布置中心鱼尾刀11。
43.在一实施方式中，中心鱼尾刀11为可拆式中心鱼尾刀，可实现整个中心鱼尾刀11背部可直接更换，大大提高了换刀效率，节省了成本，有利于保障换刀人员安全。前部焊接的固定方式存在以下问题：换刀不安全，人员需要到达刀盘前方进行操作；换刀不方便，需要在洞内进行切割焊接。通过采用可拆式中心鱼尾刀，该实施方式较好地解决了该问题。
44.中心开口包括第一开口231和第二开口232。如图1所示，该刀盘结构包括多个滚刀12，多个主梁2包括第一主梁20、第三主梁40、第二主梁30和第四主梁50；第一主梁20包括沿顺时针依次分布的第一辐条板21和第二辐条板22，第一辐条板21与第二辐条板22之间设有第一箱型结构221，第一箱型结构221中安装有滚刀12，第一辐条板21与第二辐条板22之间连接有第一挡板23，第一挡板23位于第一箱型结构221的内侧；第二主梁30包括沿顺时针依次分布的第三辐条板31和第四辐条板32，第三辐条板31与第四辐条板32之间设有第一箱型结构221，第一箱型结构221中安装有滚刀12，第三辐条板31与第四辐条板32之间连接有第二挡板33，第二挡板33位于第一箱型结构221的内侧；第三主梁40包括沿顺时针依次分布的第五辐条板41和第六辐条板42，第五辐条板41与第六辐条板42之间设有第一箱型结构221，第一箱型结构221中安装有滚刀12，第五辐条板41与第六辐条板42之间连接有第三挡板43，第三挡板43位于第一箱型结构221的内侧；第四主梁50包括沿顺时针依次分布的第七辐条板51和第八辐条板52，第七辐条板51与第八辐条板52之间设有第一箱型结构221，第一箱型结构221中安装有滚刀12，第七辐条板51与第八辐条板52之间连接有第四挡板53，第四挡板53位于第一箱型结构221的内侧；第四辐条板32与第一辐条板21相错开且第四辐条板32位于第一辐条板21的内侧；第四辐条板32、第二辐条板22、第一挡板23和第二挡板33之间设有第二箱型结构222，中心鱼尾刀11安装于第二箱型结构222中；第三挡板43与第二辐条板22之间设有第一开口231；第四挡板53与第四辐条板32之间设有第二开口232。
45.该刀盘中，各个主梁2的第一箱型结构221中分别安装有滚刀12；中心鱼尾刀11安
装于第二箱型结构222中，通过将第四辐条板32与第一辐条板21错开设置，并且第四辐条板32位于第一辐条板21的内侧，使得第二箱型结构222的宽度小于第一主梁20上的第一箱型结构221的宽度，缩小了第二箱型结构222和中心鱼尾刀11所占据的空间，可以在刀盘的中心区域，在第三主梁40上设置尺寸较大的第一开口231，在第四主梁50上设置尺寸较大的第二开口232，提高了该刀盘的中心开口率，有利于缓解盾构机隧道施工过程中刀盘容易结泥饼的技术问题。
46.该刀盘可以适用于非匀质软土地层。图1所示的刀盘结构为四主梁刀盘，但该刀盘不限于为四主梁刀盘，还可以为六主梁刀盘或者八主梁刀盘等，该刀盘主梁的数量可以根据具体需要来确定；优选地，该刀盘的主梁数量为偶数。在该刀盘为六主梁刀盘的情况下，该刀盘中的多个主梁可以包括第一主梁20、第二主梁30、第三主梁40、第四主梁50、第五主梁、和第六主梁。八主梁刀盘的情况类同，在此不再赘述。图1所示的四主梁刀盘中，第一主梁20为0度主梁，第二主梁30为180度主梁，第三主梁40为90度主梁，第四主梁50为270度主梁。
47.如图1所示，第一辐条板21和第四辐条板32均连接于第八辐条板52，第七辐条板51连接于第四辐条板32，第二开口232形成于第四辐条板32、第七辐条板51与第八辐条板52和第四挡板53之间，由于第四辐条板32向内侧偏置，从而增大了第二开口232的面积。
48.如图1所示，第五辐条板41和第六辐条板42均连接于第二辐条板22，第一开口231形成于第二辐条板22、第五辐条板41与第六辐条板42之间，第二辐条板22位于第三辐条板31的内侧，使第一开口231具有较大的面积。
49.在一实施方式中，第八辐条板52位于第五辐条板41的内侧，第三主梁40与第二主梁30偏置设置，便于在第三主梁40的第一箱型结构221和第二主梁30的第一箱型结构221上安装滚刀12。
50.如图1所示，该刀盘结构包括环梁61和圆环体62，各个主梁2的外端均连接于圆环体62，环梁61位于圆环体62内且环梁61固接于主梁2，主梁2搭接于圆环体62上，环梁61用于传递来自于主驱动机构的推力和扭矩。具体地，环梁61与主梁2之间焊接连接。
51.进一步地，该刀盘结构包括多个辅梁70，辅梁70设置于相邻两个主梁2之间，辅梁70的内端固接于环梁61，辅梁70的外端固接于圆环体62；辅梁70中安装有滚刀12。具体地，辅梁70焊接在环梁61与圆环体62之间。
52.如图1所示，辅梁70包括沿顺时针依次分布的第一梁板71和第二梁板72，第一梁板71包括第一斜段711，第二梁板72包括第二斜段721，第一斜段711从外端至内端向第二梁板72倾斜，第二斜段721从外端至内端向第一梁板71倾斜。在刀盘上，第一梁板71与相邻的主梁2之间的空间可以设置开口，第二梁板72与相邻的主梁2之间的空间也可以设置开口，该实施方式中，通过第一斜段711与第二斜段721倾斜设置，有利于增大开口的大小，从而提高该刀盘结构的开口率。优选地，第一斜段711设于第一梁板71的内端，第一斜段711连接于环梁61；第二斜段721设于第二梁板72的内端，第二斜段721连接于环梁61。
53.图1所示的刀盘结构为四主梁结构，第一主梁20、第三主梁40、第二主梁30与第四主梁50分别顺时针方向按照第一、第三、第二、第四布置，相邻两个主梁2之间的夹角为90
°
。各个主梁2上分别设置第一箱型结构221，第一箱型结构221可以用于容纳滚刀12的刀座，可以满足中心鱼尾刀11刀座的安装要求，实现刀具背部可更换，使得中心鱼尾刀11更换更加
方便快捷。优选地，第一辐条板21、第二辐条板22、第三辐条板31和第四辐条板32相互平行，第五辐条板41、第六辐条板42、第七辐条板51和第八辐条板52相互平行。各个第一箱型结构221的宽度相等。各个主梁2的内端相互搭接，该刀盘结构的中心设置第二箱型结构222，结构比较紧凑；可以在第三主梁40和第四主梁50上形成较大的第一开口231和第二开口232，配合刀盘正面刀具轨迹的布置，进一步解放刀盘中心位置的空间，增大了该刀盘中心的开口率，减小了该刀盘结构结泥饼的概率。
54.如图1、图3和图4所示，第一主梁20、第三主梁40与环梁61之间设有第三开口233，第三主梁40、第二主梁30与环梁61之间设有第三开口233，第二主梁30、第四主梁50与环梁61之间设有第三开口233，第四主梁50、第一主梁20与环梁61之间设有第三开口233，各个第三开口233均位于环梁61的内侧，增大了该刀盘中心区域的开口的大小，进一步增大了中心开口率。
55.在一实施方式中，该刀盘结构包括牛腿机构80，牛腿机构80固接于环梁61的背面，环梁61通过牛腿机构80与主驱动机构连接，主驱动机构通过牛腿机构80和环梁61传递推力和扭矩。具体地，如图1和图2所示，牛腿机构80包括牛腿件81和与固接于牛腿件81的法兰盘82，牛腿件81焊接在环梁61背面。如图2所示，该刀盘结构的背面连接有搅拌棒63。
56.该刀盘结构的开挖直径范围不大于5米，滚刀12为轴式双刃滚刀121，针对小直径刀盘，该刀盘结构适配中心鱼尾刀11，方便刀具的更换，并且增大了该刀盘结构中心开口率，应用于小直径盾构机，既改善了中心鱼尾刀11更换不便的问题，又缓解了在非匀质软土地层中掘进时刀盘容易结泥饼的问题，提高了在非匀质软土地层中掘进的效率。
57.以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。