一种隧道掘进机梯度刃形刀圈的制作方法

1.本实用新型涉及隧道掘进机领域的刀圈，特别是涉及一种隧道掘进机梯度刃形刀圈。


背景技术：

2.隧道掘进机在工作时，滚刀刀圈在刀盘推力作用下，楔入岩石，然后随着刀盘转动，滚刀被动旋转，实现连续破岩。
3.滚刀的使用寿命直接影响到工程的施工进度、风险和工程施工成本，在盾构施工中滚刀的失效形式最主要的一点就是刀圈的磨损。刀圈磨损是刀具的正常失效形式，这是不可避免的。
4.众所周知，滚刀刀圈是需要经常更换的，刀圈磨损达到极限磨损量就要更换新的刀圈。不仅费时费力，还会增加成本。如何减少刀圈的更换次数，增加掘进时间，提高掘进效率，值得每个盾构机配件生产厂家深入研究。
5.常规滚刀刀圈刃型是圆型，滚刀被动旋转时，刀圈与岩石接触面大，摩擦力大，阻力大，滚刀掘进效率不高，而且摩擦力过大，会导致滚刀刀圈崩刃、磨损过快等情况发生，大大降低了滚刀的使用寿命，降低了隧道掘进机的工作效率。


技术实现要素：

6.为了能够解决背景技术中上述问题，本实用新型提供了一种隧道掘进机梯度刃形刀圈。该刀圈通过两级刃圈呈阶梯状分布，解决隧道掘进机滚刀刀圈贯入度的技术问题。
7.本实用新型解决技术问题所采用的方案是：
8.一种隧道掘进机梯度刃形刀圈包括刃顶部和刃根部，在刃顶部与刃根部之间设置有梯度曲线形成两级刃圈，梯度曲线包括第一圆弧、第二圆弧、第一过渡线、第二过渡线、第三圆弧和刃倾线；刃顶部两侧延展有刃倾线，构成一级刃圈；刃倾线向下依次连接第一圆弧、第一过渡线、第二圆弧和第二过渡线，构成二级刃圈；第二过渡线下部与第三圆弧相连，并延展至刃根部。
9.为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的梯度曲线中，所述第一过渡线与第二过渡线之间设有第二圆弧过渡连接。
10.其中，所述第二过渡线为斜线，其倾斜角与刃角α相应。
11.进一步的，一级刃圈中一级刃宽d=16-20mm。
12.进一步的，二级刃圈中二级刃宽d1=38.51mm。
13.在较佳的实施例中，所述刃形刀圈的磨损量最大值l=50mm，磨损量控制值l1=11-15mm。
14.进一步的，刃角α=14-15
°
。
15.进一步的，第一圆弧半径r1为19mm。
16.进一步的，第二圆弧半径r2为5mm；
17.进一步的，所述第三圆弧半径r3为21mm。
18.积极效果，由于本实用新型采用两级刃圈呈阶梯状分布，一级刃圈的刀刃宽度更窄，接触点阻力变小，刀圈贯入度好，从而提高掘进机的掘进效率。二级刃圈的刀刃宽度呈现阶梯形状的支撑，提高了刀圈的强度，保障了刀圈的贯入度，延长了刀圈和滚刀的寿命。适宜作为一种隧道掘进机梯度刃形刀圈使用。
附图说明
19.图1为现有技术中普通刀圈局部示意图；
20.图2为本实用新型刀圈局部示意图。
21.图中，1.第一圆弧，2.第二圆弧，3.第一过渡线，4.第二过渡线，5.第三圆弧，6.刃倾线，d.一级刃宽，d1.二级刃宽，l.磨损量最大值，l1.磨损量控制值，α.刃角，r1.第一圆弧半径，r2.第二圆弧半径，r3.第三圆弧半径。
具体实施方式
22.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。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。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。
23.据图所示，一种隧道掘进机梯度刃形刀圈包括刃顶部和刃根部，在刃顶部与刃根部之间设置有梯度曲线形成两级刃圈，梯度曲线包括第一圆弧1、第二圆弧2、第一过渡线3、第二过渡线4、第三圆弧5和刃倾线6；刃顶部两侧延展有刃倾线6，构成一级刃圈；刃倾线6向下依次连接第一圆弧1、第一过渡线3、第二圆弧2和第二过渡线4，构成二级刃圈；第二过渡线4下部与第三圆弧5相连，并延展至刃根部。
24.所述第一过渡线3与第二过渡线4之间设有第二圆弧2过渡连接。
25.为了保证本实用新型结构的稳定性，所述一级刃圈中刃顶部采用一级刃宽d标记，一级刃宽d为16-20mm。
26.为了进一步保证本实用新型结构的稳定性，所述二级刃圈中二级刃宽d1为38.51mm。
27.为了优化本实用新型的结构，所述刃形刀圈的磨损量最大值l=50mm，磨损量控制值l1=11-15mm。
28.为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述两刃倾线6之间的夹角为刃角α，刃角α为14-15
°
。
29.为了再进一步优化本实用新型的结构，所述第一圆弧半径r1为19mm。作为常规的技术选择，所述第二圆弧半径r2为5mm；
30.其中，所述第二过渡线4为斜线，其倾斜角与刃角α相应。
31.优选的，所述第三圆弧半径r3为21mm。
32.现有技术中，通常刃形刀圈的磨损量最大值l=35mm，磨损量控制值l1=15-20mm；刃宽d=46.2mm，刃角α=24-28
°
。
33.实施例1：
34.刃形刀圈的磨损量最大值l=50mm，磨损量控制值l1=15mm；一级刃宽d=16.5mm，刃角α=15
°
，二级刃宽d1=38.51mm，r1=19mm，r2=5mm，r3=21mm。
35.实施例2：
36.刃形刀圈的磨损量最大值l=50mm，磨损量控制值l1=13mm；一级刃宽d=18mm，刃角α=14
°
，二级刃宽d1=38.51mmmm，r1=19mm，r2=5mm，r3=21mm。
37.实施例3：
38.刃形刀圈的磨损量最大值l=50mm，磨损量控制值l1=11mm；一级刃宽d=19.5mm，刃角α=14
°
，二级刃宽d1=38.51mm，r1=19mm，r2=5mm，r3=21mm。
39.本实用新型的特点：
40.同普通刀圈相比，梯度刃形刀圈的刃形呈阶梯状，刀刃更窄，刀圈贯入度更好，刀圈同岩石的接触面变小，接触点阻力变小，摩擦力降低，刀圈能够更加有效的楔入岩石层，从而提高掘进机的掘进效率了并且延长了刀圈和滚刀的寿命。
41.同时，梯度刃形刀圈第二层的阶梯状刃形状呈现很好的支撑作用，提高了刀圈的强度，可以说梯度刃形刀圈保障了刀圈拥有很好的贯入度，同时也保证了刀圈的强度。
42.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例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,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。