一种盾构机用五主臂复合型刀盘的制作方法

文档序号:34877812发布日期:2023-07-25 10:07阅读:176来源:国知局

本发明涉及盾构机,具体公开了一种盾构机用五主臂复合型刀盘。


背景技术:

1、盾构机是在软土和软硬岩地层中进行地下工程作业的工程机械。刀盘是盾构机的核心部件,其主要功能为将盾构机前方的岩石土体进行破碎、切削、搅拌,并将渣土排出。盾构机刀盘是盾构机刀具的主要承载体,盾构机刀具的布置和刀具的类型在盾构机刀盘的设计中是非常重要的内容,刀具布置方式及刀具形状将直接影响到盾构机的破碎效果、切削效果、出土状况和掘进速度。

2、授权公告号为:cn110985027b的发明专利公开了一种多模式盾构机刀盘及其盾构机,包括刀盘本体,刀盘本体上设有外环和扭腿底座,刀盘本体上还设有主梁、中心块和副梁,中心块设置在刀盘本体的中部,中心块上设有滚刀,中心块通过主梁与外环相连接,且中心块的后部可拆卸地设有管路过渡机构;副梁通过扭腿底座与主梁相连接,且副梁的后部可拆卸地设有溜渣结构;主梁和副梁上均设有刀具。

3、公开的专利技术中的盾构机刀盘本体设置有六个主梁,每个主梁上安装有滚刀,其滚刀类型为带压滚刀,相邻主梁之间的副梁上安装有刮刀。装载上述刀盘的盾构机在全断面硬岩地层且隧道埋深较大、压力较高的地质条件下施工时,主梁上安装的带压滚刀磨损量较大,需要作业人员进入盾构机内部对破损的带压滚刀进行更换;在盾构机覆土压力较大时,作业人员需要饱和潜水进入盾构机内部,因此具有较高的施工风险,作业人员的安全无法得到保障;并且装载上述刀盘的盾构机主要通过安装在主臂上的带压滚刀进行破岩,因其滚刀布置较为稀疏,滚刀切削轨迹较少,限制了盾构机刀盘的破岩效率,从而降低了盾构机的施工速度。


技术实现思路

1、本发明针对目前盾构机刀盘施工风险高且破岩效率低的问题,提供了一种盾构机用五主臂复合型刀盘。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种盾构机用五主臂复合型刀盘,包括刀盘本体,刀盘本体设置有与刀盘壳体连接的安装部,刀盘本体的表面设置有五个主臂,每个主臂的表面由中心至边缘均匀设置有常压滚刀,主臂上的刀盘本体边缘处设置有边缘带压滚刀,相邻主臂之间的刀盘本体上设置有带压滚刀,主臂的两侧交错设置有常压刮刀和带压刮刀。五主臂复合刀盘设置有常压滚刀和带压滚刀,常压滚刀设置在各个主臂上,带压滚刀设置在各个主臂之间,使盾构机刀盘上的滚刀间距更小且滚刀轨迹更多,提高了刀盘的破岩效率;并且当盾构机覆土压力较大时,作业人员无需通过带压进仓或饱和潜水对带压滚刀进行更换,仅需要在常压状态下对常压滚刀进行更换,从而降低了盾构机刀盘的施工风险,提高了施工作业的安全性和便捷性。

4、优选的,常压滚刀安装在常压刀箱内,常压刀箱套装在主臂上,常压刀箱内部设置有刀具状态检测器,常压刀箱靠近施工面一端的主臂上设置有刀具保护块,常压刀箱远离施工面一端安装有常压刀箱防脱螺栓,常压刀箱防脱螺栓内侧设置有常压刀箱松动传感器。常压滚刀进行破岩作业时,在岩土的摩擦下,常压滚刀的刀口钝化以致常压滚刀丧失原有的破岩能力;刀具状态检测器可以检测常压滚刀的旋转状态和滚刀温度,如果刀具状态检测器检测到常压滚刀停止旋转,并发现滚刀温度较高,则证明常压滚刀表面已淤结泥饼,需要作业人员及时清理,为常压滚刀的正常作业提供了保障;刀具保护块设置在常压刀箱的两侧,当常压滚刀磨损非常严重时,刀具保护块可以保护常压刀箱以及主臂不被施工面磨损,保护了盾构机刀盘的安全;常压刀箱防脱螺栓可以防止常压刀箱脱出主臂,保障常压滚刀工作时的稳定性;常压刀箱松动时,常压刀箱松动传感器可以预先感应常压刀箱的松动程度,将常压刀箱松动的实时情况通知作业人员,降低了施工风险。

5、优选的,带压滚刀和边缘带压滚刀均设置在带压刀箱内,带压刀箱套装在刀盘本体上,带压刀箱内安装有带压刀箱防脱螺栓。带压刀箱防脱螺栓可以确保带压刀箱防稳固安装在刀盘本体上,保障带压滚刀和边缘带压滚刀平稳工作,以避免发生安全事故。

6、优选的,常压刮刀安装在常压刀杆内,常压刀杆套装在刀盘本体上,刀杆在刀盘壳体内的一端安装有常压刀杆防脱螺栓。常压刮刀主要起到切削的作用,通过设置常压刀杆防脱螺栓可以使常压刀杆稳固安装在刀盘本体上,提高了常压刮刀工作时的稳定性。

7、优选的,带压刮刀通过螺栓紧固安装在刮刀底座上,刮刀底座与刀盘本体固定连接在一起。带压刮刀同常压刮刀一样,主要对破碎后的岩石进行切削和刮渣,通过使用螺栓将带压刮刀安装在刮刀底座上,提高了带压刮刀工作时的稳定性。

8、优选的,还包括中心回转体和中心锥,中心回转体和中心锥位于刀盘壳体背向施工面的一侧,中心回转体包括回转臂和连接轴,回转臂安装在刀盘壳体内,连接轴一部分设置在中心锥内,另一部分设置在中心锥外,连接轴设置在中心锥内的一端与回转臂相连。盾构机在施工过程中,刀盘壳体进行旋转作业,中心回转体的回转臂可以跟随刀盘壳体一同转动,与回转臂相连的连接轴则与中心锥保持不动;当需要对常压滚刀进行更换时,作业人员可以通过中心锥进入到与常压滚刀连通的腔体内,在常压状态下对常压滚刀进行更换,降低了作业风险,为作业人员提供了便利。

9、优选的,中心回转体为中空结构,回转臂的端部设置有第一管路接口,连接轴在中心锥外的一端设置有第二管路接口。与盾构机连通的进浆管路与第二管路接口连接,流经中心回转体后,由第一管路接口流出;通过设置中空的中心回转体可以简化盾构机进浆管路的进浆接口,中心回转体使进浆管路的固定与安装更加便利,简化了盾构机整体结构,节约了盾构机的组装时间。

10、优选的,中心锥外周围设置有驱动电机,驱动电机外围设置有人员仓,人员仓与开挖腔连通。驱动电机是盾构机机动力输出的中心,直接驱动盾构机刀盘旋转;当需要对带压滚刀进行更换时,作业人员可以通过人员仓进入到开挖腔内,为作业人员更换带压滚刀提供了便利。

11、优选的,刀盘本体上开设有贯穿刀盘本体的管路通孔。进浆管道可以穿过刀盘本体上开设的管路通孔,将泥浆注入到刀盘本体的外部面板上,使泥浆冲刷刀盘面板,可有效预防刀盘本体淤结泥饼,提高盾构机掘进效率;并且也可有效抑制施工隧道周边地层松弛,防止地层变形,保障盾构机的安全。

12、优选的,刀盘本体靠近施工面的内侧盘面上设置有面板磨损检测装置和刀盘温度检测装置。面板磨损检测装置可以通过表面设置的感应器对刀盘本体与施工面的距离进行感应,如果面板磨损检测装置与施工面的距离过近时,面板磨损检测装置将提醒作业人员刀盘本体即将被磨损,从而保障刀盘本体的安全施工;盾构机在复合地层的掘进过程中,刀盘本体在推进中会结成渣土泥饼,将导致刀盘本体温度升高,通过设置刀盘温度检测装置可以对刀盘本体表面的温度进行实时监测,刀盘本体温度异常时,作业人员可以获取刀盘本体的实时温度,从而做出调整,以减少盾构机的作业风险。

13、从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:

14、1、本发明的五主臂复合刀盘设置有常压滚刀和带压滚刀,常压滚刀设置在各个主臂上,带压滚刀设置在各个主臂之间,使刀盘本体上的滚刀间距更小且滚刀轨迹更多,提高了刀盘本体的破岩效率;

15、2、当盾构机覆土压力较大时,作业人员无需对带压滚刀进行更换,仅需要在常压状态下对常压滚刀进行更换,从而降低了盾构机刀盘本体的施工风险,提高了施工作业的安全性和便捷性;

16、3、本发明在刀盘壳体背向施工面的一端设置中心回转体,中心回转体的回转臂跟随刀盘壳体旋转,中心回转体的连接轴保持静止,可以简化盾构机进浆管路的进浆接口,中心回转体使进浆管路的固定与安装更加便利,简化了盾构机整体结构,节约了盾构机的组装时间;

17、4、本发明通过设置面板磨损检测装置和刀盘温度检测装置,可以减少作业风险,保障盾构机整体的安全性能,能够满足当前盾构机对于数字化、信息化的需求。

18、此外,本发明的刀盘本体设计原理可靠,可实现快速安装,可适用于多种施工地形,具有非常广泛的应用前景。

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