一种新型快速更换刀圈盾构滚刀的制作方法

本发明涉及机械设备，具体为一种新型快速更换刀圈盾构滚刀。

背景技术：

1、盾构机用滚刀系盾构机破岩的主力刀具，其破岩原理为滚刀的破岩机理为在盾构机千吨的推力的作用下紧压在岩面上，随着刀盘的旋转，滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自转。滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆沟槽。当推力超过岩石的强度时，盘形滚刀刀尖下的岩石直接破碎，刀尖贯入岩石，形成压碎区和放射状裂纹;进一步加压，相邻滚刀间岩石内裂纹延伸并相互贯通，形成岩石碎片而落，盘形滚刀完成一次破岩过程，盾构机滚刀由刀圈和作为刀座的刀毂构成，盾构机用滚刀刀圈作为直接对岩石碾压的部件，是整个刀具磨损最快的部件。当刀圈磨损量达到极限值时，必须停止盾构施工，对滚刀刀圈进行维修更换。目前国内外滚刀刀圈与刀毂的配合都是采用圆柱体过盈配合，过盈量一般在0.15-0.2mm，刀圈端面用挡圈焊死固定，这种安装方式有以下缺陷：

2、这种安装方式中过盈量难以掌握，易出现过盈量偏大的情况，会导致刀毂和刀圈相互产生很大的内应力，在使用中存在出现刀圈炸裂的现象；并且在需要更换刀圈时，用一般的工具无法将刀圈取出，必须返厂用大型压力机将刀圈压出，然后用升温炉将新刀圈升温热装，较为麻烦。

3、为此我们提出一种新型快速更换刀圈盾构滚刀用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，包括滚刀轴壳，所述滚刀轴壳一侧转动连接端盖，所述端盖远离滚刀轴壳一侧设置有滚刀组件，所述端盖内侧设置有扭力限位部件，所述扭力限位部件靠近滚刀组件一端设置有轴承组件，所述滚刀轴壳一侧位于端盖上方设置有止动组件；

3、所述滚刀组件包括刀毂及刀圈，所述刀圈一侧固接锥块，所述锥块周侧均匀固接多个定位侧条，所述刀毂侧壁中心开设锥口，所述锥口内侧壁均匀开设多个定位侧口，所述锥块插接在锥口内，多个所述定位侧条分别插接在多个定位侧口内；

4、所述锥块端部固接敲击块，所述刀毂远离锥口一侧水平开设敲口，所述敲击块插接在敲口内，所述刀圈周侧固接三个耳块，三个所述耳块上分别水平开设三个通孔，所述刀毂表面位于三个通孔同一水平位置分别开设三个螺纹孔，所述通孔内插接锁紧螺栓，所述锁紧螺栓螺纹连接螺纹孔，所述锁紧螺栓上套接密封圈，所述刀毂表面位于三个耳块之间位置固接三个定位板块，所述刀毂远离刀圈一侧开设压口，所述刀毂周侧靠近压口位置固接外螺纹部，所述端盖远离滚刀轴壳一端开设内螺纹口，所述外螺纹部螺纹连接内螺纹口，所述端盖内靠近内螺纹口位置开设密封环口，所述密封环口内固接金属浮动密封环。

5、优选的，所述扭力限位部件包括壳体，所述壳体固接在滚刀轴壳靠近端盖一侧表面，所述壳体靠近滚刀组件一端内侧转动连接转盘，所述壳体内开设环槽，所述环槽内水平滑动连接第一强磁环，所述转盘靠近第一强磁环一侧固定嵌接第二强磁环。

6、优选的，所述转盘靠近滚刀组件一侧中心固接轴套、另一侧中心固接主轴，所述主轴及轴套分别穿过壳体两侧，所述轴套内侧固接多个插条，所述壳体中心位置水平开设轴孔，所述主轴转动连接在轴孔内侧，所述壳体靠近壳体一侧固接传动组件，所述滚刀轴壳靠近扭力限位部件一侧开设凹口，所述传动组件固接在凹口内侧。

7、优选的，所述轴承组件包括外壳及内圈，所述外壳周侧固接三个侧块，所述侧块上水平开设长通孔，所述壳体远离滚刀轴壳一侧固接环座，所述环座内侧开设三个插口，所述外壳套接在环座内侧，三个所述侧块插接在是三个插口内侧，所述插口内水平固接螺纹柱，所述螺纹柱穿过长通孔并螺纹连接螺母。

8、优选的，所述内圈一侧转动连接在外壳侧壁上，所述内圈另一侧插接在压口内侧，所述外壳内部靠近内圈位置固接滚柱架，所述滚柱架上均匀转动连接多个锥形滚柱，多个所述锥形滚柱接触内圈表面。

9、优选的，所述外壳内开设环形油腔，所述环形油腔与多个锥形滚柱之间固接多个短管，所述短管连通环形油腔，所述短管内侧固接浸油棉，所述外壳侧壁固接进油口，所述进油口连通环形油腔，所述进油口端部螺纹连接密封盖。

10、优选的，所述外壳内侧开设通口，所述内圈一侧固接短轴，所述短轴位于通口内，所述短轴周侧开设多个插槽，所述短轴插接在轴套内，所述插槽插接插条，所述轴套间隙配合在通口内侧。

11、优选的，所述传动组件包括两个伸缩主杆，两个所述伸缩主杆端部分别固接在壳体侧壁上方及下方，两个所述伸缩主杆位于壳体外侧一端分别固接两个竖仓，两个所述竖仓之间固接u型仓，两个所述伸缩主杆位于壳体内一端分别滑动套接两个伸缩从杆，两个所述伸缩从杆自由端固接在第一强磁环侧壁，所述伸缩从杆位于伸缩主杆内侧一端两侧固接两个限位块，所述伸缩主杆内两侧开设两个限位槽，所述限位块滑动连接在限位槽内。

12、优选的，位于上方的所述竖仓内部顶面固接第一伺服减速电机，所述第一伺服减速电机转轴端固接动力轴 ，位于下方的所述竖仓内转动连接从动轴，两个所述伸缩主杆内分别转动连接两个第一丝杆，所述伸缩从杆端部固接第一螺纹套筒，所述第一丝杆螺纹连接第一螺纹套筒，两个所述第一丝杆端部分别位于两个竖仓内并分别固接两个从动锥齿轮，所述动力轴及从动轴上分别固定套接两个主动锥齿轮，两个所述主动锥齿轮分别啮合连接两个从动锥齿轮，所述u型仓一侧内部垂直转动连接传动轴，所述动力轴底端及从动轴顶端分别固接两个第一带轮，所述传动轴顶端及底端分别固接两个第二带轮，两个所述第一带轮及两个第二带轮上分别套接两个同步传动带。

13、优选的，所述滚刀轴壳侧壁位于端盖外侧固接座环，所述座环转动套接端盖端部外侧，所述止动组件包括顶板及压板，所述压板位于顶板正下方，所述顶板固接在滚刀轴壳侧壁上，所述压板底面固接止动块，顶板与座环之间固接动力滑杆及两个导向滑杆，所述压板上开设动力滑孔及两个导向滑孔，所述动力滑杆滑动套接在动力滑孔内侧，所述导向滑杆套接在导向滑孔内侧，所述动力滑杆一侧开设滑槽，所述动力滑孔内侧固接滑块，所述滑块滑动连接在滑槽内，所述滑槽内转动连接第二丝杆，所述滑块内固接第二螺纹套筒，所述第二丝杆螺纹连接第二螺纹套筒，所述顶板内固接第二伺服减速电机，所述第二伺服减速电机转轴端固接第二丝杆顶端。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、本发明采用锥块与锥口相互连接的方式安装刀圈与刀毂，锥块斜面与锥口斜面可以更好的配合，不会出现间隙，就无须采用过盈胀紧的安装方式，这样就避免了采用过盈胀紧方式产生的刀圈内压力，降低了刀圈炸裂的风险，并且在更换刀圈时，只需卸除锁紧螺栓，然后使用锤子敲击敲击块将刀圈敲出即可，无需返厂使用大型压力设备更换刀圈；此外本发明还设置了扭力限位部件，通过调整第一强磁环和第二强磁环的间距来调节转盘处阻尼，进而对扭力的限制力度进行调节，可以根据实际情况对扭力限制力度进行调节，适应性更强。

技术特征：

1.一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，包括滚刀轴壳（1），其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，其特征在于：所述扭力限位部件（4）包括壳体（41），所述壳体（41）固接在滚刀轴壳（1）靠近端盖（2）一侧表面，所述壳体（41）靠近滚刀组件（3）一端内侧转动连接转盘（43），所述壳体（41）内开设环槽（45），所述环槽（45）内水平滑动连接第一强磁环（46），所述转盘（43）靠近第一强磁环（46）一侧固定嵌接第二强磁环（47）。

3.根据权利要求2所述的一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，其特征在于：所述转盘（43）靠近滚刀组件（3）一侧中心固接轴套（412）、另一侧中心固接主轴（44），所述主轴（44）及轴套（412）分别穿过壳体（41）两侧，所述轴套（412）内侧固接多个插条（413），所述壳体（41）中心位置水平开设轴孔（11），所述主轴（44）转动连接在轴孔（11）内侧，所述壳体（41）靠近壳体（41）一侧固接传动组件（42），所述滚刀轴壳（1）靠近扭力限位部件（4）一侧开设凹口（13），所述传动组件（42）固接在凹口（13）内侧。

4.根据权利要求3所述的一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，其特征在于：所述轴承组件（5）包括外壳（51）及内圈（52），所述外壳（51）周侧固接三个侧块（58），所述侧块（58）上水平开设长通孔（59），所述壳体（41）远离滚刀轴壳（1）一侧固接环座（48），所述环座（48）内侧开设三个插口（49），所述外壳（51）套接在环座（48）内侧，三个所述侧块（58）插接在是三个插口（49）内侧，所述插口（49）内水平固接螺纹柱（410），所述螺纹柱（410）穿过长通孔（59）并螺纹连接螺母（411）。

5.根据权利要求4所述的一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，其特征在于：所述内圈（52）一侧转动连接在外壳（51）侧壁上，所述内圈（52）另一侧插接在压口（316）内侧，所述外壳（51）内部靠近内圈（52）位置固接滚柱架（53），所述滚柱架（53）上均匀转动连接多个锥形滚柱（54），多个所述锥形滚柱（54）接触内圈（52）表面。

6.根据权利要求5所述的一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，其特征在于：所述外壳（51）内开设环形油腔（511），所述环形油腔（511）与多个锥形滚柱（54）之间固接多个短管（512），所述短管（512）连通环形油腔（511），所述短管（512）内侧固接浸油棉（513），所述外壳（51）侧壁固接进油口（514），所述进油口（514）连通环形油腔（511），所述进油口（514）端部螺纹连接密封盖（515）。

7.根据权利要求6所述的一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，其特征在于：所述外壳（51）内侧开设通口（56），所述内圈（52）一侧固接短轴（57），所述短轴（57）位于通口（56）内，所述短轴（57）周侧开设多个插槽（510），所述短轴（57）插接在轴套（412）内，所述插槽（510）插接插条（413），所述轴套（412）间隙配合在通口（56）内侧。

8.根据权利要求3所述的一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，其特征在于：所述传动组件（42）包括两个伸缩主杆（421），两个所述伸缩主杆（421）端部分别固接在壳体（41）侧壁上方及下方，两个所述伸缩主杆（421）位于壳体（41）外侧一端分别固接两个竖仓（423），两个所述竖仓（423）之间固接u型仓（424），两个所述伸缩主杆（421）位于壳体（41）内一端分别滑动套接两个伸缩从杆（422），两个所述伸缩从杆（422）自由端固接在第一强磁环（46）侧壁，所述伸缩从杆（422）位于伸缩主杆（421）内侧一端两侧固接两个限位块（4216），所述伸缩主杆（421）内两侧开设两个限位槽（4217），所述限位块（4216）滑动连接在限位槽（4217）内。

9.根据权利要求8所述的一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，其特征在于：位于上方的所述竖仓（423）内部顶面固接第一伺服减速电机（425），所述第一伺服减速电机（425）转轴端固接动力轴 （426），位于下方的所述竖仓（423）内转动连接从动轴（427），两个所述伸缩主杆（421）内分别转动连接两个第一丝杆（428），所述伸缩从杆（422）端部固接第一螺纹套筒（429），所述第一丝杆（428）螺纹连接第一螺纹套筒（429），两个所述第一丝杆（428）端部分别位于两个竖仓（423）内并分别固接两个从动锥齿轮（4210），所述动力轴（426）及从动轴（427）上分别固定套接两个主动锥齿轮（4211），两个所述主动锥齿轮（4211）分别啮合连接两个从动锥齿轮（4210），所述u型仓（424）一侧内部垂直转动连接传动轴（4213），所述动力轴（426）底端及从动轴（427）顶端分别固接两个第一带轮（4212），所述传动轴（4213）顶端及底端分别固接两个第二带轮（4214），两个所述第一带轮（4212）及两个第二带轮（4214）上分别套接两个同步传动带（4215）。

10.根据权利要求1所述的一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，其特征在于：所述滚刀轴壳（1）侧壁位于端盖（2）外侧固接座环（12），所述座环（12）转动套接端盖（2）端部外侧，所述止动组件（6）包括顶板（61）及压板（62），所述压板（62）位于顶板（61）正下方，所述顶板（61）固接在滚刀轴壳（1）侧壁上，所述压板（62）底面固接止动块（63），顶板（61）与座环（12）之间固接动力滑杆（64）及两个导向滑杆（611），所述压板（62）上开设动力滑孔（65）及两个导向滑孔（612），所述动力滑杆（64）滑动套接在动力滑孔（65）内侧，所述导向滑杆（611）套接在导向滑孔（612）内侧，所述动力滑杆（64）一侧开设滑槽（66），所述动力滑孔（65）内侧固接滑块（67），所述滑块（67）滑动连接在滑槽（66）内，所述滑槽（66）内转动连接第二丝杆（68），所述滑块（67）内固接第二螺纹套筒（69），所述第二丝杆（68）螺纹连接第二螺纹套筒（69），所述顶板（61）内固接第二伺服减速电机（610），所述第二伺服减速电机（610）转轴端固接第二丝杆（68）顶端。

技术总结
本发明公开了一种新型快速更换刀圈盾构滚刀，包括滚刀轴壳，所述滚刀轴壳一侧转动连接端盖，所述端盖远离滚刀轴壳一侧设置有滚刀组件。本发明采用锥块与锥口相互连接的方式安装刀圈与刀毂，锥块斜面与锥口斜面可以更好的配合，不会出现间隙，就无须采用过盈胀紧的安装方式，这样就避免了采用过盈胀紧方式产生的刀圈内压力，降低了刀圈炸裂的风险，并且在更换刀圈时，只需卸除锁紧螺栓，然后使用锤子敲击敲击块将刀圈敲出即可，无需返厂使用大型压力设备更换刀圈；此外本发明还设置了扭力限位部件，通过调整第一强磁环和第二强磁环的间距来调节转盘处阻尼，进而对扭力的限制力度进行调节，可以根据实际情况对扭力限制力度进行调节，适应性更强。

技术研发人员：黄雄,刘迎
受保护的技术使用者：湖南合盾工程刀具有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15