一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机

本发明属于盾构隧道施工，尤其涉及一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机。

背景技术：

1、隧洞掘进机是一种用刀具切割岩层、开挖隧洞的多功能施工机械，能同时联合完成工作面的开挖和装碴作业，且能全断面连续推进。它由切割岩层的刀盘工作机构、斗轮式装碴机构、液力支撑和推进机构、连续转载机构和动力传动机构等组成。这些机构利用支撑液压缸能相对升降。走行机构有履带式和轨行式两种。在现有技术中，超大断面掘进机由于其超大的直径，刀盘圆心部位的旋转线速度较低，降低了切削效率，导致掘进速度降低、所需千斤顶推力增加、刀盘旋转所需扭矩增加和结泥饼等问题，从而大大降低了施工效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，以解决上述问题，达到了提高掘进速度、降低刀盘旋转所需扭矩的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，包括：盾壳，所述盾壳前端设有旋转刀盘结构，所述旋转刀盘结构包括电机，所述电机与所述盾壳固定连接，所述电机的输出轴轴接有传动轴的一端，所述传动轴另一端与内刀盘固定连接，所述传动轴周侧传动连接有变速箱，所述变速箱传动连接有外刀盘，所述外刀盘套设于所述内刀盘周侧。

4、优选的，所述变速箱包括齿轮架，所述齿轮架与所述盾壳固定连接，所述齿轮架与所述盾壳同轴设置，所述齿轮架内侧设有内齿条，所述传动轴上固定连接有太阳齿轮，所述太阳齿轮、内齿条之间啮合有若干个行星齿轮，所述齿轮架一侧开口，若干个所述行星齿轮靠近所述齿轮架开口一侧转动连接有从动结构，所述从动结构与所述外刀盘传动连接。

5、优选的，所述行星齿轮的数量为至少两个，若干所述行星齿轮沿所述太阳齿轮轴心等间隔分布。

6、优选的，所述从动结构包括从动盘，所述从动盘轴心开设有圆孔，所述传动轴与所述圆孔转动配合，所述从动盘与所述外刀盘固定连接，所述从动盘远离所述外刀盘的一侧转动连接有若干从动轴，所述从动轴与所述行星齿轮轴接。

7、优选的，所述内刀盘、外刀盘外侧固定连接有若干个切削点，所述外刀盘直径与所述盾壳直径相匹配。

8、优选的，所述盾壳内侧固定连接有挡泥板，所述挡泥板与所述电机周侧固定连接，所述挡泥板与所述旋转刀盘结构之间设有土压舱，所述土压舱底端固定连通有螺旋取土结构。

9、优选的，所述螺旋取土结构包括密封筒，所述密封筒倾斜设置，所述密封筒的低端与所述土压舱底端固定连通，所述密封筒内沿轴向转动连接有螺旋输送轴，所述螺旋输送轴一端延伸出所述密封筒并与输送机电机的输出轴固定连接，所述密封筒远离所述土压舱的出口端下方设有皮带传送机。

10、优选的，所述盾壳远离所述旋转刀盘结构的一端固定连接有液压缸。

11、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

12、在使用时，电机带动传动轴进行转动，并且带动内刀盘进行转动，这样的结构设置可以让内刀盘具有较短的力矩，可以让电机的输出转换率更大，内刀盘的转动力量更大，改善传统隧道掘进机刀盘圆心土体切削不畅、结泥饼等状况。通过设置旋转刀盘结构，利用旋转刀盘结构可以让传动轴带动进行转动，使得外刀盘以相对于内刀盘旋转速度较慢的旋转速度进行旋转，保证外刀盘的力量足够大，确保端面切削效率，避免了因转动时刀盘远端的力矩过大导致的土体切削不顺畅等问题，在实际使用时，还可以根据需要调整更换旋转刀盘结构中的部分结构来改变内刀盘与外刀盘的转动速度比。

13、本发明有内外两副刀盘，外刀盘呈环状，两者构成一个同心圆的全断面刀盘，由于内刀盘旋转速度更快，使该双旋转刀盘的全断面隧道掘进机可有效解决掘进速度降低、所需千斤顶推力增加、刀盘旋转所需扭矩增加和结泥饼等问题，可以提高有效施工效率，外刀盘则转动速度更慢但力量更大，可以降低土壤切削不顺畅等问题。利用这些结构，本发明实现了一种利用内外刀盘不同转速来提高切削效率的双旋转刀盘的全断面隧道掘进机。

技术特征：

1.一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，其特征在于，包括：盾壳(3)，所述盾壳(3)前端设有旋转刀盘结构，所述旋转刀盘结构包括电机(7)，所述电机(7)与所述盾壳(3)固定连接，所述电机(7)的输出轴轴接有传动轴(8)的一端，所述传动轴(8)另一端与内刀盘(1)固定连接，所述传动轴(8)周侧传动连接有变速箱(9)，所述变速箱(9)传动连接有外刀盘(2)，所述外刀盘(2)套设于所述内刀盘(1)周侧。

2.根据权利要求1所述的一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，其特征在于，所述变速箱(9)包括齿轮架(11)，所述齿轮架(11)与所述盾壳(3)固定连接，所述齿轮架(11)与所述盾壳(3)同轴设置，所述齿轮架(11)内侧设有内齿条，所述传动轴(8)上固定连接有太阳齿轮(10)，所述太阳齿轮(10)、内齿条之间啮合有若干个行星齿轮(12)，所述齿轮架(11)一侧开口，若干个所述行星齿轮(12)靠近所述齿轮架(11)开口一侧转动连接有从动结构，所述从动结构与所述外刀盘(2)传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，其特征在于，所述行星齿轮(12)的数量为至少两个，若干所述行星齿轮(12)沿所述太阳齿轮(10)轴心等间隔分布。

4.根据权利要求3所述的一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，其特征在于，所述从动结构包括从动盘(15)，所述从动盘(15)轴心开设有圆孔，所述传动轴(8)与所述圆孔转动配合，所述从动盘(15)与所述外刀盘(2)固定连接，所述从动盘(15)远离所述外刀盘(2)的一侧转动连接有若干从动轴(14)，所述从动轴(14)与所述行星齿轮(12)轴接。

5.根据权利要求1所述的一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，其特征在于，所述内刀盘(1)、外刀盘(2)外侧固定连接有若干个切削点，所述外刀盘(2)直径与所述盾壳(3)直径相匹配。

6.根据权利要求1所述的一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，其特征在于，所述盾壳(3)内侧固定连接有挡泥板，所述挡泥板与所述电机(7)周侧固定连接，所述挡泥板与所述旋转刀盘结构之间设有土压舱(4)，所述土压舱(4)底端固定连通有螺旋取土结构。

7.根据权利要求6所述的一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，其特征在于，所述螺旋取土结构包括密封筒，所述密封筒倾斜设置，所述密封筒的低端与所述土压舱(4)底端固定连通，所述密封筒内沿轴向转动连接有螺旋输送轴(5)，所述螺旋输送轴(5)一端延伸出所述密封筒并与输送机电机的输出轴固定连接，所述密封筒远离所述土压舱(4)的出口端下方设有皮带传送机(6)。

8.根据权利要求1所述的一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，其特征在于，所述盾壳(3)远离所述旋转刀盘结构的一端固定连接有液压缸(16)。

技术总结
本发明属于盾构隧道施工技术领域，尤其涉及一种双旋转刀盘的全断面隧道掘进机，包括：盾壳，所述盾壳前端设有旋转刀盘结构，所述旋转刀盘结构包括电机，所述电机与所述盾壳固定连接，所述电机的输出轴轴接有传动轴的一端，所述传动轴另一端与内刀盘固定连接，所述传动轴周侧传动连接有变速箱，所述变速箱传动连接有外刀盘，所述外刀盘套设于所述内刀盘周侧。利用这些结构，本发明实现了一种利用内外刀盘不同转速来提高切削效率的双旋转刀盘的全断面隧道掘进机。

技术研发人员：冯现大,卢英瑞,邢科航,何家智,刘天琦,梁延涛
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15