轴承隔离环、盾构机用滚刀装置的制作方法

本实用新型涉及一种轴承隔离环、盾构机用滚刀装置。

背景技术：

目前，盾构机用滚刀是盾构机破岩的主力刀具，其破岩原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。

盾构机用滚刀主要由刀圈、刀毂、刀轴、浮动密封、轴承和端盖组成，刀具的主要性能指标除合适的刀圈的耐磨抗崩性能、刀具内部密封性能之外(保证内部润滑油不泄漏，外部泥沙水不进入刀具内部)，为保证滚刀在任何地质层都能正常启动(滚刀不转动将导致很快单边磨损失效)，合适的滚刀启动扭矩也尤为重要，不同的盾构地质层和安装在盾构刀盘不同位置的滚刀都对扭矩有着不同的要求，扭矩过高将导致滚刀在较弱地质层中难以转动，扭矩过小则容易引起轴承窜动浮动密封泄漏进泥沙滚刀提前失效。

滚刀的启动扭矩主要靠调整两套圆锥滚子轴承的外圈与内圈保持架滚柱之间的游隙尺寸来实现，由于轴承外圈位置是固定的，游隙尺寸主要依靠调整在两只轴承保持架滚柱内圈之间的隔离环的高度来实现。而滚刀的刀毂、刀轴、端盖、轴承、浮动密封等涉及到扭矩大小的配件均属于机加工产品，各配件合尺寸公差不可能达到完全一致，装配后的尺寸精度属于积累精度。因此轴承的游隙尺寸调整往往需要针对每把滚刀单独配置，也就是对轴承隔离环进行专门配置；目前调整隔离环的高度的办法是选取一定高度的隔离环套入刀轴进行完整的预装配后，再测量实际扭矩，根据测量扭矩的大小来对隔离环按每段0.5mm阶梯尺寸来增厚或减薄(将隔离环上车床或平面磨床进行车削或磨平加工)，反复试装滚刀才能达到或接近工艺设定扭矩。

此工艺有两个需要改进的地方，一是滚刀装配工效比较低，在正常的情况下，熟练技工一般需要对滚刀进行2～3次(约1个小时左右)的拆装测试才能使滚刀达到工艺设定的扭矩要求范围，如果配件尺寸稍有波动，就会导致拆装滚刀次数增多，刀具装配效率大幅降低；另一个需要改进的地方是，对隔离环高度的增减完全由工人根据经验来控制，由于技工装配经验高低不同，装配后的滚刀扭矩值波动范围较大，使滚刀的最终使用达不到理想效果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种轴承隔离环，它能够用于两套圆锥滚子轴承之间，其可以通过挤压将其高度一次性调整到位，不用反复拆装测试，大幅缩短滚刀的装配时间。

本实用新型解决上述技术问题采取的技术方案是：一种轴承隔离环，它包括：

呈环状的环状体，所述环状体包括基部和由基部向上延伸的尖部，所述尖部的径向尺寸由下至上逐渐减小，并且所述尖部的下端面径向宽度小于所述基部的径向宽度，所述环状体由适于在施加一定外力后使所述尖部产生塑性变形的材料制成。

进一步，所述环状体由q235材质制成。

进一步，所述尖部的纵截面为梯形结构；

和/或所述基部的纵截面为矩形结构。

进一步，所述尖部的两腰夹角为14°。

本实用新型还提供了一种盾构机用滚刀装置，它包括：

刀轴；

刀毂；

安装在所述刀毂上的滚刀刀圈；

在径向上置于所述刀轴和所述刀毂之间并用于在所述刀轴上旋转支撑所述刀毂的两圆锥滚子轴承；

轴承隔离环，所述轴承隔离环安装在所述刀轴上并置于两圆锥滚子轴承之间；

螺纹连接在刀轴上并与上方的圆锥滚子轴承的至少部分相抵的锁紧端盖，所述锁紧端盖适于被旋拧以至少推动上方的圆锥滚子轴承的内圈挤压所述轴承隔离环，使所述滚刀刀圈处测量的扭矩达到设定值；

用于在锁紧端盖旋拧到位后将所述锁紧端盖固定的固定件。

进一步，所述刀轴上还设有支撑端盖，所述支撑端盖与下方的圆锥滚子轴承的至少部分相抵。

进一步，所述锁紧端盖与所述刀毂之间和/或所述支撑端盖和所述刀毂之间设有浮动密封。

进一步，所述固定件为一在锁紧端盖旋拧到位后焊接在所述刀轴和所述锁紧端盖之间的端盖止动块。

本实用新型还提供了一种应用盾构机用滚刀装置实现的滚刀扭矩调节方法，方法的步骤中包括：

旋拧锁紧端盖，使锁紧端盖至少推动上方的圆锥滚子轴承的内圈挤压所述轴承隔离环以使其尖部在挤压下产生塑性变形，同时测量滚刀刀圈处的扭矩，到扭矩达到设定值时，停止旋拧锁紧端盖，用固定件固定锁紧端盖。

采用了上述技术方案后，本实用新型根据轴承隔离环的标准尺寸，设计出最高尺寸“零扭矩”(0牛.米)隔离环，轴承隔离环的材质选择拥有较低的屈服强度和一定硬度的钢材，轴承隔离环凭借钢材本身的低屈服强度及特殊的结构形式能通过一定的外力，产生压缩变形，来达到对轴承隔离环高度的精确调整；该工艺的优点是轴承隔离环高度一次性调整到位，不用反复拆装测试，大幅缩短滚刀的装配时间；二是轴承隔离环高度能达到精确尺寸，使滚刀扭矩能实现精确控制，从而达到理想使用效果。

附图说明

图1为本实用新型的轴承隔离环的结构示意图；

图2为图1中的a部放大图；

图3为本实用新型的盾构机用滚刀装置的结构示意图；

图4为图3中的b部放大图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图1、2所示，一种轴承隔离环，它包括：

呈环状的环状体1，所述环状体1包括基部11和由基部11向上延伸的尖部12，所述尖部12的径向尺寸由下至上逐渐减小，并且所述尖部12的下端面径向宽度小于所述基部11的径向宽度，所述环状体1由适于在施加一定外力后使所述尖部12产生塑性变形的材料制成。

如图1所示，所述环状体1包括但不限于由q235材质制成。q235材质其屈服强度为235mpa，能通过一定的外力产生塑性变形，变形后能保持一定的硬度。

如图1所示，所述尖部12的纵截面可以为梯形结构；

如图1所示，所述基部11的纵截面可以为矩形结构。

如图1所示，所述尖部12的两腰夹角为14°。

轴承隔离环采用尖部12，能通过施加一定的外力是高度(厚度)方向产生压缩变形，变形后尺寸稳固从而达到不拆卸滚刀一次性精确调整扭矩到位的目的

实施例二

如图3、4所示，一种盾构机用滚刀装置，它包括：

刀轴2；

刀毂3；

安装在所述刀毂3上的滚刀刀圈4；

在径向上置于所述刀轴2和所述刀毂3之间并用于在所述刀轴2上旋转支撑所述刀毂3的两圆锥滚子轴承5；

实施例一中的轴承隔离环，所述轴承隔离环安装在所述刀轴2上并置于两圆锥滚子轴承5之间；

螺纹连接在刀轴2上并与上方的圆锥滚子轴承5的至少部分相抵的锁紧端盖6，所述锁紧端盖6适于被旋拧以至少推动上方的圆锥滚子轴承5的内圈51挤压所述轴承隔离环，使所述滚刀刀圈4处测量的扭矩达到设定值；

用于在锁紧端盖6旋拧到位后将所述锁紧端盖6固定的固定件。

具体地，圆锥滚子轴承5包括内圈51、外圈53以及置于内圈51和外圈53之间的滚子52。

具体地，如图2所示，所述刀轴2上还设有支撑端盖7，所述支撑端盖7与下方的圆锥滚子轴承5的至少部分相抵。

具体地，如图2所示，所述锁紧端盖6与所述刀毂3之间和所述支撑端盖7和所述刀毂3之间设有浮动密封8。

具体地，如图2所示，所述固定件为一在锁紧端盖6旋拧到位后焊接在所述刀轴2和所述锁紧端盖6之间的端盖止动块9。

一种应用盾构机用滚刀装置实现的滚刀扭矩调节方法，方法的步骤中包括：

旋拧锁紧端盖6，使锁紧端盖6至少推动上方的圆锥滚子轴承5的内圈51挤压所述轴承隔离环以使其尖部12在挤压下产生塑性变形，同时测量滚刀刀圈4处的扭矩，到扭矩达到设定值时，停止旋拧锁紧端盖6，用固定件固定锁紧端盖6。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。