CN108571326B - 复合切削式硬岩掘进机刀盘及其掘进机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种复合切削式硬岩掘进机刀盘及其掘进机，包括刀盘，所述的刀盘面板的中心区域为平面结构，外侧区域为圆锥面结构，平面结构安装若干把盘形滚刀，圆锥面结构安装若干把悬切滚刀。本发明的优点：布置盘形滚刀和悬切滚刀组合破岩刀盘需要的功耗远比单独布置盘形滚刀破岩刀盘的功耗低，破岩效率高，施工成本低，更加低耗环保；该种刀盘结构尤其适用于岩石强度高、开挖直径大的硬岩掘进机。
Description
技术领域
本发明涉及隧道掘进机工程机械技术领域，特别是指一种复合切削式硬岩掘进机刀盘及其掘进机。
背景技术
安装有破岩刀具的刀盘是全断面隧道掘进机开挖隧洞的关键部件。目前工程应用中，刀盘的面板为平面结构，安装盘形滚刀的刀座或置于刀盘面板内部或前置于刀盘面板表面，通过刀盘的推进及旋转运动，盘形滚刀灌入并挤压破碎岩石形成全断面的开挖隧洞。这种刀盘结构破岩的原理是滚刀借助刀盘强大的推力破坏岩石的单轴抗压强度而灌入岩石，迫使岩石形成裂隙，裂隙与裂隙贯通后形成破碎块而脱落（见图1）。这种结构刀盘功耗大，随着岩石单轴抗压强度的增大功耗不断大增，且破岩越困难。因此设计一种低功耗的硬岩掘进机刀盘结构具有重要意义。
发明内容
岩石的抗拉强度比抗压强度要小的多，一般只有几Mpa至十几Mpa。悬切破岩的原理是让刀具切割具有临空面的岩石，通过破坏岩石的抗拉强度来破碎岩石（见图2），这种破岩方式需要的功耗远比挤压破岩的功耗低。本发明提出一种复合切削式硬岩掘进机刀盘及其掘进机，采用挤压破岩和悬切破岩的组合破岩方式，解决了现有刀盘破岩功耗大的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种复合切削式硬岩掘进机刀盘，包括刀盘，所述的刀盘面板的中心区域为平面结构，外侧区域为圆锥面结构，平面结构安装若干把盘形滚刀，圆锥面结构安装若干把悬切滚刀。
所述的盘形滚刀包括中心刀和正滚刀，盘形滚刀的滚刀轴线与刀盘轴线垂直，盘形滚刀沿刀间距轨迹半径直线布置。
所述的悬切滚刀的滚刀轴线与刀盘轴线成β夹角，β为锐角，悬切滚刀沿刀间距轨迹半径阶梯状布置。
所述的刀盘的外沿布置若干均匀分布的进渣口。
所述的每个进渣口底部布置有溜渣板。
一种复合切削式硬岩掘进机刀盘的掘进机，所述的刀盘安装在掘进机上。
本发明的优点：布置盘形滚刀和悬切滚刀组合破岩刀盘需要的功耗远比单独布置盘形滚刀破岩刀盘的功耗低，破岩效率高，施工成本低，更加低耗环保；该种刀盘结构尤其适用于岩石强度高、开挖直径大的硬岩掘进机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为盘形滚刀挤压破岩原理图。
图2为悬切滚刀悬切破岩原理图。
图3为本发明主视图。
图4为本发明侧视图。
图中：1-刀盘，2-盘形滚刀，3-悬切滚刀，4-进渣口，5-平面结构，6-圆锥面结构，7-临空面，8-隧洞轴线，9-溜渣板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，一种复合切削式硬岩掘进机刀盘，包括刀盘，所述的刀盘面板的中心区域为平面结构，外侧区域为圆锥面结构，平面结构安装若干把盘形滚刀，圆锥面结构安装若干把悬切滚刀。
所述的盘形滚刀包括中心刀和正滚刀，盘形滚刀的滚刀轴线与刀盘轴线垂直，盘形滚刀沿刀间距轨迹半径直线布置。由于盘形刀盘的布置方式，相邻的盘形刀盘之间只有径向间距h1。
所述的悬切滚刀的滚刀轴线与刀盘轴线成β夹角，β为锐角，悬切滚刀沿刀间距轨迹半径阶梯状布置。由于悬切刀盘的布置方式，相邻的悬切滚刀之间既有径向间距h2，又有轴向间距h3。
所述的刀盘的外沿布置若干均匀分布的进渣口。
所述的每个进渣口底部布置有溜渣板。
一种复合切削式硬岩掘进机刀盘的掘进机，所述的刀盘安装在掘进机上。
刀盘面板中间区域为平面结构，外侧为圆锥面结构。刀盘的开挖隧洞半径为R，刀盘平面区域布置挤压破岩的盘形滚刀，盘形滚刀的刀间距（滚刀形成的轨迹之间的间距，如图4）为h1，利用盘形滚刀挤压破碎掌子面半径R1区域内的岩石。刀盘圆锥面区域布置悬切破岩的悬切滚刀，悬切滚刀负责破碎掌子面R2区域内的岩石。悬切滚刀径向布置间距h2，沿刀盘轴向布置间距h3，刀具轨迹呈阶梯状（即悬切滚刀的破岩端面形成的纵截面呈阶梯状）。刀盘在掘进时，每把悬切滚刀都给相邻外侧悬切滚刀破岩区域产生一个靠刀盘中心的临空面7，使每把悬切滚刀悬切破碎岩石。且悬切滚刀布置时，其滚刀轴线与刀盘轴线（即隧洞轴线8）成一定夹角β，减少因悬切滚刀在破岩过程中刀具盘体与洞壁岩石的接触造成刀具的非正常磨损。
刀盘旋转的同时，进渣口将岩石刮走，带入刀盘内部，并通过溜渣板导入输送设备运出洞外。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种复合切削式硬岩掘进机刀盘，包括刀盘（1），其特征在于：所述的刀盘（1）面板的中心区域为平面结构（5），外侧区域为圆锥面结构（6），平面结构（5）安装若干把盘形滚刀（2），圆锥面结构（6）安装若干把悬切滚刀（3）；
所述的悬切滚刀（3）的滚刀轴线与刀盘轴线成β夹角，β为锐角，悬切滚刀（3）沿刀间距轨迹半径阶梯状布置；
所述的刀盘（1）的外沿布置若干均匀分布的进渣口（4）；
所述的每个进渣口（4）底部布置有溜渣板（9）；
所述的盘形滚刀（2）包括中心刀和正滚刀，盘形滚刀（2）的滚刀轴线与刀盘轴线垂直，盘形滚刀（2）沿刀间距轨迹半径直线布置。
2.根据权利要求1的一种复合切削式硬岩掘进机刀盘的掘进机，其特征在于：所述的刀盘（1）安装在掘进机上。
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