CN109854270A - 搭载硬质合金刀片的tbm刀盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种搭载硬质合金刀片的TBM刀盘，由安装在刀盘固定架上的刀盘、布置在刀盘工作面上的多个盘形滚刀、均布在刀盘工作面边缘上的四个铲斗组成；多个盘形滚刀的运行轨迹线为环形；刀盘工作面上设置有多个由电机驱动的硬质合金刀片，多个硬质合金刀片紧邻盘形滚刀的运行轨迹线布置，每个硬质合金刀片均垂直于刀盘工作面；刀盘背面设置有用于与TBM主控制室电气连接的供电回转接头，供电回转接头位于刀盘的回转中心；每个硬质合金刀片的驱动电机均通过电缆与供电回转接头连接。本发明采用硬质合金刀片对掌子面进行切缝，再以盘形滚刀压力贯入岩石，达到硬质合金刀片切割岩石与盘形滚刀压力贯入联合破岩，提高了TBM破岩效率。
Description
技术领域
本发明涉及隧洞硬岩掘进机（TBM），尤其是涉及搭载硬质合金刀片的TBM刀盘。
背景技术
当今跨流域、跨区域的引、调水工程中，长隧洞（如我国西线工程中隧洞长度超过200km）常常是工程的首选引（输）水建筑物，在地形、地质条件限制的条件下，为提高隧洞施工速度，缩短工程工期，首选施工方案多采用TBM施工。传统的TBM刀盘如图5所示，由刀盘1.1，布置在所述刀盘1.1工作面上的多个盘形滚刀2.1，和均布在刀盘1.1工作面边缘上的四个铲斗3.1组成。掘进工作时仅受TBM主推力油缸提供的推力将盘形滚刀2.1贯入岩石，盘形滚刀2.1随着刀盘1.1的运动而被动滚动并切割、挤压、破碎岩石，从而实现隧洞掘进开挖。根据现有工程资料统计，常规TBM施工平均月进尺为500m～1000m，这就使得长隧洞施工工期一般长达数年到十多年，严重制约着工程的工期。
发明内容
本发明目的在于提供一种搭载硬质合金刀片的TBM刀盘，通过硬质合金刀片切割岩石与盘形滚刀压力贯入联合破岩，达到快速进行隧洞掘进开挖之目的。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述搭载硬质合金刀片的TBM刀盘，包括TBM刀盘本体，所述TBM刀盘本体由安装在刀盘固定架上的刀盘、布置在所述刀盘工作面上的多个盘形滚刀、均布在刀盘工作面边缘上的四个铲斗组成；多个所述盘形滚刀的运行轨迹线为环形；刀盘工作面上设置有多个由电机驱动的硬质合金刀片，多个所述硬质合金刀片紧邻盘形滚刀的运行轨迹线布置，每个硬质合金刀片均垂直于刀盘工作面；刀盘背面设置有用于与TBM主控制室电气连接的供电回转接头，所述供电回转接头位于刀盘的回转中心；每个硬质合金刀片的驱动电机均通过电缆与供电回转接头连接。
所述硬质合金刀片布置于所述盘形滚刀运行的前进方向。
本发明利用工业生产中采用硬质合金刀片切割、雕刻金属或岩石等成熟技术，将硬质合金刀片安装至TBM刀盘上，采用硬质合金刀片对掌子面进行切缝，再以盘形滚刀压力贯入岩石，大大增加了盘形滚刀沿径向的破岩效率，达到硬质合金刀片切割岩石与盘形滚刀压力贯入联合破岩，提高了TBM破岩效率。同时，由于硬质合金刀片切割形成的切缝，在一定程度上也减小了盘形滚刀的刀具磨损，延长了盘形滚刀的使用寿命，节省了TBM设备的运行维护费和工程投资，整体上提高了TBM掘进施工效率，降低了TBM设备能耗。
附图说明
图1是本发明隐去盘形滚刀的结构示意图。
图2是图1的I部放大结构示意图。
图3是本发明所述刀盘工作面的结构示意图。
图4是本发明所述硬质合金刀片的结构示意图。
图5是传统TBM刀盘工作面的结构示意图。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明所述搭载硬质合金刀片的TBM刀盘，包括TBM刀盘本体，所述TBM刀盘本体由安装在刀盘固定架1上的刀盘2、布置在刀盘2工作面上的多个盘形滚刀3、均布在刀盘2工作面边缘上的四个铲斗4组成；多个盘形滚刀3的运行轨迹线5为环形；刀盘2工作面上设置有多个由电机6驱动的硬质合金刀片7，多个硬质合金刀片7紧邻盘形滚刀3的运行轨迹线5布置并位于盘形滚刀3运行的前进方向，每个硬质合金刀片7的直径均垂直于刀盘2工作面；刀盘固定架1上位于刀盘2的背面设置有用于与TBM主控制室电气连接的供电回转接头8，供电回转接头8位于刀盘2的回转中心；每个硬质合金刀片7的驱动电机6均通过电缆9与供电回转接头8电气连接，供电回转接头8通过供电线路10与TBM主控制室中的动力及控制***电气连接。
图4给出了由电机6驱动的硬质合金刀片7的结构示意图，硬质合金刀片7采用钨钢材质。根据目前国内外工业加工技术应用情况分析，本发明硬质合金刀片7的结构尺寸根据围岩情况，外径在100cm~300cm范围内选取，壁厚在3mm~50mm范围内选取，硬质合金刀片7的转速不小于600转/分，然后经试验研究后确定。
本发明工作原理简述如下：
传统TBM仅采用主推力油缸提供的推力将盘形滚刀贯入岩石，盘形滚刀随着刀盘的运动而被动滚动并切割、挤压、破碎岩石，从而实现隧洞掘进开挖。
本发明是在传统TBM刀盘上布置适当的硬质合金刀片7，硬质合金刀片7位于盘形滚刀3运动轨迹线5的附近。在启动刀盘2转动的同时启动硬质合金刀片7的驱动电机6，通过硬质合金刀片7的高速旋转切割岩石，对掌子面岩石进行切缝。随着刀盘2的转动，盘形滚刀3压入已被切缝的掌子面岩石中，并切割、挤压、破碎岩石，从而实现隧洞掘进开挖，将传统TBM单纯的压力贯入改变为“预切缝+压力”的复合贯入，减小了盘形滚刀3贯入推力，降低了盘形滚刀3的磨损。
Claims (2)
1.一种搭载硬质合金刀片的TBM刀盘，包括TBM刀盘本体，所述TBM刀盘本体由安装在刀盘固定架上的刀盘、布置在所述刀盘工作面上的多个盘形滚刀、均布在刀盘工作面边缘上的四个铲斗组成；多个所述盘形滚刀的运行轨迹线为环形；其特征在于：刀盘工作面上设置有多个由电机驱动的硬质合金刀片，多个所述硬质合金刀片紧邻盘形滚刀的运行轨迹线布置，每个硬质合金刀片均垂直于刀盘工作面；刀盘背面设置有用于与TBM主控制室电气连接的供电回转接头，所述供电回转接头位于刀盘的回转中心；每个硬质合金刀片的驱动电机均通过电缆与供电回转接头连接。
2.根据权利要求1所述搭载硬质合金刀片的TBM刀盘，其特征在于：所述硬质合金刀片布置于所述盘形滚刀运行的前进方向。
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