CN114458324B - 一种盾构滚刀 - Google Patents
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Abstract
本发明属于盾构机配件技术领域，具体的说是一种盾构滚刀，包括刀轴组件、刀毂和滚刀稳定机构，刀毂套设于刀轴组件中间位置；通过设置滚刀稳定机构，二号滚刀接触岩石面并进行滚动从而带动刀毂在刀轴组件上转动，刀毂带动一号滚刀转动对岩石面进行碾压破碎，又由于一号滚刀外圈直径大于二号滚刀外圈直径，使得一号滚刀和二号滚刀以倾斜状态接触岩石，从而改变一号滚刀和二号滚刀的滚动方向，使得一号滚刀和二号滚刀在沿岩石面进行滚动过程中受到轴向的作用力降低，从而降低一号滚刀和二号滚刀与刀毂之间的摩擦作用力，提高一号滚刀和二号滚刀的稳定性，从而延长一号滚刀和二号滚刀的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机配件技术领域，具体的说是一种盾构滚刀。
背景技术
盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。盾构机由推进***、挖掘***和铺设***，挖掘***又包括滚刀盘、滚刀箱、滚刀和动力***组成，其中滚刀主要由刀轴组件、刀毂和滚刀组成，挖掘***利用滚刀盘的转动带动滚刀公转，在配合滚刀自身的自转对岩石面进行碾压破碎从而完成挖掘。
通常普通盾构机上的滚刀与刀毂通过过盈配合进行安装，但滚刀在长时间与岩石进行摩擦和碾压破碎过程中产生热能，且滚刀又是金属材质，因金属导热效果好的特性导致滚刀自身在长时间的挖掘过程中积攒大量的热量使得滚刀的温度上升，滚刀在受热膨胀的同时又受滚刀与刀毂之间的过盈配合产生的作用力，使得滚刀内表面发生形变而与刀毂之间产生间隙，致使滚刀在挖掘过程中与刀毂发生窜动而不断加重滚刀对滚刀限位挡圈的挤压力甚至挤碎滚刀挡圈，降低滚刀的稳定性，缩短滚刀的使用寿命。
鉴于此，为了克服滚刀在长时间与岩石进行摩擦和碾压破碎过程中产生热能，导致滚刀自身在挖掘过程中的温度上升，使得滚刀内表面发生形变而与刀毂之间产生间隙，致使滚刀在挖掘过程中与刀毂发生窜动而不断加重滚刀对滚刀限位挡圈的挤压力甚至挤碎滚刀挡圈，降低滚刀的稳定性，缩短滚刀的使用寿命的技术问题，本发明提出了一种盾构滚刀，解决了技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种盾构滚刀，通过滚刀稳定机构对内部的滚刀进行稳定，提高滚刀稳定机构内的滚刀在长时间对岩石进行碾压破碎过程中的稳定性，从而提高滚刀稳定机构内滚刀的使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种盾构滚刀，包括：
刀轴组件；
刀毂，刀毂套设于刀轴组件中间位置，且刀毂与刀轴组件转动连接；
滚刀稳定机构，滚刀稳定机构套设于刀毂外圈表面两端位置，且滚刀组件固定安装于刀毂外圈表面上。
优选的，滚刀稳定机构包括：
一号槽，一号槽均匀开设于刀毂外表面的两端位置，且一号槽靠近刀毂两端边缘位置均开设有一号卡槽；
一号滚刀，一号滚刀套设于刀毂一端的一号槽位置，一号滚刀用于碾压破碎岩石；
二号滚刀，二号滚刀套设于刀毂上相对一号滚刀的位置，且一号滚刀与二号滚刀以刀毂中间对称设置，二号滚刀用于带动刀毂在刀轴组件上转动；
一号块，一号块固连于一号滚刀和二号滚刀内表面对应一号槽的位置，一号块位于一号槽内，且一号块与一号槽为滑动连接；
卡箍，卡箍固定安装于一号卡槽内，卡箍用于对一号滚刀和二号滚刀的轴向位置进行固定。
刀轴组件为倾斜设置，且一号滚刀外圈直径大于二号滚刀外圈直径；工作时，一号滚刀和二号滚刀以倾斜状态接触岩石。
一号滚刀和二号滚刀的刀口偏向远离一号滚刀的方向。
优选的，二号滚刀上均匀开设有多个一号孔，且一号孔内靠近顶部位置固连有耐磨圈；耐磨圈内滑动连接有一号杆，且一号杆一端位于耐磨圈下方，另一端位于耐磨圈上方，一号杆位于耐磨圈下方的一端固连有活塞，且活塞与耐磨圈通过复位弹簧连接；刀毂内对应一号孔位置均开设有一号管道，一号滚刀内对应一号管道的位置均开设有散热孔，且一号管道一端与散热孔连接，另一端与一号孔连接。
优选的，散热孔的出口处固连有防尘网。
优选的，一号杆顶部套设有滚珠。
优选的，二号滚刀外圈表面设置有凹槽状的花纹
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过设置滚刀稳定机构，二号滚刀接触岩石面并进行滚动从而带动刀毂在刀轴组件上转动，刀毂带动一号滚刀转动对岩石面进行碾压破碎，又由于一号滚刀外圈直径大于二号滚刀外圈直径，使得一号滚刀和二号滚刀以倾斜状态接触岩石，从而改变一号滚刀和二号滚刀的滚动方向，使得一号滚刀和二号滚刀在沿岩石面进行滚动过程中受到轴向的作用力降低，从而降低一号滚刀和二号滚刀与刀毂之间的摩擦作用力，提高一号滚刀和二号滚刀的稳定性，从而延长一号滚刀和二号滚刀的使用寿命。
2.本发明通过一号杆、活塞和一号孔之间的配合，在一号滚刀和二号滚刀沿岩石面滚动过程中，二号滚刀转动带动一号杆转动，一号杆远离一号孔的一端接触岩石面后受挤压向一号孔内移动，一号杆带动活塞在一号孔内移动，此时复位弹簧受活塞的移动呈拉伸状态，当一号杆转动越过岩石面后，复位弹簧带动活塞复位，活塞带动一号杆复位，通过活塞在一号管道内不断移动的过程中，一号管道不断通过散热孔吸气与排气，使得一号管道和散热孔内不断有空气流动，提高一号滚刀的散热效果，从而降低一号滚刀受热导致的影响。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明工作示意图；
图3是图2中A处的局部放大图；
图4是本发明中一号滚刀的立体图；
图5是本发明中二号滚刀的立体图；
图6是本发明中刀毂的立体图；
图中：刀轴组件1、刀毂11、一号槽12、一号卡槽13、滚刀稳定机构2、一号滚刀21、二号滚刀22、一号块23、卡箍24、一号孔3、耐磨圈31、一号杆32、活塞33、一号管道34、散热孔35、防尘网36、滚珠37。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图6所示，本发明所述的一种盾构滚刀，包括：
刀轴组件1；
刀毂11，刀毂11套设于刀轴组件1中间位置，且刀毂11与刀轴组件1转动连接；
滚刀稳定机构2，滚刀稳定机构2套设于刀毂11外圈表面两端位置，且滚刀组件固定安装于刀毂11外圈表面上。
本实施例中，刀轴组件1固定安装在普通盾构机中的滚刀箱内，滚刀箱固定安装在滚刀盘上，盾构机在向岩石面推进挖掘过程中不断转动滚刀盘，滚刀盘带动滚刀箱转动，滚刀箱带动刀轴组件1随着滚刀盘公转，滚刀稳定机构2接触岩石面后受刀轴组件1公转影响与岩石面产生摩擦力，滚刀稳定机构2运转对岩石面进行碾压破碎，从而进行隧道挖掘工作；
使用时，在使用盾构机进行隧道挖掘时，刀轴组件1固定安装在滚刀箱内，随着盾构机向岩石面不断推进，滚刀盘带动滚刀箱转动，滚刀箱带动刀轴组件1随着滚刀盘公转，滚刀稳定机构2接触岩石面后受刀轴组件1公转影响与岩石面产生摩擦力进行碾压破碎，滚刀稳定机构2对内部的滚刀进行稳定，提高滚刀稳定机构2内的滚刀在长时间对岩石进行碾压破碎过程中的稳定性，从而提高滚刀稳定机构2内滚刀的使用寿命，因为普通盾构机上的滚刀与刀毂11通过过盈配合进行安装，但滚刀在长时间与岩石进行摩擦和碾压破碎过程中产生热能，且滚刀又是金属材质，因金属导热效果好的特性导致滚刀自身在长时间的挖掘过程中积攒大量的热量使得滚刀的温度上升，滚刀在受热膨胀的同时又受滚刀与刀毂11之间的过盈配合产生的作用力，使得滚刀内表面发生形变而与刀毂11之间产生间隙，致使滚刀在挖掘过程中与刀毂11发生窜动而不断加重滚刀对滚刀限位挡圈的挤压力甚至挤碎滚刀挡圈，降低滚刀的稳定性，缩短滚刀的使用寿命。
作为本发明的一种实施方式，滚刀稳定机构2包括：
一号槽12，一号槽12均匀开设于刀毂11外表面的两端位置，且一号槽12靠近刀毂11两端边缘位置均开设有一号卡槽13；
一号滚刀21，一号滚刀21套设于刀毂11一端的一号槽12位置，一号滚刀21用于碾压破碎岩石；
二号滚刀22，二号滚刀22套设于刀毂11上相对一号滚刀21的位置，且一号滚刀21与二号滚刀22以刀毂11中间对称设置，二号滚刀22用于带动刀毂11在刀轴组件1上转动；
一号块23，一号块23固连于一号滚刀21和二号滚刀22内表面对应一号槽12的位置，一号块23位于一号槽12内，且一号块23与一号槽12为滑动连接；
卡箍24，卡箍24固定安装于一号卡槽13内，卡箍24用于对一号滚刀21和二号滚刀22的轴向位置进行固定。
刀轴组件1为倾斜设置，且一号滚刀21外圈直径大于二号滚刀22外圈直径；工作时，一号滚刀21和二号滚刀22以倾斜状态接触岩石。
一号滚刀21和二号滚刀22的刀口偏向远离一号滚刀21的方向。
安装时，首先将一号滚刀21和二号滚刀22上的一号块23对准一号槽12并推入，一号块23与一号槽12为过渡配合状态，使得一号滚刀21和二号滚刀22套在刀毂11上且一号块23在一号槽12内，然后将卡箍24套在一号卡槽13内并通过螺栓将卡箍24锁紧，从而对一号滚刀21和二号滚刀22进行锁紧固定，再将刀轴组件1倾斜安装在滚刀箱内，相比于普通滚刀需要大量的机械装置进行过盈配合的安装方法，本申请简化一号滚刀21和二号滚刀22的拆装步骤，增加更换一号滚刀21和二号滚刀22的简易程度，从而提高工作效率；
本实施例中，一号滚刀21与岩石面的接触产生的作用力大于二号滚刀22与岩石面接触产生的作用力，二号滚刀22接触岩石面并进行滚动从而带动刀毂11在刀轴组件1上转动，刀毂11带动一号滚刀21转动对岩石面进行碾压破碎，相比于普通盾构机中的滚刀垂直于岩石面进行滚动时，滚刀随滚刀盘转动而进行公转，在滚刀公转过程中不断与岩石面接触产生远离滚刀盘中心方向的摩擦力而使滚刀发生转动，从而对岩石面进行碾压破碎，而在普通盾构机中的滚刀不断受摩擦而发生转动的过程中产生大量热量，使得滚刀自身温度快速上升，滚刀受过盈配合产生的作用力发生形变而导致滚刀在刀毂11上发生窜动，降低普通盾构机中的滚刀稳定性，影响滚刀使用寿命，本申请通过倾斜安装刀轴组件1的方式缓解一号滚刀21和二号滚刀22同时受摩擦力和碾压作用力的影响导致自身温度快速上升的效果，提高一号滚刀21和二号滚刀22的稳定性，从而延长一号滚刀21和二号滚刀22的使用寿命；
使用时，由于一号滚刀21外圈直径大于二号滚刀22外圈直径，使得一号滚刀21和二号滚刀22以倾斜状态接触岩石，从而改变一号滚刀21和二号滚刀22的滚动方向，使得一号滚刀21和二号滚刀22在沿岩石面进行滚动过程中受到轴向的作用力降低，从而降低一号滚刀21和二号滚刀22与刀毂11之间的摩擦作用力，提高一号滚刀21和二号滚刀22的稳定性，从而延长一号滚刀21和二号滚刀22的使用寿命，避免一号滚刀21和二号滚刀22与刀毂11之间长时间受摩擦作用力而导致一号滚刀21和二号滚刀22受热形变发生窜动的现象；卡箍24可使用碳纤维树脂复合材料制成，其具有高于钢铁五倍的强度，抗热冲击性和低热膨胀系数的特点，使得卡箍24在对一号滚刀21和二号滚刀22进行锁紧过程中能够长时间支撑一号滚刀21和二号滚刀22的挤压力，提高卡箍24的锁紧效果，从而提高一号滚刀21和二号滚刀22长时间工作过程中的稳定性。
作为本发明的一种实施方式，二号滚刀22上均匀开设有多个一号孔3，且一号孔3内靠近顶部位置固连有耐磨圈31；耐磨圈31内滑动连接有一号杆32，且一号杆32一端位于耐磨圈31下方，另一端位于耐磨圈31上方，一号杆32位于耐磨圈31下方的一端固连有活塞33，且活塞33与耐磨圈31通过复位弹簧连接；刀毂11内对应一号孔3位置均开设有一号管道34，一号滚刀21内对应一号管道34的位置均开设有散热孔35，且一号管道34一端与散热孔35连接，另一端与一号孔3连接。
使用时，在一号滚刀21和二号滚刀22沿岩石面滚动过程中，由于一号滚刀21与岩石面的接触产生的作用力大于二号滚刀22与岩石面接触产生的作用力，使得一号滚刀21碾压岩石而产生的热量大于二号滚刀22，二号滚刀22转动带动一号杆32转动，一号杆32远离一号孔3的一端接触岩石面后受挤压向一号孔3内移动，一号杆32带动活塞33在一号孔3内移动，此时复位弹簧受活塞33的移动呈拉伸状态，当一号杆32转动越过岩石面后，复位弹簧带动活塞33复位，活塞33带动一号杆32复位，通过活塞33在一号管道34内不断移动的过程中，一号管道34不断通过散热孔35吸气与排气，使得一号管道34和散热孔35内不断有空气流动，提高一号滚刀21的散热效果，从而降低一号滚刀21受热导致的影响；通过设置耐磨圈31，一号杆32在接触岩石面时，一号杆32受耐磨圈31的限位使得一号杆32沿一号孔3的轴线进行移动，从而提高一号杆32的运动效果，避免一号杆32受挤压发生倾斜而影响活塞33的正常移动；
二号滚刀22远离接触岩石的表面涂有辐射散热降温涂料，具有成本低，实施起来简单的特点，辐射散热降温涂料直接施工到二号滚刀22远离接触岩石的表面，辐射散热降温涂料通过提高二号滚刀22远离接触岩石的表面辐射效率，提高二号滚刀22的散热效果，从而降低二号滚刀22的温度。
作为本发明的一种实施方式，散热孔35的出口处固连有防尘网36。
使用时，通过设置防尘网36，在活塞33不断移动过程中，散热孔35不断有空气进入和排出，一号滚刀21在碾压破碎岩石产生的灰尘随空气流向散热孔35，防尘网36将灰尘进行阻挡，提高散热孔35和一号管道34的清洁程度，进一步提高一号滚刀21的散热效果，从而降低一号滚刀21受热导致的影响，避免灰尘落入一号管道34内汇聚而阻塞一号管道34的现象。
作为本发明的一种实施方式，一号杆32顶部套设有滚珠37。
使用时，通过设置滚珠37，二号滚刀22滚动带动一号杆32滚动，一号杆32远离一号孔3的一端靠近岩石面，直至一号杆32上的滚珠37接触岩石面，滚珠37将一号杆32与岩石面之间滑动摩擦的接触方式变为滚动摩擦的接触方式，提高一号杆32的运动效果，从而提高活塞33运动对一号滚刀21的散热效果，进而提高一号滚刀21受热后的稳定性，避免一号杆32接触凹凸不平的岩石面上导致卡住的现象。
作为本发明的一种实施方式，二号滚刀22外圈表面设置有凹槽状的花纹。
使用时，通过设置二号滚刀22外圈表面有凹槽状的花纹，凹槽状的花纹接触岩石面，在滚刀盘带动下，二号滚刀22随着滚刀盘进行公转，二号滚刀22外圈表面上的凹槽状花纹接触岩石面并卡住来阻止二号滚刀22在与岩石面之间作用力较小的情况下发生滑动，提高二号滚刀22的滚动效果，从而带动刀毂11和一号滚刀21的运动效果，进而提高一号滚刀21的稳定性，避免因二号滚刀22在岩石面上打滑而造成一号滚刀21自身温度快速上升的现象。
具体工作流程如下：
安装时，首先将一号滚刀21和二号滚刀22上的一号块23对准一号槽12并推入，一号块23与一号槽12为过渡配合状态，使得一号滚刀21和二号滚刀22套在刀毂11上且一号块23在一号槽12内，然后将卡箍24套在一号卡槽13内并通过螺栓将卡箍24锁紧，从而对一号滚刀21和二号滚刀22进行锁紧固定，再将刀轴组件1倾斜安装在滚刀箱内；二号滚刀22接触岩石面并进行滚动从而带动刀毂11在刀轴组件1上转动，刀毂11带动一号滚刀21转动对岩石面进行碾压破碎；在一号滚刀21和二号滚刀22沿岩石面滚动过程中，二号滚刀22转动带动一号杆32转动，一号杆32远离一号孔3的一端接触岩石面后受挤压向一号孔3内移动，一号杆32带动活塞33在一号孔3内移动，此时复位弹簧受活塞33的移动呈拉伸状态，当一号杆32转动越过岩石面后，复位弹簧带动活塞33复位，活塞33带动一号杆32复位，通过活塞33在一号管道34内不断移动的过程中，一号管道34不断通过散热孔35吸气与排气，使得一号管道34和散热孔35内不断有空气流动对一号滚刀21进行散热。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图2所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明保护范围的限制，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。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种盾构滚刀，其特征在于，包括：
刀轴组件(1)；
刀毂(11)，刀毂(11)套设于刀轴组件(1)中间位置，且刀毂(11)与刀轴组件(1)转动连接；
滚刀稳定机构(2)，滚刀稳定机构(2)套设于刀毂(11)外圈表面两端位置，且滚刀组件固定安装于刀毂(11)外圈表面上；
滚刀稳定机构(2)包括：
一号槽(12)，一号槽(12)均匀开设于刀毂(11)外表面的两端位置，且一号槽(12)靠近刀毂(11)两端边缘位置均开设有一号卡槽(13)；
一号滚刀(21)，一号滚刀(21)套设于刀毂(11)一端的一号槽(12)位置，一号滚刀(21)用于碾压破碎岩石；
二号滚刀(22)，二号滚刀(22)套设于刀毂(11)上相对一号滚刀(21)的位置，且一号滚刀(21)与二号滚刀(22)以刀毂(11)中间对称设置，二号滚刀(22)用于带动刀毂(11)在刀轴组件(1)上转动；
一号块(23)，一号块(23)固连于一号滚刀(21)和二号滚刀(22)内表面对应一号槽(12)的位置，一号块(23)位于一号槽(12)内，且一号块(23)与一号槽(12)为滑动连接；
卡箍(24)，卡箍(24)固定安装于一号卡槽(13)内，卡箍(24)用于对一号滚刀(21)和二号滚刀(22)的轴向位置进行固定；
二号滚刀(22)上均匀开设有多个一号孔(3)，且一号孔(3)内靠近顶部位置固连有耐磨圈(31)；耐磨圈(31)内滑动连接有一号杆(32)，且一号杆(32)一端位于耐磨圈(31)下方，另一端位于耐磨圈(31)上方，一号杆(32)位于耐磨圈(31)下方的一端固连有活塞(33)，且活塞(33)与耐磨圈(31)通过复位弹簧连接；刀毂(11)内对应一号孔(3)位置均开设有一号管道(34)，一号滚刀(21)内对应一号管道(34)的位置均开设有散热孔(35)，且一号管道(34)一端与散热孔(35)连接，另一端与一号孔(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种盾构滚刀，其特征在于：刀轴组件(1)为倾斜设置，且一号滚刀(21)外圈直径大于二号滚刀(22)外圈直径；工作时，一号滚刀(21)和二号滚刀(22)以倾斜状态接触岩石。
3.根据权利要求1所述的一种盾构滚刀，其特征在于：一号滚刀(21)和二号滚刀(22)的刀口偏向远离一号滚刀(21)的方向。
4.根据权利要求1所述的一种盾构滚刀，其特征在于：散热孔(35)的出口处固连有防尘网(36)。
5.根据权利要求1所述的一种盾构滚刀，其特征在于：一号杆(32)顶部套设有滚珠(37)。
6.根据权利要求1所述的一种盾构滚刀，其特征在于：二号滚刀(22)外圈表面设置有凹槽状的花纹。
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