滚刀刀圈及滚刀
技术领域
本实用新型涉及盾构机配件技术领域,尤其是涉及一种滚刀刀圈及滚刀。
背景技术
随着地铁建设的开展,盾构法施工城市交通建设中得到广泛应用。滚刀是盾构机上用于掘进的工具,滚刀一般由若干滚刀刀圈构成。滚刀在工作时,地层中的石英和沙砾会冲蚀和摩擦刀圈主体的外侧壁、并对外侧壁产生较强的冲击力,破坏刀圈,进而致使滚刀损坏失效。
如图1所示,现有的滚刀一般由滚刀刀圈100’、刀体200’、挡圈300’、端盖700’、密封件600’、轴500’及轴承400’等组成,滚刀刀圈100’可拆卸,磨损后可进行更换。刀体200’外装滚刀刀圈100’和挡圈300’,内装轴承400’,两侧装有滑动的密封件600’和端盖700’。成都的地层属于富水砂卵石地层,卵石含量达到80%以上,盾构掘进时对滚刀刀圈100’的磨损异常严重,更换带来的施工风险极大,滚刀刀圈100’的磨损问题严重制约着地铁施工的进度。目前滚刀刀圈100’多为合金钢结构,表面经热处理提高硬度或增加耐磨层的方法,提升耐磨性能,延长使用寿命。
上述滚刀刀圈100’在使用时存在以下缺陷:在盾构开挖时,针对砂卵石地层,砂卵石地层无法给安装在刀盘上的滚刀刀圈100’足够的自转反作用,滚刀就会产生偏磨,导致滚刀刀圈100’过早损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种滚刀刀圈及滚刀,以解决现有滚刀刀圈在在盾构开挖时,针对砂卵石地层,砂卵石地层无法给安装在刀盘上的滚刀刀圈足够的自转反作用,滚刀就会产生偏磨,导致滚刀刀圈过早损坏的技术问题。
本实用新型提供的滚刀刀圈,所述滚刀刀圈包括刀圈本体,在所述刀圈本体的侧壁上,绕所述刀圈本体的周向设置有多个凹槽。
进一步的,多个所述凹槽间隔排布,所述凹槽的延伸方向与所述刀圈本体的轴线平行。
进一步的,任意相邻两个所述凹槽之间设置有耐磨柱。
进一步的,所述刀圈本体的周向侧壁上设置有多个开口背向所述刀圈本体中心的盲孔,所述盲孔设置在两个所述凹槽之间;所述耐磨柱的底部安装在所述盲孔内,所述耐磨柱的顶部凸出于所述刀圈本体的周向侧壁。
进一步的,所述耐磨柱包括连接部和凸出部,所述连接部用于与所述盲孔连接;所述凸出部为球形凸起;所述连接部为圆柱体,所述盲孔为与所述连接部对应的圆柱形结构。
进一步的,所述耐磨柱的材质为硬质合金。
进一步的,所述刀圈本体的两面均设置有第一耐磨层。
进一步的,所述刀圈本体的周向侧壁上设置有第二耐磨层,所述第二耐磨层位于相邻的两个所述凹槽之间。
进一步的,所述刀圈本体的内侧壁间隔设置有第三耐磨层。
一种滚刀,包括上述的滚刀刀圈。
本实用新型提供的滚刀刀圈,所述滚刀刀圈包括刀圈本体,在所述刀圈本体的侧壁上,绕所述刀圈本体的周向设置有多个凹槽。所述刀圈本体的周向设置的多个凹槽,改变了滚刀刀圈的周向侧壁结构,增大了所述滚刀刀圈在盾构掘进时与地层咬合力,使它在工作时对岩石产生很强的挖掘力,提高了滚刀自身转动的能力,保证滚刀自身可有效转动,从而降低了所述滚刀刀圈偏磨的发生,提高使用寿命。
本实用新型提供的滚刀,包括上述滚刀刀圈,在盾构开挖时,安装在刀盘上的滚刀一面自转,一面随刀盘转动。利用刀盘高速旋转产生的冲击惯性能量,带动滚刀滚动产生冲击压碎和剪切辗碎作用、将刀盘前的卵石破碎,由于所述滚刀刀圈上设置的所述凹槽,提高了滚刀自身转动的能力,降低偏磨的发生,提高了滚刀的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,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为现有滚刀的结构示意图;
图2为本实用新型实施例1提供的滚刀刀圈的结构示意图;
图3为图2中的A-A的剖视图;
图4为本实用新型实施例1提供的滚刀刀圈的耐磨柱的结构示意图;
图5为本实用新型实施例2提供的滚刀刀圈的结构示意图;
图6为图5中的B-B的剖视图;
图7为图5中的Ⅰ部放大图;
图8为本实用新型实施例2提供的滚刀刀圈的耐磨柱的结构示意图;
图9为本实用新型实施例提供的滚刀的结构示意图。
图标:100’-滚刀刀圈;200’-刀体;300’-挡圈;400’-轴承;500’-轴;600’-密封件;700’-端盖;100-滚刀刀圈;110-刀圈本体;111-凹槽;120-耐磨柱;121-凸出部;122-连接部;130-第一耐磨层;140-第二耐磨层;150-第三耐磨层;200-刀体;300-挡圈;400-轴承;500-轴;600-密封件;700-端盖。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图2-图4所示,本实用新型提供的滚刀刀圈100,所述滚刀刀圈100包括刀圈本体110,所述刀圈本体110的周向侧壁上设置有多个凹槽111,所述凹槽111沿所述刀圈本体110的一面延伸至另一面,多个所述凹槽111沿所述刀圈本体110的周向间隔排布。
使用时,所述刀圈本体110的周向侧壁上的多个凹槽111,在盾构掘进时,增大了所述滚刀刀圈100与地层之间的咬合力,能够提高滚刀刀圈100自身的转动能力,进而提高滚刀自身的有效转动,可以降低所述滚刀刀圈100的偏磨,从而提高滚刀刀圈100的使用寿命。
所述凹槽111的延伸方向与所述刀圈本体110的轴线平行。
具体地,所述凹槽111为圆形凹槽111。
本实施例中,所述圆形凹槽111的数量为24个,且均匀布置在所述刀圈本体110外侧壁的周向,从所述滚刀刀圈100的轴向方向看,所述圆形凹槽111的轮廓是半径为10毫米的圆弧。
所述圆形凹槽111的尺寸不仅仅局限于半径为10毫米的圆弧,可根据需要对尺寸进行调整,以满足刀具与卵石摩擦相对受力情况,适应不同地质需求。
所述凹槽111也可以为其他的结构形状,可根据不同使用地层结构进行优化。
如图3所示,任意相邻两个所述凹槽111之间设置有耐磨柱120。
具体地,所述所述滚刀刀圈100包括耐磨柱120,所述耐磨柱120设置在两个所述凹槽111之间,所述耐磨柱120突出于所述周向侧壁,在使用时,由耐磨柱120完成碾压作业,避免刀圈本体110的过度磨损,增加了刀圈本体110的耐磨性能,提高了滚刀圈的使用寿命,降低生产成本。
所述耐磨柱120可以通过焊接的形式固定在所述刀圈本体110的周向侧壁上。
优选地,所述刀圈本体110的周向侧壁上设置有多个开口背向所述刀圈本体110中心的盲孔,所述盲孔设置在两个所述凹槽111之间;所述耐磨柱120的底部安装在所述盲孔内,所述耐磨柱120的顶部凸出于所述刀圈本体110的周向侧壁。
具体地,所述耐磨柱120与所述盲孔通过焊接连接。
所述盲孔内设置有内螺纹,所述耐磨柱120的外表面上设置有与所述盲孔相对应的外螺纹,所述耐磨柱120通过螺纹连接安装于所述盲孔内。
如图4所示,所述耐磨柱120包括连接部122和凸出部121,所述连接部122用于与所述盲孔连接;所述凸出部121为球形凸起;所述连接部122为圆柱体,所述盲孔为与所述连接部122对应的圆柱形结构。
具体地,所述盲孔的深度与所述连接部122的长度相适配,以使所述耐磨柱120安装在所述盲孔内后,仅所述凸出部121突出于所述刀圈本体110的周向侧壁外。保证所述耐磨柱120的凸出部121能够与泥土层充分接触,避免只有刀圈本体110对岩土进行切削,提高滚刀刀圈100的使用寿命。
优选地,所述耐磨柱120的材质为硬质合金。
硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。因此,所述耐磨柱120选用硬质合金,防止所述刀圈本体110的过早磨损,且能够提高所述滚刀刀圈100在使用时的挖掘能够。
优选地,所述刀圈本体110的两面均设置有第一耐磨层130。
所述耐磨层采用喷涂方式固定在所述刀圈本体110的正面和背面,且喷涂在所述刀圈本体110的靠近所述周向侧壁的部位,以使所述滚刀刀圈100在与岩石接触时,能够提高所述滚刀刀圈100的使用寿命。
具体地,所述第一耐磨层130可以为碳化钨耐磨合金层。
优选地,所述刀圈本体110的周向侧壁上设置有第二耐磨层140,所述第二耐磨层140位于相邻两个所述凹槽111之间。在提高耐磨性能的同时,还扩大了滚刀刀圈100外径,延长了滚刀的使用寿命。
具体地,所述刀圈本体110的外圆周上焊接有第二耐磨层140,所述第二耐磨层140的厚度可以为3-6毫米。通过所述第二耐磨层140延缓刀具的磨损速度,提高滚刀刀圈100的使用寿命。
具体地,所述第二耐磨层140可以为碳化钨耐磨合金层。
优选地,所述刀圈本体110的内侧壁间隔设置有第三耐磨层150。
由于所述滚刀刀圈100改变了所述刀圈本体110的外侧壁结构,设置了多个凹槽111,以增加所述滚刀刀圈100在挖掘过程中咬合力,同时,地层对所述滚刀刀圈100的冲击力也会增大。因为所述滚刀刀圈100用于与所述刀体200连接,并通过挡圈300固定。为了防止冲击力影响滚刀刀圈100与所述刀体200的配合,造成松动等情况影响使用,在所述刀圈本体110的内侧壁设置第三耐磨层150,增加所述刀圈本体110的内侧壁与所述刀体200之间的耐磨性,以使在使用中,所述滚刀刀圈100与所述刀体200的配合良好。
具体地,所述第三耐磨层150也可以为碳化钨耐磨合金层。
实施例2
如图5、图6、图7、图8所示,与实施例1中的不同之处在于所述盲孔可以为环形凹槽,所述环形凹槽设置在两个所述凹槽111之间,所述耐磨柱120为环形耐磨柱,所述耐磨柱包括连接部122和凸出部121,所述连接部122与所述环形凹槽相适配,所述凸出部121突起于所述刀圈本体110的周向侧壁。从所述滚刀刀圈100的轴向方向看,所述凸出部121的顶部为弧形;垂直于所述耐磨柱120的纵向横截面方向观察,所述凸出部121的顶部也为弧形。
如图9所示,一种滚刀,包括上述的滚刀刀圈100。
具体地,所述滚刀包括刀体200、挡圈300、端盖700、密封件600、轴500及轴承400和所述的滚刀刀圈100;所述滚刀刀圈100通过挡圈300固定在所述刀体200的外表面上,所述轴500和所述轴承400安装在所述刀体200的内部,所述端盖700安装在所述刀体200的一侧,所述密封件600安装在所述刀体200的两侧,用于密封端盖700与所述刀体200之间的缝隙。
综上所述,本实用新型提供的滚刀刀圈100,所述滚刀刀圈100包括刀圈本体110,所述刀圈本体110的周向侧壁上设置有多个凹槽111,所述凹槽111沿所述刀圈本体110的一面延伸至另一面,多个所述凹槽111沿所述刀圈本体110的周向间隔排布。所述刀圈本体110的周向设置的多个凹槽111,增大了所述滚刀刀圈100在盾构掘进时与地层咬合力,提高了滚刀自身转动的能力,保证滚刀自身可有效转动,从而降低了所述滚刀刀圈100偏磨的发生,提高使用寿命。
本实用新型提供的滚刀,包括上述滚刀刀圈100,在盾构开挖时,安装在刀盘上的滚刀一面自转,一面随刀盘转动。利用刀盘高速旋转产生的冲击惯性能量,带动滚刀滚动产生冲击压碎和剪切辗碎作用、将刀盘前的卵石破碎,由于所述滚刀刀圈100上设置的所述凹槽111,提高了滚刀自身转动的能力,降低偏磨的发生,提高了滚刀的使用寿命。
本实用新型提供的滚刀刀圈100及滚刀具有以下优点:
1、所述刀圈本体110的周向设置的多个凹槽111,改变了滚刀刀圈100的周向侧壁结构,使它在工作时对岩石产生很强的挖掘力,提高了滚刀自身转动的能力,保证滚刀自身可有效转动,从而降低了所述滚刀刀圈100偏磨的发生,提高使用寿命。
2、任意相邻两个所述凹槽111之间设置有耐磨柱120,所述耐磨柱120凸出于所述周向侧壁,由耐磨柱120完成碾压作业,避免刀圈本体110的过度磨损,增加了刀圈本体110的耐磨性能,提高了滚刀圈的使用寿命,降低生产成本。
3、所述刀圈本体110的两面均设置有第一耐磨层130;所述刀圈本体110的周向侧壁上设置有第二耐磨层140,所述第二耐磨层140位于相邻两个所述凹槽111之间。能显著提高切削齿的耐磨损和抗冲击性能,延长滚刀刀圈100的使用寿命。
4、所述刀圈本体110的内侧壁间隔设置有第三耐磨层150,防止冲击力影响滚刀刀圈100与所述刀体200的配合。
5、本实用新型提供的滚刀,改变了滚刀刀圈100外缘结构,使它在工作时对岩石产生很强的挖掘力,以取代现有滚刀刀圈100的挤压力,刀盘旋转时所述凹槽111切入岩石并将其挖掘脱离岩层,实现高速切入掘进,有效提高了滚刀刀圈100在砂卵石地层中的破岩效率。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。