[發明專利]可伸縮多刃擴挖滾刀分區切削刀盤的設計方法

有效

• 申請號: 201310285359.3
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103343693A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 霍軍周;孫偉;楊靜
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發明屬于全斷面掘進機刀盤設計方法領域，特別涉及可伸縮多刃擴挖滾刀分區切削刀盤的設計方法。

背景技術

刀盤作為全斷面掘進機最主要的部件之一，是所有破巖刀具的安裝載體。全斷面掘進機在實際工程中多由邊滾刀側向力引起較大的振動。若刀盤振動過大，不僅影響其使用壽命，而且影響著其性能的發揮。因此，刀盤邊滾刀處的合理設計對刀盤的振動有很大的影響。

掘進機刀盤結構的設計，中國專利號：CN201110435177.0，專利名稱為“一種多級分離漸進式盾構刀盤”，發明人魏正英、盧秉恒等人公開了一種多級分離漸進式盾構刀盤，它由可伸縮的多級盾構刀盤組成。工作時，一級刀盤轉動對巖體進行切削,當掘進到一定的距離時,二級刀盤開始向前掘進，如此往復，實現多級刀盤漸進開挖。此發明改變了刀盤結構，需要多套主驅動系統，空間受限難以布置，造價昂貴；同時出碴難以實現，此刀盤是先切削中心巖石，后切削邊界巖石，對隧洞周邊圍巖擾動較大，容易引起刀盤較大振動。中國專利：CN201110403407.3，專利名稱為：“盾構邊滾刀位移監測方法和裝置”，發明人賈連輝等人公開了一種盾構機邊滾刀位移監測的方法和裝置，此監測系統具有信號準確，維護方便等優點。但此專利未提及如何減小刀盤振動。由于全斷面掘進機在工作過程中，邊滾刀受到的側向力是引起刀盤振動的重要因素，刀盤振動將加劇滾刀及刀盤內部其他部件的損壞，因此用以往方法設計出的刀盤仍存在振動較大的缺點和不足。

發明內容

本發明要解決的難題針對現有刀盤設計技術的缺陷，發明一種可伸縮多刃擴挖滾刀分區切削刀盤的設計方法。該方法是在原有刀盤邊緣位置去掉所有邊滾刀，分別安裝第一、第二、第三可伸縮多刃擴挖滾刀組件，將刀盤切割巖石的過程分解成兩個步驟實現，從而使刀盤在掘進時，減輕震動，降低噪音，提高全斷面掘進機的工作效率。

本發明采用的技術方案是可伸縮多刃擴挖滾刀分區切削刀盤的設計方法，該方法考慮刀盤整體技術性能要求、施工要求，保證該方法設計的刀盤有足夠的破巖能力，并減小刀盤振動；刀盤仍保留原有的正滾刀和中心滾刀，在原有刀盤邊緣位置去掉所有邊滾刀，對稱安裝第一、第二、第三可伸縮多刃擴挖滾刀組件2、5、10，第一、第二、第三可伸縮多刃擴挖滾刀組件2、5、10都由可伸縮多刃擴挖滾刀伸出設備11和可伸縮多刃擴挖滾刀12組成，且結構相同；可伸縮多刃擴挖滾刀12安裝在可伸縮多刃擴挖滾刀伸出設備11中；

根據可伸縮多刃擴挖滾刀的刀盤結構及具體施工條件對可伸縮多刃擴挖滾刀12的進行設計：

（1）可伸縮多刃擴挖滾刀12相鄰兩刀刃之間的角度Δθ：

Δθ＝θ???????????????（1）

其中：θ為傳統刀盤相鄰邊滾刀之間的角度（一般取值為5～8°）；

（2）可伸縮多刃擴挖滾刀12刀刃的總數量n_k：

nk=int(θmaxΔθ)+1---(2)]]>

其中：θ_max是可伸縮多刃擴挖滾刀12在刀盤過渡圓弧面上最大安裝角度；

（3）根據可伸縮多刃擴挖滾刀12最大安裝角度及可伸縮多刃擴挖滾刀12數量可求得修正后的可伸縮多刃擴挖滾刀12相鄰兩刀刃之間的角度Δθ'為：