[發明專利]偏置中心刀式盾構機刀盤

無效

• 申請號: 201310591370.2
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103590837A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 冷冬梅;王燕群;蔡宗熙;侯振德;曲傳詠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發明屬于隧道掘進設備，具體的說，是涉及一種盾構機刀盤。

背景技術

盾構機是用于隧道開挖的機械設備，刀盤是盾構機挖掘土體的主要部件。盾構機刀盤上裝有多類開挖刀，其中位于刀盤旋轉中心區域的開挖刀稱為中心刀。工作時刀盤旋轉并向前推進挖掘土體，實現隧道開挖。

傳統刀盤的中心刀固定在刀盤最前端的中心位置，掘進時中心刀對應的土體首先被挖掘，中心刀施加軸向壓力后該處土體主要處于三向受壓應力狀態，不利于土體挖掘，中心刀必須施加相當大的軸向推力才能完成土體挖掘，因此造成刀盤掘進軸向總推力大。刀盤掘進的軸向推力過大會造成隧道上方的土地表面隆起，而軸向推力大小與刀盤軸向推進速度正相關，為避免地表隆起，必須用較低的軸向推進速度掘進，從而限制了掘進速度，降低了掘進效率，并且由于切向線速度低，中心刀對土體施加的切向力很小，主要靠擠壓來挖掘土體。

發明內容

本發明要解決的是現有盾構機刀盤軸向推力較大、推進速度較低的技術問題，提供了一種偏置中心刀式盾構機刀盤，該刀盤可以降低刀盤中心區域土體的切削力，改善切削土體的流動性，提高盾構機整體掘進效果，提高施工效率。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種偏置中心刀式盾構機刀盤，包括輻條、幅板、普通開挖刀、刀盤面板圓孔，所述刀盤面板圓孔的偏心位置設置有偏置中心刀，偏置中心刀由兩把呈90°～180°的雙刃切刀組成。

所述偏置中心刀的兩把雙刃切刀連接點至刀盤面板圓孔圓心的距離r與刀盤面板圓孔半徑R的關系為110R≤r≤22R.]]>

本發明的有益效果是：

本發明的偏置中心刀式盾構機刀盤將傳統刀盤前端的中心刀改為偏置式，與傳統盾構機刀盤相比，偏置中心刀采用切削的方式挖掘土體，改變了隧道中心土體被挖掘時土體的應力狀態，中心土體由受壓應力狀態變為剪切應力狀態，只需很小的軸向推力即可達到破碎刀盤中心區域土體的目的，有效降低中心刀挖掘土體的軸向推力消耗，從而降低總軸向推力，提高掘進效率，進而為盾構施工工期的縮短和造價的降低提供技術支持。

附圖說明

圖1是本發明所提供的偏置中心刀式盾構機刀盤的結構正視圖；

圖2是圖1中偏置中心刀的局部結構正視圖；

圖3是圖1中偏置中心刀的雙刃切刀的截面圖。

圖中：1：輻條；2：幅板；3：普通開挖刀；4：偏置中心刀；40：雙刃切刀；5：刀盤面板圓孔。

具體實施方式

下面通過具體的實施例對本發明作進一步的詳細描述，以下實施例可以使本專業技術人員更全面的理解本發明，但不以任何方式限制本發明。

如圖1所示，本實施例披露了一種偏置中心刀式盾構機刀盤，包括輻條1、幅板2、普通開挖刀3、偏置中心刀4。輻條1、幅板2對稱設置，普通開挖刀3設置在輻條1上。偏置中心刀4設置在刀盤面板圓孔5的偏心位置，偏置中心刀4由兩把雙刃切刀40組成，兩把雙刃切刀40呈90°～180°。

如圖2所示，偏置中心刀4的兩把雙刃切刀40連接點至刀盤面板圓孔5圓心的距離r與刀盤面板圓孔5半徑R的關系為以此保證偏置中心刀4旋轉一周所覆蓋面積達到刀盤面板圓孔5面積的50%到90%范圍內。

經數值模擬與實驗驗證，該盾構機刀盤工作時，所需軸向推力遠小于傳統的魚尾式中心刀，即可達到破碎刀盤中心區域土體的目的。

可見，將傳統刀盤前面的中心刀改為偏置式，可以大幅度降低刀盤掘進軸向推力，提高掘進效率，從而為盾構施工工期的縮短和造價的降低提供技術支持。

盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發明的保護范圍之內。