[實用新型]適合復雜硬巖地質的隧道掘進機刀盤

有效

• 申請號: 201521031748.4
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN205206834U
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 郭志;王以棟;王小強;樊治國;朱厚軍;陳凡
• 申請（專利權）人: 中船重工（青島）軌道交通裝備有限公司
• 主分類號: E21D9/11
• 分類號: E21D9/11
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;趙永偉

技術領域

本實用新型涉及一種適合復雜硬巖地質的隧道掘進機刀盤，主要用于。

背景技術

全斷面巖石隧道掘進機(tunnelboringmachine,TBM)是隧道專用施工機械, 廣泛應用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程。刀盤是TBM的關鍵部件,具有開挖、穩 定掌子面、攪拌碴土等功能。刀盤設計對提高TBM破巖能力和掘進效率,降低挖掘成本具 有重要的作用,是影響TBM掘進性能的決定性因素。刀盤設計技術是掘進機設計的關鍵技 術，因此，提高自主創新設計與制造能力，具有重要的戰略意義。TBM刀盤設計主要內容包 括刀具選擇、刀盤主參數設計、刀具布置、刀盤盤體結構設計,以及其他構件的設計與布置 等。其中刀具布置是關鍵,關系到刀具和刀盤大軸承壽命、TBM掘進效率、振動等。刀盤系 統需針對具體工程的地質條件和施工要求進行適應性設計,因而破巖過程機理、施工性能 預測、刀具受力分析,以及刀具類型、刀盤布局、切削參數與圍巖特性之間的相互關系的研 究至關重要。

目前刀盤刀具布置時中心滾刀的刀間距比正面滾刀的刀間距大，普遍大10mm以 上。當刀間距較大時，刀具作用在巖層上形成的徑向裂紋難以貫通，需要加大貫入深度，遇 到復雜硬巖地質掘進效率大為降低，這種情況下，中心滾刀的掘進效率決定了整個刀盤的 掘進速度。刀盤掘進效率降低刀具磨損加快，增加換刀成本，造成頻繁停機，一定程度上影 響了施工進度。

另外，現有全斷面硬巖隧道掘進機在施工時，遇到曲線推進、轉彎、糾偏時需要用 到擴挖刀具，也稱超挖刀具。現有擴挖刀具結構復雜，在刀盤結構設計時就要留有安裝位 置，刀盤焊接時較為困難（結構復雜），一般使用液壓缸驅動，要配有一套獨立的液壓管路系 統及電子檢測線路系統（傳感器），故障率高，維修制造成本大。

發明內容

本實用新型針對復雜硬巖地質條件，為了提高TBM刀盤的掘進效率、減少換刀頻 率、節省施工成本，提供一種適合復雜硬巖地質的隧道掘進機刀盤。

本實用新型的技術方案是：一種適合復雜硬巖地質的隧道掘進機刀盤，包括人孔、 保徑刀、邊刀、刮刀、鏟刀、正滾刀、中心滾刀以及噴水嘴，在刀盤的中央設有數組中心滾刀， 在中心滾刀的外圍設有數組正滾刀，在正滾刀的外圍設有沿刀盤外周均布的數組保徑刀、 邊刀、刮刀和鏟刀；在中心滾刀的外圍還設有人孔，在刀盤上的各處設有數個噴水嘴，其特 征在于，所述的中心滾刀采用小間距刀具；所述的保徑刀采用大小刀互換的刀箱結構。

所述的中心滾刀包括滾刀刀箱、滾刀刀具、滾刀軸承、滾刀固定裝置和軸承支塊， 滾刀刀具的兩端分別通過滾刀軸承連接在軸承支塊上，軸承支塊用滾刀固定裝置固定在滾 刀刀箱兩側的安裝凹槽內；所述的中心滾刀為雙聯結構或四聯結構，雙聯結構的中心滾刀 在一個滾刀刀箱內安裝兩組同軸的滾刀刀具；四聯結構的中心滾刀在一個滾刀刀箱內安裝 四組同軸的滾刀刀具；該滾刀刀具的刀號比所述的正滾刀的刀號小1-2個刀號，使得每一組 滾刀刀具之間的間距和直徑均小于普通滾刀刀具，為所述的小間距刀具。

所述的邊刀包括刀座、邊刀刀具、C型塊、長螺釘、短螺釘、楔形塊和墊片堵板，C型 塊通過短螺釘固定在刀座的安裝凹槽內的一側，邊刀刀具的刀軸的兩端設在C型塊的凹口 內，并用楔形塊壓在刀軸的一側，在楔形塊的下面設有墊片堵板，并用長螺釘將楔形塊和墊 片堵板相互夾緊；在擴挖時增加C型塊的凹口下部的厚度，使得所述刀軸的位置上移。

保徑刀的所述的大小刀互換的刀箱結構與邊刀的相同，該保徑刀刀箱在刀軸方向 與正常刀的刀箱相同；在刀體徑向方向的尺寸增加了一個刀號的距離，刀軸的位置與原刀 箱相同。

本實用新型的優點是：刀盤中心刀刀具可實現小刀間距，提高了中心刀的破巖效 率，與現有刀盤中心刀相比，無需改變現有刀盤結構，實現起來方便，減少換刀頻率，降低了 施工人員勞動強度，加快了施工進度，節約施工成本；保徑刀刀箱增大設計，在不增加刀盤 制作成本前提下可快速實現小擴挖量施工要求；而且能夠準確地控制擴挖量，對擴挖量的 適應性廣泛，擴挖量可以由小到大隨意變換，對周邊地層擾動小的前提下，順利實現曲線推 進、轉彎、糾偏等目的要求。

附圖說明

圖1是現有刀盤的前端結構布置示意圖；

圖2是本實用新型的前端結構布置示意圖；

圖3是圖2中P處的放大圖；

圖4是本實用新型雙聯結構的中心滾刀的正面結構示意圖；