[發明專利]變厚度全斷面巖石掘進機刀盤

有效

• 申請號: 201711204764.2
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107905802B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 張照煌;王磊;高青風
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 畢翔宇

本發明涉及全斷面巖石掘進機技術領域，尤其涉及一種變厚度全斷面巖石掘進機刀盤。該變厚度全斷面巖石掘進機刀盤采用邊緣支撐，令刀盤中心撓度為0，則根據刀盤中心厚度t₀與刀盤支撐處的厚度t₁的關系式得出t₀；其中，t₁通過采用現在等厚度全斷面巖石掘進機刀盤的刀盤厚度的確定方法進行確定或根據刀盤強度理論進行確定。本發明的目的在于提供變厚度全斷面巖石掘進機刀盤，以解決現有技術中存在的在全斷面巖石掘進機掘進作業時，刀盤變形均勻性差的技術問題。

技術領域

本發明涉及全斷面巖石掘進機技術領域，尤其涉及一種變厚度全斷面巖石掘進機刀盤。

背景技術

全斷面巖石掘進機(簡稱TBM)是技術密集程度較高的機、電、液一體的大型地下施工設備，主要用于巖石地質結構的鐵路、公路、水利水電引水導洞、地鐵及地下工程隧道掘進建筑施工。全斷面巖石掘進機可交替完成掘進、步進工作，并可實現掘進、出碴連續作業，將挖掘的碴石通過刀盤頭部送達皮帶輸送機，運出隧道。

目前，全斷面巖石掘進機上應用的都是等厚度刀盤，且刀盤前面為平面(又稱為平面刀盤)；其中，刀盤前面為刀盤遠離安裝面的表面。

全斷面巖石掘進機刀盤設計時，令作業的盤形滾刀的刀刃都在一個平面上以使每把盤形滾刀受力均勻一致；但實際上由于作業過程中，因刀盤受力和邊界條件的影響，刀盤變形并不均勻。變形大的區域盤形滾刀的貫入度小，破巖力亦小；而變形小的區域盤形滾刀的貫入度不僅大，其破巖力亦大，使得該區域盤形滾刀的壽命極大降低，嚴重影響全斷面巖石掘進機利用率。

因此，本申請針對上述問題提供一種新的變厚度全斷面巖石掘進機刀盤，以在全斷面巖石掘進機掘進作業時刀盤變形更加均勻，從而可以提高全斷面巖石掘進機的利用率。

發明內容

本發明的目的在于提供變厚度全斷面巖石掘進機刀盤，以解決現有技術中存在的在全斷面巖石掘進機掘進作業時，刀盤變形均勻性差的技術問題。

本發明提供的變厚度全斷面巖石掘進機刀盤，該刀盤采用邊緣支撐，令刀盤中心撓度為0，則該刀盤的刀盤中心厚度t₀與刀盤支撐處的厚度t₁的關系式為：

式中，

刀盤中心彎曲剛度E為刀盤材料楊氏模量，μ為刀盤材料泊松比，t₀為刀盤中心厚度；

q₀為刀盤面載荷；

R為刀盤半徑。

本發明的可選技術方案為，刀盤支撐處的厚度t₁，通過采用現在等厚度全斷面巖石掘進機刀盤的刀盤厚度的確定方法進行確定或根據刀盤強度理論進行確定。

本發明的可選技術方案為，刀盤單元體之單元塊的刀盤撓度w與刀盤單元體之單元塊的極徑r的關系式為：

式中，

t₀為刀盤的刀盤中心厚度；

t₁為刀盤支撐處的厚度；

刀盤中心彎曲剛度E為刀盤材料楊氏模量，μ為刀盤材料泊松比，t₀為刀盤中心厚度；

q₀為刀盤面載荷；

R為刀盤半徑。

本發明的可選技術方案為，以過刀盤單元體之單元塊的中心點的周向切線為矩軸，取平衡，得平衡關系式為：

式中：