[發明專利]一種刀圈外圓周開槽的TBM盤形滾刀

在審

• 申請號: 201910949945.0
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN110529133A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 張蒙祺;雷宇;周仲榮;李建斌;鄭靖;王戰江
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 51268 成都虹盛匯泉專利代理有限公司
• 代理人: 鐘玉巧<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開一種刀圈外圓周開槽的TBM盤形滾刀，包括刀圈、刀體、擋圈、軸承、剛性心軸、軸承端蓋和密封圈，刀圈通過擋圈固定在刀體上，刀體內接軸承，軸承端蓋和密封圈將軸承密封固定在剛性心軸，一種刀圈外圓周開槽的TBM盤形滾刀，使用一種新型破巖滾刀刀圈的結構；刀體與軸承、軸承端蓋裝配于軸之上，刀體與軸承端蓋之間用一個密封圈將其內部油液密封，刀體外圈有一臺階，用于定位刀圈；本發明能夠控制密實核形狀，改變應力分布以形成側向裂紋，有利于側向裂紋的產生和擴展，降低了破巖能耗，有效增強了破巖的能力，提高了破巖效率。

技術領域

本發明涉及隧道掘進施工機械技術領域，具體而言，涉及一種刀圈外圓周開槽的TBM盤形滾刀。

背景技術

盾構機(TBM)全名為盾構隧道掘進機，是一種隧道掘進的專業工程機械，具有先進、環保、高效等特點，因此廣泛運用于城市地鐵、鐵路、水利水電等工程隧道掘進施工作業中。

在掘進過程中，其關鍵作用的是TBM盤形滾刀。它安裝在刀盤面板上，沿刀盤徑向以不同的軌跡半徑布置。盤形滾刀刀圈是盤形滾刀的關鍵零件和易損耗零件，作業過程中直接與巖石發生接觸，依靠刀盤旋轉和推進時產生的擠壓力，盤形滾刀刀圈侵入巖石并使其破碎。

已有研究表明，拉應力在破巖過程中起主導作用；而目前已有的滾刀在巖石中主要產生的是壓應力，產生的拉應力比較少，因而破硬巖效率較低。所以有必要通過對刀圈結構進行設計，增大巖石內的拉應力，才能提高破巖效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種刀圈外圓周開槽的TBM盤形滾刀，其能夠根據TBM滾刀破巖機理和工況特性，在滾刀刀圈外圓周上開溝槽，改變在滾刀作用下巖石內部密實核和應力場的分布，增加側向拉應力，有利于多把滾刀之間側向裂紋的貫通及巖片剝落，以取代現有產生拉應力不足的刀圈結構。該設計結構尤其針對在高硬巖石掘進的情況，可以提高破巖和掘進效率。該設計結構簡單，對刀具成本影響較小。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種新型破巖滾刀刀圈的結構，其包括：刀圈、刀體、擋圈、軸承、剛性心軸、軸承端蓋和密封圈；刀圈的外圓周為非平整面，刀圈的外圓周面向內開設有凹陷式幾何結構以提高滾刀破巖效率，凹陷式幾何結構包括凹陷、溝槽或孔，刀體的外側呈臺階狀且刀圈的內圓周面卡在臺階處，擋圈將刀圈卡在刀體外側固定，刀體內接軸承，軸承端蓋和密封圈將軸承密封固定在剛性心軸。

在本發明較佳的實施例中，上述刀圈外圓周面為規則表面，規則表面是圓柱面或圓弧面。

在本發明較佳的實施例中，上述刀圈外圓周的溝槽或孔的數量為至少1個。

在本發明較佳的實施例中，上述剛性心軸設置有用于定位的軸肩，軸肩為剛性心軸的側面凸起設置形成，軸承端蓋與剛性心軸過盈配合，軸肩將軸承端蓋的一端卡住固定。

在本發明較佳的實施例中，上述軸承端蓋與刀體之間具有腔體空間，軸承置于腔體空間內。

在本發明較佳的實施例中，上述軸承為圓錐滾子軸承，軸承包括軸承外圈、軸承內圈和圓錐滾子，軸承內圈置于軸承端蓋的外側，軸承外圈固定在刀體內側，圓錐滾子置于軸承內圈和軸承外圈之間。

在本發明較佳的實施例中，上述刀體內側設置有放置軸承外圈的槽，軸承外圈卡入槽內，刀體外側設置有用于卡入擋圈的卡槽。

在本發明較佳的實施例中，上述刀圈與刀體過盈配合，刀圈的一側通過臺階定位，刀圈的另一側通過擋圈卡住。

一種刀圈外圓周開槽的TBM盤形滾刀，使用上述的新型破巖滾刀刀圈的結構。

本發明的有益效果是：