[發(fā)明專利]一種自動(dòng)力防偏磨盾構(gòu)滾刀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011279733.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112302671B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩杰;張曉平;許丹;唐少輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D9/08
• 分類號(hào): E21D9/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王杰

本發(fā)明涉及一種自動(dòng)力防偏磨盾構(gòu)滾刀，包括刀軸、刀體和安裝于刀體上的刀圈，還包括安裝于刀軸中部的承力裝置以及對(duì)稱安裝于承力裝置兩端的防偏磨裝置；刀體安裝于承力裝置與防偏磨裝置的外圈；承力裝置包括滾輪和第一軸承，滾輪安裝于刀軸上并能隨刀軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，第一軸承安裝于滾輪上、位于滾輪與刀體之間；防偏磨裝置包括彈性件、棘爪和棘輪，彈性件一端與刀軸固定連接、另一端與棘爪固定連接，棘輪安裝于刀體內(nèi)并能隨刀體同步轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪的內(nèi)緣設(shè)置與棘爪適配的齒形凹槽。本發(fā)明在承力裝置兩端設(shè)置防偏磨裝置，有效避免了滾刀發(fā)生偏磨現(xiàn)象，延長(zhǎng)滾刀切削壽命，減少換刀次數(shù)，避免了由于滾刀偏磨而造成的刀圈損壞等事故，有效減少了工程成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下工程施工應(yīng)用的盾構(gòu)刀具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)力防偏磨盾構(gòu)滾刀。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)隧道工程急劇增多，盾構(gòu)法以其機(jī)械化程度高、掘進(jìn)速度快、適應(yīng)能力強(qiáng)、安全高效等特點(diǎn)而成為隧道工程施工的主要方法。滾刀作為地層開(kāi)挖的承擔(dān)者，直接反映著機(jī)械--土/巖層的適配性，而滾刀能否正常進(jìn)行切削作業(yè)直接影響著施工效率及成本。正常情況下，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，滾刀在掌子面提供的摩擦力作用下沿刀軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)，發(fā)生均勻磨損，滾刀圓周磨損程度大致相同，當(dāng)磨損值較大時(shí)即需進(jìn)行刀具更換維修。然而，在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)在軟硬不均或較軟地層掘進(jìn)過(guò)程中常常由于土體過(guò)軟而無(wú)法為滾刀提供足夠的自轉(zhuǎn)摩擦動(dòng)力，而土體進(jìn)入刀箱也易卡死滾刀，從而使得滾刀在某一/幾個(gè)方向磨損值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他方向，即發(fā)生滾刀偏磨。滾刀偏磨更換刀具時(shí)，刀圈與均磨時(shí)相比整體磨損體積較小，滾刀切削壽命大大縮短，同時(shí)滾刀偏磨時(shí)常常磨損值較大，往往伴隨有刀圈掉落、刀體磨損等諸多現(xiàn)象，降低盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)效率，提高施工成本，影響施工進(jìn)度。

現(xiàn)有技術(shù)中，常常通過(guò)在滾刀刀圈鑲?cè)敫邚?qiáng)度耐磨刀齒，掘進(jìn)時(shí)通過(guò)刀齒增大滾刀與軟土地層的摩擦力，從而確保滾刀進(jìn)行自轉(zhuǎn)，然而鑲齒滾刀的鑲齒材料一般為鎳鈷合金等高強(qiáng)合金，價(jià)格高昂，工藝復(fù)雜，同時(shí)在軟硬不均地層掘進(jìn)過(guò)程中，隨著刀齒裸露程度的增大，極易發(fā)生掉齒現(xiàn)象，不利于盾構(gòu)掘進(jìn)，同時(shí)鑲齒滾刀常常出現(xiàn)由于石塊、孤石撞擊而使得刀圈變形，無(wú)法進(jìn)行自轉(zhuǎn)，發(fā)生嚴(yán)重偏磨，影響滾刀正常切削工作。

鑒于現(xiàn)存的盾構(gòu)機(jī)滾刀存在上述缺陷，難以確實(shí)防止?jié)L刀發(fā)生偏磨從而保障滾刀正常完成切削工作。因此，有必要開(kāi)發(fā)出具有較好防偏磨效果的自動(dòng)力防偏磨盾構(gòu)滾刀。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)滾刀容易發(fā)生偏磨的問(wèn)題，提供一種實(shí)用性高、適用范圍廣、防偏磨性能好的自動(dòng)力防偏磨盾構(gòu)滾刀，它能夠減少實(shí)際施工中滾刀偏磨現(xiàn)象，改善滾刀性能，延長(zhǎng)滾刀切削壽命。

本發(fā)明為解決上述提出的技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

一種自動(dòng)力防偏磨盾構(gòu)滾刀，包括刀軸、刀體和安裝于所述刀體上的刀圈，還包括安裝于所述刀軸中部的承力裝置以及對(duì)稱安裝于所述承力裝置兩端的防偏磨裝置；所述刀體安裝于承力裝置與防偏磨裝置的外圈；所述承力裝置包括滾輪和第一軸承，所述滾輪安裝于所述刀軸上并能隨刀軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一軸承安裝于滾輪上、位于滾輪與刀體之間；所述防偏磨裝置包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的彈性件、棘爪和棘輪，所述彈性件一端與刀軸固定連接、另一端與棘爪固定連接，棘輪固定安裝于所述刀體內(nèi)并能隨刀體同步轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪的內(nèi)緣設(shè)置與棘爪適配的齒形凹槽；當(dāng)棘輪角速度大于刀軸角速度時(shí)，棘爪在棘輪作用下收縮，彈性件處于壓縮狀態(tài)；而當(dāng)棘輪角速度小于刀軸角速度時(shí)，棘爪在彈性件作用下外伸，與棘輪的齒形凹槽咬合，帶動(dòng)棘輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以避免滾刀出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象。

上述方案中，所述彈性件與棘爪沿所述刀軸的周向均勻設(shè)置多組。

上述方案中，所述刀軸包括位于刀體內(nèi)部的支承段和外露的夾持端，所述支承段的橫截面為正N邊形，N＝4～8，正N邊形支承段的每一個(gè)側(cè)面都設(shè)置一組彈性件與棘爪；夾持端與外部動(dòng)力機(jī)構(gòu)相連。

上述方案中，所述支承段的橫截面為正六邊形。