CN109139028B - 一种弧形切削的盾构机刀盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弧形切削的盾构机刀盘，解决了内凹型隧道管片切削面影响刀盘受力特性和外凸型管片刀盘定心的问题。本发明的刀盘面板的横切面为弧形结构；刀盘面板与中心回转轴连接；刀盘面板的中心处设有中心鱼尾刀，刀盘面板上设有先行撕裂刀，先行撕裂刀相切于刀盘面板的同心圆；刀盘面板上设有切刀，切刀相交于刀盘面板同心圆；先行撕裂刀和切刀均从刀盘面板的中心向刀盘面板的边沿方向降梯度设置。本发明采用弧形的刀盘面板结构及刀具设置方式，同时降梯度的刀高差保证刀具对内凹型隧道管片切削面分层次切削，提高切削效率；中心内凹式的中心鱼尾刀在盾构机掘进时起到定心作用，防止盾构机在联络通道接受端偏离设计路线。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机刀盘技术领域，特别是指一种弧形切削的盾构机刀盘。
背景技术
随着城市化进展迅速，地下空间得到了高强度开发利用，随之而来的是地下空间越发拥挤，地下工程施工要求越来越高，盾构法以其环境扰动小的优点在城市轨道交通建设中得到大规模应用，其联络通道施工往往采用冻结或者注浆加固后矿山法开挖修筑，该方法施工周期长、地层扰动大，对隧道结构及周边的建筑物造成影响较大。盾构法施工通过刀盘开挖切削的方式切削掘进，开挖过程中需破除左右两侧的盾构管片。常规平面刀盘不但空间占用大，而且在始发端掘进时，隧道管片切削面为内凹型，刀盘先切削隧道管片所在开挖面的周边位置，掘进一段距离后才能切削隧道管片开挖面中心位置,影响刀盘的受力特性及盾构机的掘进效率；当周边管片切削完成时，中心位置管片还未完成切削。未切削部分易在设备推进的作用下脱落成大块的“孤石”，不利于渣土的排除，影响掘进。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的内凹型隧道管片切削面影响刀盘受力特性和外凸型管片刀盘定心的问题，本发明提出了一种弧形切削的盾构机刀盘。
本发明的技术方案是：一种弧形切削的盾构机刀盘，包括刀盘面板，刀盘面板的横切面为弧形结构，便于刀盘钻进施工；刀盘面板与中心回转轴连接；刀盘面板的中心处设有中心鱼尾刀，刀盘面板上设有先行撕裂刀，先行撕裂刀相切于刀盘面板的同心圆；刀盘面板上设有切刀，切刀相交于刀盘面板的同心圆；先行撕裂刀和切刀均从刀盘面板的中心向刀盘面板的边沿方向降梯度设置，使刀盘上的刀具能够沿中心向外分层次切削管片，提高切削效率。
所述刀盘面板上设有弧形骨架，弧形骨架安装在中心回转轴上，弧形骨架为刀盘面板提供支撑力，并且弧形骨架为先行撕裂刀和切刀提供安装空间。
所述刀盘面板主要由弧形骨架组成，弧形骨架安装在中心回转轴上。弧形骨架为刀盘面板提供支撑力，并且弧形骨架为先行撕裂刀和切刀提供安装空间。
所述相邻的弧形骨架通过弧形辐条连接，弧形辐条提高弧形骨架的稳固性。
所述切刀沿弧形骨架的两侧设置，切刀的底部与弧形骨架可拆卸连接。
所述切刀的外侧设有边切刀，边切刀的底部与弧形骨架可拆卸连接。
所述刀盘面板上设有渣土喷口，刀盘面板的外周边上固定设有紧固环，紧固环进一步紧固刀盘面板的整体结构。
所述刀盘面板的中心处设有刀盘端盖，刀盘端盖后部与中心回转轴连接；中心鱼尾刀设在刀盘端盖上，中心鱼尾刀设计为中心内凹的弧形结构，保证刀盘与切削管片接触点处的中心鱼尾刀的数量不小于两个，进而使中心鱼尾刀对盾构机掘进时起到定心作用。
所述在弧形骨架上设有先行撕裂刀，先行撕裂刀的底部与弧形骨架可拆卸连接。
所述在弧形辐条上设有先行撕裂刀，先行撕裂刀的底部与弧形辐条可拆卸连接。
本发明的有益效果：1、通过设计为弧形的刀盘面板结构及刀具设置方式，使得盾构机开挖时大大减少了刀盘占用的空间；
2、通过设计为弧形的刀盘面板结构及刀具设置方式，使得盾构机在始发端施工时，能够逐渐增加刀盘与需要切除管片的接触面积，避免刀盘先切削管片两侧；
3、刀具采用沿刀盘运动轨迹降梯度设计刀高差，盾构机刀盘切削凹型隧道管片时，刀盘上的刀具能够沿中心向外分层次切削管片，提高切削效率；
4、刀盘中心采用中心内凹式设计中心鱼尾刀，盾构机刀盘切削凸型隧道管片时，能够保证刀盘上的中心鱼尾刀与切削管片接触点数量不小于两个，使中心鱼尾刀对盾构机掘进时起到定心作用，防止盾构机在联络通道接受处偏离设计路线。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明的刀盘正面图；
附图2为图1的剖视图；
附图3为图1的中心鱼尾刀设计图；
附图4为联络通道的始发端刀盘开挖状态图；
附图5为联络通道的接受端刀盘开挖状态图；
图中：1-刀盘面板，101-中心回转轴，102-弧形骨架，2-刀盘端盖，3-弧形辐条，4-中心鱼尾刀，5-先行撕裂刀，6-切刀，7-边刮刀；8-渣土喷口，9-始发端掌子面切削管片，10-接受端掌子面切削管片，11、紧固环，X-刀具轨迹梯度刀高差，Y-中心鱼尾刀中心位置与管片外径差。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，实施例1：一种弧形切削的盾构机刀盘，包括刀盘面板1，刀盘面板1的横切面为弧形结构，便于刀盘钻进施工；刀盘面板1与中心回转轴101连接；刀盘面板1的中心处设有中心鱼尾刀4，刀盘面板1上设有先行撕裂刀5，先行撕裂刀5相切于刀盘面板1的同心圆，所有的先行撕裂刀5组合成弧形的切削轨迹，弧形切削轨迹的直径以所要切削的隧道管片内径为基准；刀盘面板1上设有切刀6，切刀6相交于刀盘面板1的同心圆；先行撕裂刀5和切刀6均从刀盘面板1的中心向刀盘面板1的边沿方向降梯度设置，使刀盘上的刀具能够沿中心向外分层次切削管片，提高切削效率。
进一步，刀盘面板1的中心处设有刀盘端盖2，刀盘端盖2后部与中心回转轴101连接；中心鱼尾刀4设在刀盘端盖2上，中心鱼尾刀4设计为中心内凹的弧形结构，保证中心鱼尾刀4与切削管片接触点的数量不小于两个，进而使中心鱼尾刀4对盾构机掘进时起到定心作用，防止盾构机在联络通道接受处偏离设计路线。
工作原理：进行联络通道施工时，盾构机通过中心回转轴101驱动刀盘面板1进行旋转，由于刀盘面板1为外凸状的弧形结构，如图4所示，当刀盘面板1与始发端掌子面切削管片9接触时，刀盘面板1上降梯度设置的先行撕裂刀5和切刀6对始发端掌子面切削管片9的实现分层次逐渐切削管片；如图5所示，当刀盘面板1与接收端掌子面切削管片10接触时，由于中心鱼尾刀4中心内凹设置，故中心鱼尾刀4上至少有两点与接受端掌子面切削管片10同时接触，进而使中心鱼尾刀4对盾构机掘进时产生定心作用，防止盾构机在联络通道接受端掘进时偏离设计路线。
实施例2：一种弧形切削的盾构机刀盘，一种弧形切削的盾构机刀盘，包括刀盘面板1，刀盘面板1的横切面为弧形结构，便于刀盘钻进施工；刀盘面板1上设有弧形骨架102，弧形骨架102为十字形，弧形骨架102上设有先行撕裂刀5，先行撕裂刀5的底部与弧形骨架102通过螺栓连接，弧形骨架102安装在中心回转轴101上，弧形骨架102为刀盘面板1提供支撑力，相邻的弧形骨架102通过弧形辐条3连接，弧形辐条3提高弧形骨架102的稳固性，弧形辐条3上设有先行撕裂刀5，先行撕裂刀5的底部与弧形辐条3通过螺栓连接；切刀6沿弧形骨架102的两侧设置，切刀6的外侧设有边切刀7，切刀6和边切刀7的底部与弧形骨架102螺栓连接，刀盘面板1上设有渣土喷口8，刀盘面板1的外周边上固定设有紧固环11，紧固环11进一步紧固刀盘面板1的整体结构。其它结构、工作原理与实施例1相同。
实施例3：一种弧形切削的盾构机刀盘，包括刀盘面板1，刀刀盘面板1的横切面为弧形结构，便于刀盘钻进施工；刀盘面板1主要由弧形骨架102组成，弧形骨架102为十字形，弧形骨架102安装在中心回转轴101上。弧形骨架102为刀盘面板1提供支撑力，并且弧形骨架102为先行撕裂刀5和切刀6提供安装空间。其它结构、工作原理与实施例2相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种弧形切削的盾构机刀盘，包括刀盘面板（1），其特征在于：刀盘面板（1）的横切面为弧形结构；刀盘面板（1）与中心回转轴（101）连接；刀盘面板（1）的中心处设有中心鱼尾刀（4），刀盘面板（1）上设有先行撕裂刀（5），先行撕裂刀（5）相切于刀盘面板（1）的同心圆；刀盘面板（1）上设有切刀（6），切刀（6）相交于刀盘面板（1）的同心圆；先行撕裂刀（5）和切刀（6）均从刀盘面板（1）的中心向刀盘面板（1）的边沿方向降梯度设置；
刀盘面板（1）的中心处设有刀盘端盖（2），刀盘端盖（2）后部与中心回转轴（101）连接，中心鱼尾刀（4）设在刀盘端盖（2）上，中心鱼尾刀（4）设计为中心内凹的弧形结构。
2.如权利要求1所述的弧形切削的盾构机刀盘，其特征在于：刀盘面板（1）上设有弧形骨架（102），弧形骨架（102）安装在中心回转轴（101）上。
3.如权利要求1所述的弧形切削的盾构机刀盘，其特征在于：刀盘面板（1）主要由弧形骨架（102）组成，弧形骨架（102）安装在中心回转轴（101）上。
4.如权利要求2或3所述的弧形切削的盾构机刀盘，其特征在于：相邻的弧形骨架（102）通过弧形辐条（3）连接。
5.如权利要求4所述的弧形切削的盾构机刀盘，其特征在于：切刀（6）沿弧形骨架（102）的两侧设置，切刀（6）的底部与弧形骨架（102）可拆卸连接。
6.如权利要求5所述的弧形切削的盾构机刀盘，其特征在于：切刀（6）的外侧设有边切刀（7），边切刀（7）的底部与弧形骨架（102）可拆卸连接。
7.如权利要求4所述的弧形切削的盾构机刀盘，其特征在于：刀盘面板（1）上设有渣土喷口（8），刀盘面板（1）的外周边上固定设有紧固环（11）。
8.如权利要求2或3所述的弧形切削的盾构机刀盘，其特征在于：在弧形骨架（102）上设有先行撕裂刀（5），先行撕裂刀（5）的底部与弧形骨架（102）可拆卸连接。
9.如权利要求4所述的弧形切削的盾构机刀盘，其特征在于：在弧形辐条（3）上设有先行撕裂刀（5），先行撕裂刀（5）的底部与弧形辐条（3）可拆卸连接。
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