一種具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤制造技術

本發明專利技術公開了一種具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤，在傳統的刀盤上增設若干能夠對巖石施加沖擊載荷的液壓沖擊組件；所述液壓沖擊組件在刀盤上對稱布置，包括滾刀、滾刀刀架、支撐座、沖擊液壓油缸以及沖擊導向塊，安裝有滾刀的滾刀刀架設置在刀盤上的滾刀刀架安裝孔內，并可沿安裝孔中心軸線移動；刀盤的背面與安裝孔位置對應處固定安裝有支撐座；滾刀刀架底端固定安裝有沖擊導向塊；支撐座上對應設有導向孔；沖擊導向塊滑動配合在所述導向孔內；支撐座內安裝有沖擊液壓油缸。本發明專利技術將帶有沖擊功能的液壓沖擊組件與傳統滾刀相結合，在破巖過程中充分利用沖擊功能，能夠有效解決刀盤掘不動、卡死等問題，提高了刀盤的地質適應性能力。

Full face rock boring machine cutter head with impact function

The invention discloses a TBM cutter with impact function, adding some components of hydraulic shock can impact load is applied to the rock in the traditional cutter; the hydraulic impact on the cutterhead layout of symmetrical components, including hob, hob cutter, hydraulic cylinder supporting seat, shock and impact oriented block installing frame of hob hob arbor is arranged on the hob cutter mounting hole, and can be installed along the central axis corresponding to the moving hole; the back cutter and the mounting hole fixed with a supporting seat; hob arbor bottom end is fixed with the impact of a guide block; the supporting seat is correspondingly provided with a guide hole impact; guide block sliding on the guide hole; the supporting seat is installed in the hydraulic shock. The hydraulic shock component of the invention with impact function and traditional hob combination to make full use of the impact function in the rock breaking process, which can effectively solve the cutter digging up and seizing problems, improve the ability of geological adaptability of cutter.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于全斷面巖石掘進機掘進
，尤其涉及一種具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤。
技術介紹
近年來，在高速鐵路、城市地鐵、礦山開采等大型工程建設中，全斷面巖石掘進機憑借其環保、自動化程度高、地質適應性強等諸多優點而得到廣泛地使用。這種掘進方法相對于初始的人工鉆爆法而言，在機械化程度方面、勞動生產率方面、安全性方面都有很大程度上的提升。而在掘進過程中，刀盤是全斷面巖石掘進機最主要的部件之一，它肩負著掘進開挖、支撐掌子面的功能，是所有破巖刀具的安裝載體。刀盤所受的載荷是典型的隨機載荷，承受大扭矩、大推力和隨機突變的沖擊載荷，在隨機載荷作用下，刀盤的振動表現為受迫彈性體的隨機扭轉振動和橫向振動。所以刀盤的工作條件極其惡劣，受力情況十分復雜，刀盤的合理設計對提高掘進速率、刀盤壽命、刀具壽命和刀盤大軸承壽命，降低挖掘成本等具有重要作用。由于開挖環境惡劣，有時候遇到前方特硬巖層導致刀盤掘不動甚至卡死現象屢見不鮮，從而影響了刀盤的掘進效率及掘進可靠性，因此如何解決掘進過程中刀盤掘不動甚至卡死的問題是目前亟待解決的一個問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤，該刀盤將帶有沖擊功能的液壓沖擊組件與傳統滾刀相結合，在破巖過程中充分利用沖擊功能，能夠有效解決刀盤掘不動、卡死等問題，提高了刀盤的地質適應性能力。為解決上述技術問題，本專利技術所提供的一種具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤，在傳統的刀盤上還設有若干能夠對巖石施加沖擊載荷的液壓沖擊組件；所述液壓沖擊組件在刀盤上對稱布置。所述液壓沖擊組件位于過刀盤中心的若干個主梁上，并且與這些若干個主梁上的傳統滾刀交替排布。所述液壓沖擊組件包括滾刀、滾刀刀架、支撐座、沖擊液壓油缸以及沖擊導向塊，刀盤上開設有滾刀刀架安裝孔，安裝有滾刀的滾刀刀架設置在安裝孔內，并可沿安裝孔中心軸線移動；所述刀盤的背面與安裝孔位置對應處固定安裝有支撐座；所述支撐座內安裝有沖擊液壓油缸；所述滾刀刀架底端固定安裝有沖擊導向塊；所述支撐座上與沖擊導向塊位置對應處設有導向孔；所述沖擊導向塊滑動配合在所述導向孔內；當高壓油進入沖擊液壓油缸的無桿腔時，液壓油缸中的活塞桿撞擊沖擊導向塊，從而使滾刀對巖石產生沖擊作用，當高壓油進入沖擊液壓油缸的有桿腔時，此時活塞桿向上運動，滾刀退回復位。如遇到局部硬巖層導致刀盤掘不動或卡死情況，首先保持原有刀盤推力不變，扭矩設定為脫困扭矩，然后啟動沖擊油缸，根據硬巖層的硬度或刀盤卡死狀況適當設定沖擊載荷、沖擊次數以及沖擊頻率等參數，通過設定的參數傳到控制系統從而控制沖擊液壓油缸，從而使得帶沖擊功能的滾刀對硬巖層進行沖擊破巖，當沖擊次數達到預設定時，控制系統會同時緩慢轉動刀盤，并且適當增加刀盤推力，最終實現刀盤脫困。本專利技術的優點在于：在傳統刀盤上通過增加能夠對巖石施加沖擊載荷的液壓沖擊組件，打破了傳統的破巖模式；通過帶沖擊功能的滾刀與傳統滾刀相結合的破巖模式，使得破巖效率大大提高，面對工程上的刀盤掘不動以及刀盤易卡死等工程問題又多了一條解決途徑；與現有的刀盤相比，液壓沖擊組件安裝時無需改變現有刀盤的整體結構，而且實現起來方便，加工簡單，整個結構緊湊，安裝方便；液壓沖擊組件布置在刀盤的若干個主梁上，并且與這若干個主梁上的傳統滾刀交替排布，這樣不僅有利于整個刀盤的受力均衡，還能促進渣土的排出。附圖說明圖1為本專利技術的整體布局示意圖；圖2為本專利技術的俯視圖；圖3為本專利技術的剖視圖；圖4為本專利技術中沖擊液壓油缸端蓋的剖視圖；圖5為本專利技術中滾刀刀架右視圖；其中：1-刀盤；11-滾刀刀架安裝孔；2-傳統滾刀；3-液壓沖擊組件；31-滾刀刀架；32-滾刀；33-沖擊導向塊；34-沖擊液壓油缸；341-活塞桿；342-端蓋；35-支撐座；36-高剛度彈簧；37-楔形塊。具體實施方式下面將結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步的說明。如圖1和2所示，本專利技術所提供的全斷面巖石掘進機刀盤，在傳統的刀盤1上除安裝有若干傳統滾刀2外，還設有若干能夠對巖石施加沖擊載荷的液壓沖擊組件3，這些液壓沖擊組件3在刀盤上對稱布置，本實施例中，根據有限元仿真模型、刀具載荷以及刀間距等相關參數進行優化布局，液壓沖擊組件3布置在刀盤的若干個主梁上，并且與這若干個主梁上的傳統滾刀2交替排布，這樣不僅有利于整個刀盤的受力均衡，還能促進渣土的排出。在刀盤的若干個主梁上，滾刀與滾刀之間相隔的距離稱為安裝間隙，液壓沖擊組件與傳統滾刀安裝間隙參考如下公式：d=Dn1+n2]]>其中d為間隙，D為刀盤直徑，n1為傳統滾刀個數，n2為液壓沖擊組件個數。如圖3-圖5所示，所述液壓沖擊組件3包括滾刀32、滾刀刀架31、支撐座35、沖擊液壓油缸34以及沖擊導向塊33，刀盤上開設有滾刀刀架安裝孔11，安裝有滾刀32的滾刀刀架31設置在安裝孔11內，并可沿安裝孔11中心軸線移動；本實施例中滾刀32與滾刀刀架31采用楔形塊37和螺紋組合固定；所述刀盤1的背面與安裝孔11位置對應處固定安裝有支撐座35；所述滾刀刀架31底端固定安裝有沖擊導向塊33；所述支撐座35內安裝有沖擊液壓油缸34，當高壓油進入沖擊液壓油缸34的無桿腔時，沖擊液壓油缸34中的活塞桿341撞擊沖擊導向塊33，從而使滾刀32對巖石產生沖擊作用，當高壓油進入沖擊液壓油缸34的有桿腔時，此時活塞桿341向上運動，滾刀由于巖石的壓力退回復位，為避免相互碰撞沖擊產生噪音及火花，所述沖擊導向塊33為設計成圓形的橡膠塊。如圖3所示，在所述支撐座35上設有若干供螺栓穿裝的通孔，所述滾刀刀架31上對應設有螺紋沉孔，所述支撐座35與滾刀刀架31通過穿裝在所述通孔和螺紋沉孔上的螺栓實現連接，在所述支撐座35與所述滾刀刀架31之間套裝有在所述螺栓上的高剛度彈簧37，所述高剛度彈簧36一端與螺紋沉孔臺階面連接，另一端與支撐座35頂面相接；在支撐座35外圍還設有擋板，防止巖渣掉入支撐座35內。如圖3所示，所述沖擊液壓油缸34呈法蘭式，在法蘭端部開有多個內孔，方便與支撐座35的底板內壁螺栓固定連接，便于組裝；沖擊液壓油缸34下端有個端蓋342，所述端蓋342上設有一中心通孔，在所述中心通孔的內壁上設有多圈環形的密封槽；活塞桿341的一端從所述端蓋342中伸出，并正對所述沖擊導向塊33，并與端蓋上的密封槽密封，沖擊液壓油缸34與端蓋342采用螺栓固定連接；端蓋342采用多層密封設計，可以防止液壓缸的液壓油泄漏；當刀盤1向巖石方向推進，沖擊液壓油缸34的液壓油路關閉時，帶沖擊功能的滾刀刀架31與支撐座35之間的高剛度彈簧36壓縮一定長度，使得帶沖擊功能的滾刀32與傳統滾刀2的高度差為零，這時候破巖效果沒有區別；當高壓油進入沖擊液壓油缸34的無桿腔時，此時活塞桿341迅速向下運動，活塞桿341撞擊沖擊導向塊33，由于滾刀刀架31與支撐座35之間的高剛度彈簧36已經壓縮了一段長度存儲了部分勢能，從而沖擊導向塊33的突然向下運動會使得高剛度彈簧36的部分能量釋放并讓滾刀32迅速向下運動，形成一個沖擊過程，這樣滾刀32對巖石的作用就從單純的靜壓載荷再疊加一個沖擊載荷；當高壓油進入沖擊液壓油缸34的有桿腔時，此時活塞桿341向上運動，滾刀由于巖石的壓力又會使得滾刀刀架31與支撐座35之間本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤，其特征在于：在傳統的刀盤(1)上還設有若干能夠對巖石施加沖擊載荷的液壓沖擊組件(3)；所述液壓沖擊組件(3)在刀盤(1)上對稱布置。

【技術特征摘要】
1.一種具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤，其特征在于：在傳統的刀盤(1)上還設有若干能夠對巖石施加沖擊載荷的液壓沖擊組件(3)；所述液壓沖擊組件(3)在刀盤(1)上對稱布置。2.根據權利要求1所述的具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤，其特征在于：所述液壓沖擊組件(3)位于過刀盤中心的若干條主梁上，并且與這些若干條主梁上的傳統滾刀(2)交替排布。3.根據權利要求1或2所述的具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤，其特征在于：所述液壓沖擊組件(3)包括滾刀(32)、滾刀刀架(31)、支撐座(35)、沖擊液壓油缸(34)以及沖擊導向塊(33)，刀盤(1)上開設有滾刀刀架安裝孔(11)，安裝有滾刀(32)的滾刀刀架(31)設置在安裝孔內，并可沿安裝孔中心軸線移動；所述刀盤(1)的背面與安裝孔位置對應處固定安裝有支撐座(35)；所述滾刀刀架(31)底端固定安裝有沖擊導向塊(33)；所述支撐座(35)內安裝有沖擊液壓油缸(34)，當高壓油進入沖擊液壓油缸(34)的無桿腔時，液壓油缸中的活塞桿(341)撞擊沖擊導向塊(33)，從而使滾刀(32)對巖石產生沖擊作用，當高壓油進入沖擊液壓油缸(34)的有桿腔時，滾刀(32)在巖石壓力作用下退回復位。4.根據權利要求3所述的具有沖擊功能的全斷面巖石掘進機刀盤...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏毅敏，易亮，譚青，張旭輝，史余鵬，林賚貺，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：湖南;43