專利名稱：內(nèi)外側(cè)刃角不對稱盤形滾刀正刀圈的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于盤形滾刀設備，特別涉及一種在全斷面隧道掘進機(全斷面 巖石掘進機及盾構(gòu))刀盤上安裝的內(nèi)外側(cè)刃角不對稱盤形滾刀正刀圈。
背景技術：
目前全斷面隧道掘進機刀盤上的正刀和中心滾刀刃側(cè)面的幾何形狀為關于 其刀刃所在平面對稱，這種刀具在使用中磨損較快、消耗量也較大，需要經(jīng)常更 換，提高了施工成本。如何減少滾刀在施工中的磨損，提高滾刀的壽命是目前研 究的一項重要的課題。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對內(nèi)外側(cè)刃角對稱盤形滾刀正刀圈磨損快、壽命短的缺點，提 供了一種內(nèi)外側(cè)刃角不對稱盤形滾刀正刀圈，其特征在于，盤形滾刀正刀圈刃兩 側(cè)面關于其刀刃所在平面不對稱，其內(nèi)側(cè)刃角比外側(cè)刃角小2"角度。
所述"-arctan二，其中，r為盤形滾刀正刀圈半徑，《為盤形滾刀正刀圈在
刀盤上的安裝半徑。
本實用新型的有益效果為內(nèi)外側(cè)刃角不對稱設計不僅減小了盤形滾刀正刀 圈的側(cè)滑量，也增大了盤形滾刀正刀圈破巖自由面積，可有效降低盤形滾刀正刀 圈破巖時的消耗量，提高了盤形滾刀正刀圈壽命，還可有效降低盤形滾刀正刀圈 破巖時的能量消耗，初步估算可降低盤形滾刀正刀圈的消耗量20%左右，降低能 量消耗7%左右，提高全斷面隧道掘進機利用率。

圖1為本實用新型所述盤形滾刀正刀圈的軸截面示意圖；圖2 (a)為盤形滾刀正刀圈破巖點A速度分解主視圖； 圖2 (b)為盤形滾刀正刀圈破巖點A速度分解俯視圖。 圖中標號 1-盤形滾刀正刀圈。
具體實施方式

本實用新型提供了一種內(nèi)外側(cè)刃角不對稱盤形滾刀正刀圈，下面通過附圖說 明和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。 首先對各個參數(shù)的設定進行說明
盤形滾刀正刀圈刃角(rad); 盤形滾刀正刀圈半徑(mm); i/—盤形滾刀正刀圈厚度(mm); 3—盤形滾刀正刀圈刃角圓半徑(mm); i 一刀盤半徑(mm); —盤形滾刀正刀圈不平衡角(rad); 凡一盤形滾刀正刀圈在刀盤上的安裝半徑(mm); 《一盤形滾刀正刀圈接巖圓心角(rad); 爿一盤形滾刀正刀圈破巖刃上一點； A—點A所在極徑(mm); p,一與點A所在極徑對應的極角(rad); K,~~A點相對運動速度(m/s);
A點牽連運動速度矢量(m/s);
A點牽連運動速度矢量在平行于刀刃所在平面上的分量(m/s); 5—A點牽連運動速度矢量在垂直于刀刃所在平面上的分量(m/s);說 《—a點牽連運動速度分量^;在盤形滾刀正刀圈半徑方向上的分矢量
(m/s);
巧一A點牽連運動速度分量G在垂直于盤形滾刀正刀圈半徑方向的分矢量 (m/s);
圖2 (a)為盤形滾刀正刀圈破巖點A速度分解主視圖；圖2 (b)為盤形滾 刀正刀圈破巖點A速度分解俯視圖。某瞬時，安裝半徑為尺的盤形滾刀正刀圈 破巖點A侵入巖石的速度由牽連運動速度K和相對運動速度f組成。因相對運 動速度在盤形滾刀正刀圈破巖刃所在平面內(nèi)，因此，只考慮牽連運動速度。貝廿
將G進一步分解為E和E，得-
t = 4 sin《=& cos ^ sin《 因此，盤形滾刀正刀圈內(nèi)側(cè)(向著刀盤軸線的側(cè)面)的半刃角"的正切值為-
tana = ■
F"e sin
tan ^
KK《cosp,. sin《. sin《
由圖2 (b)所示幾何關系，得
r sin《
(i)
tanp,
尺
(2)
將式(2)代入式(1)，得
tan a =丄，艮卩a = arctan丄 尺 尺
(3)
此即盤形滾刀正刀圈破巖點侵入巖石的速度與豎直平面的夾角?？紤]盤形滾刀正 刀圈破碎巖石特點所需要的刃角-，則本實用新型所述盤形滾刀正刀圈刃形角參 見圖1。
根據(jù)破碎巖石狀況，若需盤形滾刀正刀圈刃角為^，則盤形滾刀正刀圈安裝半徑不同，其內(nèi)外側(cè)刃角是不等的。其中盤形滾刀正刀圈內(nèi)側(cè)刃角(向著刀盤轉(zhuǎn) 動軸線的側(cè)面)為盤形滾刀正刀圈的外側(cè)刃角(背著刀盤轉(zhuǎn)動.軸線的
側(cè)面)為^ + "。
實際使用中，考慮刀盤上盤形滾刀正刀圈的規(guī)格越少越好，也可以根據(jù)刀盤 直徑的不同將刀盤分成若干環(huán)域，此環(huán)域中各盤形滾刀正刀圈的規(guī)格相同。
權利要求1. 內(nèi)外側(cè)刃角不對稱盤形滾刀正刀圈，其特征在于，盤形滾刀正刀圈刃兩側(cè)面關于其刀刃所在平面不對稱，其內(nèi)側(cè)刃角比外側(cè)刃角小2α角度。
2. 根據(jù)權利要求l所述的內(nèi)外側(cè)刃角不對稱盤形滾刀正刀圈，其特征在于， 所述"arctan丄，其中，r為盤形滾刀正刀圈半徑，為盤形滾刀正刀圈在刀盤上的安裝半徑。
專利摘要本實用新型屬于盤形滾刀設備，特別涉及一種在全斷面隧道掘進機(全斷面巖石掘進機及盾構(gòu))刀盤上安裝的內(nèi)外側(cè)刃角不對稱盤形滾刀正刀圈。所述盤形滾刀正刀圈刃兩側(cè)面關于其刀刃所在平面不對稱，其內(nèi)側(cè)刃角比外側(cè)刃角小2α角度。本實用新型的內(nèi)外側(cè)刃角不對稱設計不僅減小了盤形滾刀正刀圈的側(cè)滑量，也增大了盤形滾刀正刀圈破巖自由面積，既可有效降低盤形滾刀正刀圈破巖時的消耗量，提高盤形滾刀正刀圈壽命，還可在破巖量相同的情況下有效降低破巖的能量消耗，初步估算可降低盤形滾刀正刀圈的消耗量20％左右，降低能量消耗7％左右，從而提高全斷面隧道掘進機利用率。
文檔編號E21D9/087GK201306170SQ200820124289
公開日2009年9月9日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權日2008年12月10日
發(fā)明者葉定海, 張照煌, 曹景華, 竇蘊平 申請人:華北電力大學