專利名稱：一種可更換刀片式盾構(gòu)機(jī)用中心刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于掘進(jìn)機(jī)械配件，具體涉及一種盾構(gòu)機(jī)刀具。
背景技術(shù)：
目前盾構(gòu)機(jī)在地下工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，刀盤裝置作為盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，將直接影響盾構(gòu)機(jī)的性能和效率。刀盤上各種刀具的合理選型與布局是刀盤設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮的重要內(nèi)容。中心刀作為盾構(gòu)機(jī)位于最前端的刀具，其使用壽命對(duì)整個(gè)刀盤系統(tǒng)有著非常重要的作用。而中心刀的使用壽命與其自身的結(jié)構(gòu)形式和安裝方法有著直接的關(guān)系。在現(xiàn)有的盾構(gòu)機(jī)刀盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，所采用的中心刀一般焊接在盾構(gòu)機(jī)的底板上， 通過(guò)螺栓連接與盾構(gòu)機(jī)上其他刀具共同完成掘進(jìn)工作。而中心刀的結(jié)構(gòu)形式一般為魚尾形，多采用兩個(gè)刀臂，一字排開(kāi)，以刀盤中心線為對(duì)稱軸，形成軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)；目前，也有相關(guān)領(lǐng)域的工作人員提出了較為穩(wěn)定刀臂成“Y”形的新型結(jié)構(gòu)。但目前多數(shù)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備所采用中心刀刀臂連接形式為焊接，即屬于不可拆卸連接，造成了刀片的不可更換，這就對(duì)中心刀上的合金材料性能有非常高的要求；在刀臂不平衡磨損的情況下，如果不對(duì)刀具磨損進(jìn)行修正，將導(dǎo)致中心刀各個(gè)刀臂擴(kuò)散性磨損加劇，對(duì)整個(gè)刀盤系統(tǒng)甚至掘進(jìn)系統(tǒng)造成重大影響；如果對(duì)整個(gè)刀具進(jìn)行更換，必然會(huì)加大施工成本，造成資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理、可更換刀片式的盾構(gòu)機(jī)用中心刀。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種可更換刀片式盾構(gòu)機(jī)用中心刀，包括刀片座、中心刀塊和三個(gè)邊刀片，所述刀片座上設(shè)置有中心刀塊定位柱和三個(gè)刀架，定位柱的中部設(shè)置有中心刀塊定位孔，中心刀塊的底部固定連接于刀片座上，在定位柱的端部固定連接有錐形凸臺(tái)，錐形凸臺(tái)上設(shè)置有內(nèi)孔，凸臺(tái)內(nèi)孔和中心刀塊定位孔的尺寸與中心刀塊的尺寸相互配合；三個(gè)刀架設(shè)置于中心刀塊定位柱的周邊，每個(gè)刀架上開(kāi)設(shè)有固定連接邊刀片的槽縫，三個(gè)邊刀上均設(shè)置有定位孔，分別通過(guò)螺栓固定連接在三個(gè)刀架的槽縫內(nèi)，由邊刀片和刀架構(gòu)成的三個(gè)刀臂，相互之間成120°夾角。作為優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的中心刀，中心刀塊的截面為矩形，中心刀塊定位孔和錐形凸臺(tái)內(nèi)孔的截面均為矩形；在中心刀塊頂端固定有硬質(zhì)合金塊，在中心刀塊頂端未固定硬質(zhì)合金塊部分的表面、刀架前端以及凸臺(tái)外表面均設(shè)置有耐磨層；在中心刀塊的底部中心處設(shè)置有螺紋孔，在刀片座上加工有與定位柱同軸的定位孔，通過(guò)螺釘將中心刀塊連接定位在刀片座上。本發(fā)明的刀具一方面使各個(gè)刀臂受力均勻，工作阻力小，有效地提高了中心刀抗磨損、抗震動(dòng)、抗沖擊的性能，具有使用壽命長(zhǎng)、承載穩(wěn)定、高效掘進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)；另外一方面，將傳統(tǒng)的固定式刀臂分解為可拆卸的兩部分，使得磨損刀片的及時(shí)更換成為可能，有效地控制了磨損的擴(kuò)散，避免了資源的浪費(fèi)，具有維持穩(wěn)定承載、經(jīng)濟(jì)性好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于一般的中心刀具有更廣泛的應(yīng)用前景。


圖1-1 1-2為本發(fā)明設(shè)計(jì)裝配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2為本發(fā)明邊刀片(焊接硬質(zhì)合金塊之后)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖3-1 3-2為本發(fā)明中心刀塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖4-1 4-2為本發(fā)明刀片座的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖5-1 圖5-3為本發(fā)明刀片座的俯視圖、正視圖、仰視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)及具體實(shí)施作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明提供一種可更換刀片式中心刀主要由刀片座1、刀片(包括邊刀片2和中心刀塊8)和硬質(zhì)合金塊(邊刀片硬質(zhì)合金塊12和中心刀塊硬質(zhì)合金塊14)三部分組成。硬質(zhì)合金塊通過(guò)特殊焊接連接在刀片上，形成不可拆卸焊接，具有很高的抗沖擊、抗磨損和抗震動(dòng)性能。一方面，在邊刀片11上加工有若干定位孔13，通過(guò)螺栓連接(如附圖所示零件螺栓3、墊片4、螺母5以及螺栓連接孔21)將邊刀片定位在刀片座的相應(yīng)刀架18上，形成刀臂。三個(gè)刀臂互成夾角120°均勻地分布在圓周上，這樣的結(jié)構(gòu)形式具有較強(qiáng)的承載穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)整個(gè)刀盤掘進(jìn)效率的提高也有很大的幫助。對(duì)整個(gè)中心刀而言，焊接有硬質(zhì)合金塊的邊刀片就成為可更換的組件。另一方面，中心刀塊15較以往不同的是，它的截面被加工成矩形，與刀片座上安裝位置20相對(duì)應(yīng)，這樣的形狀對(duì)于中心刀塊的周向定位起到了很好的作用。在中心刀塊的頂端焊接有硬質(zhì)合金塊，屬于不可拆卸連接，可以承受較大的沖擊，頂端局部受力較為均勻，抗磨損性能有很大的提高。在中心刀塊的底部中心加工有螺紋孔16，通過(guò)螺釘連接(如圖示螺釘9、墊片10及定位孔19)定位在刀片座上，定位準(zhǔn)確性較高。為了加強(qiáng)中心刀塊的穩(wěn)定性，以及避免渣土在前端的滯留，加工錐形凸臺(tái)7，凸臺(tái)中心加工有截面為矩形的周向定位孔，周向加工有用于螺釘連接(如圖示螺釘6與螺紋孔22)的軸向定位孔。凸臺(tái)直接連接到刀片座上，固定在中心刀塊的外周，中心刀塊的剛度進(jìn)一步提高。中心刀所有零件裝配到刀片座上之后，將該中心刀通過(guò)定位孔17連接到刀盤上，隨著刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，完成中心刀的掘進(jìn)工作。當(dāng)檢測(cè)到中心刀的磨損較為嚴(yán)重需要更換時(shí)，只需造成磨損加劇的相應(yīng)刀片進(jìn)行拆卸更換。本發(fā)明在中心刀塊8頂端未固定硬質(zhì)合金塊14部分的表面、刀架前端以及凸臺(tái)7外表面還均覆蓋有耐磨層。本中心刀掘進(jìn)過(guò)程中穩(wěn)定性較好， 抗沖擊、抗磨損性能較高，刀片的更換容易操作，避免了資源的浪費(fèi)，節(jié)省了施工的成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種可更換刀片式盾構(gòu)機(jī)用中心刀，包括刀片座、中心刀塊和三個(gè)邊刀，其特征在于，所述刀片座上設(shè)置有中心刀塊定位柱和三個(gè)刀架，定位柱的中部設(shè)置有中心刀塊定位孔，中心刀塊的底部固定連接于刀片座上，在定位柱的端部固定連接有錐形凸臺(tái)，錐形凸臺(tái)上設(shè)置有內(nèi)孔，凸臺(tái)內(nèi)孔和中心刀塊定位孔的尺寸與中心刀塊的尺寸相互配合；三個(gè)刀架設(shè)置于中心刀塊定位柱的周邊，每個(gè)刀架上開(kāi)設(shè)有固定連接邊刀片的槽縫，三個(gè)邊刀上均設(shè)置有定位孔，分別通過(guò)螺栓固定連接在三個(gè)刀架的槽縫內(nèi)，由邊刀片和刀架構(gòu)成的三個(gè)刀臂，相互之間成120°夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，中心刀塊的截面為矩形，中心刀塊定位孔和錐形凸臺(tái)內(nèi)孔的截面均為矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刀具，其特征在于，在中心刀塊頂端固定有硬質(zhì)合金塊， 在中心刀塊頂端未固定硬質(zhì)合金塊部分的表面、刀架前端以及凸臺(tái)外表面均設(shè)置有耐磨層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的刀具，其特征在于，在中心刀塊的底部中心處設(shè)置有螺紋孔，在刀片座上加工有與定位柱同軸的定位孔，通過(guò)螺釘將中心刀塊連接定位在刀片座上。
全文摘要
本發(fā)明屬于掘進(jìn)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可更換刀片式盾構(gòu)機(jī)用中心刀，包括刀片座、中心刀塊和三個(gè)邊刀，刀片座上設(shè)置有中心刀塊定位柱和三個(gè)刀架，定位柱的中部設(shè)置有中心刀塊定位孔，中心刀塊的底部固定連接于刀片座上，在定位柱的端部固定連接有錐形凸臺(tái)，錐形凸臺(tái)上設(shè)置有內(nèi)孔，凸臺(tái)內(nèi)孔和中心刀塊定位孔的尺寸與中心刀塊的尺寸相互配合；三個(gè)刀架設(shè)置于中心刀塊定位柱的周邊，每個(gè)刀架上開(kāi)設(shè)有固定連接邊刀的槽縫，三個(gè)邊刀上均設(shè)置有定位孔，分別通過(guò)螺栓固定連接在三個(gè)刀架的槽縫內(nèi)，由邊刀和刀架構(gòu)成的三個(gè)刀臂，相互之間成120°夾角。本發(fā)明掘進(jìn)過(guò)程中穩(wěn)定性較好，抗沖擊、抗磨損性能較高，刀片的更換容易操作，避免了資源的浪費(fèi)，節(jié)省了施工的成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)E21D9/08GK102155238SQ20111006813
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者劉建琴, 安蔚瑾, 王磊, 趙多, 郭偉 申請(qǐng)人:天津大學(xué)