專利名稱：隧道掘進(jìn)旋轉(zhuǎn)刀架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道掘進(jìn)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種隧道掘進(jìn)旋轉(zhuǎn)刀架。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的硬巖掘進(jìn)機(jī)均采用的是盤形滾動(dòng)刀具，安裝在整體刀架上，其工作原理是靠TBM (Tunnel Boring Machine)隧道掘進(jìn)機(jī)撐靴通過(guò)刀架傳遞過(guò)來(lái)的推力使刀刃壓入巖石，對(duì)巖石產(chǎn)生擠壓、剪切、拉裂等作用，當(dāng)壓力超過(guò)巖石的屈服極限，巖石產(chǎn)生裂紋，并擴(kuò)展交匯到自由面，從而發(fā)生剝離，形成巖石碎片剝離，從而起到掘進(jìn)的作用。中國(guó)專利偏心多軸多刀盤式掘進(jìn)機(jī)的切削刀盤(CN200320108605 )，由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的矩形刀盤組成，在切削時(shí)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的矩形刀盤同步作偏心旋轉(zhuǎn)切削， 切削刀盤在半徑為25CM的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，切削刀盤內(nèi)設(shè)置一種進(jìn)刀角、退刀角相等的全方位切削的十字形或者頂蓋形切削刀，設(shè)置于四根偏心軸的前端部位，位于頂管的最前端， 每個(gè)刀盤分別與四根偏心軸通過(guò)螺栓聯(lián)接；中國(guó)專利可變換刀盤式掘進(jìn)機(jī)的切削刀盤 (CN200410089261)，由輻條式刀盤、面板式箱體刀盤組以及螺栓組成，輻條式刀盤、面板式箱體刀盤組分別為獨(dú)立構(gòu)件，刀盤面板形式以輻條式刀盤時(shí)，刀盤面板采用輻條式刀盤；或者刀盤面板形式以面板式時(shí)，將面板式箱體刀盤組通過(guò)螺栓連接在輻條式刀盤的大箱體座和小箱體座上，即形成面板式刀盤。上述的掘進(jìn)機(jī)的切削刀盤均采用的是盤形滾動(dòng)刀具，安裝在整體刀架上，這種依靠擠壓破巖的工作方式，必須要提供非常大的壓力，整個(gè)刀盤上安裝有多個(gè)盤形刀具，而壓力方向與掘進(jìn)方向一致，形成的合力較大，而這個(gè)壓力均由撐靴的推力提供，結(jié)果無(wú)論是掌子面還是撐靴工作面，都產(chǎn)生了巨大的附加應(yīng)力，其壓力級(jí)別甚至與巖石的屈服極限同級(jí)， 從而對(duì)圍巖引入了巨大的擾動(dòng)外力，極容易誘發(fā)巖石崩塌。同時(shí)，現(xiàn)有的掘進(jìn)機(jī)刀具直徑是固定的，無(wú)法解決圍巖變形后卡死機(jī)器的問(wèn)題，由于受限于擠壓破巖原理，掘進(jìn)速度難以進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，扣合緊密的隧道掘進(jìn)旋轉(zhuǎn)刀架。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
隧道掘進(jìn)旋轉(zhuǎn)刀架，它包括刀體，刀體上設(shè)有至少兩個(gè)切削單元安裝盤，相鄰兩個(gè)切削單元安裝盤在刀體軸向上設(shè)有一段間隔，且位于刀體后端的切削單元安裝盤的外徑大于其前面的切削單元安裝盤的外徑，切削單元安裝盤上分布有切削單元，切削單元包括至少一個(gè)切削刀具組件和切削單元旋轉(zhuǎn)刀架，切削刀具組件安裝在切削單元旋轉(zhuǎn)刀架上，切削單元旋轉(zhuǎn)刀架安裝于切削單元安裝盤上，所述切削刀具組件包括刀具、主軸、主軸動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、主軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和直線伺服驅(qū)動(dòng)單元，刀具安裝在主軸前端，主軸通過(guò)主軸動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)與高速主軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接，主軸的后端通過(guò)連接軸與直線伺服驅(qū)動(dòng)單元連接。
所述的切削單元安裝盤設(shè)有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。所述的切削單元旋轉(zhuǎn)刀架設(shè)有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明采用高速切削技術(shù)，用高速擴(kuò)孔的方式進(jìn)行掘進(jìn)，采用了與現(xiàn)有隧道掘進(jìn)方法完全不同的原理，可以顯著提高切削效率，掘進(jìn)速度快，設(shè)計(jì)最大掘進(jìn)速度上相比現(xiàn)有技術(shù)至少提高1倍以上，理論上最大掘進(jìn)速度甚至比現(xiàn)有技術(shù)至少提高3倍以上；高速切削本身就可以顯著降低切削所需要的附加壓力，同時(shí)切削刀具系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到分散各刀具的應(yīng)力方向，從而明顯降低破碎巖石過(guò)程中對(duì)圍巖的擾動(dòng)力，有效的防止了巖爆和塌方的發(fā)生；另一方面，因采用的是擴(kuò)孔加工方式，系統(tǒng)適應(yīng)圍巖變形能力顯著增強(qiáng)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明安裝于上機(jī)體上的零件的裝配結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明的零件安裝于上機(jī)體上后的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中，1-刀體，2-切削單元安裝盤，3 -切削單元，4-切削刀具組件，5-切削單元旋轉(zhuǎn)刀架，6-刀具，7-主軸，8-主軸動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，9-主軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，10-直線伺服驅(qū)動(dòng)單元， 11-連接軸。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述
如圖ι所示，隧道掘進(jìn)旋轉(zhuǎn)刀架，它包括刀體1，刀體1上設(shè)有三個(gè)切削單元安裝盤2， 相鄰兩個(gè)切削單元安裝盤2在刀體1軸向上設(shè)有一段間隔，且位于刀體1后端的切削單元安裝盤2的外徑大于其前面的切削單元安裝盤2的外徑，切削單元安裝盤2上分布有切削單元3，切削單元3包括三個(gè)切削刀具組件4和切削單元旋轉(zhuǎn)刀架5，切削刀具組件4安裝在切削單元旋轉(zhuǎn)刀架5上，切削單元旋轉(zhuǎn)刀架5安裝于切削單元安裝盤2上，所述切削刀具組件4包括刀具6、主軸7、主軸動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)8、主軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)9和直線伺服驅(qū)動(dòng)單元10， 刀具6安裝在主軸7前端，主軸7通過(guò)主軸動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)8與高速主軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)9連接，主軸7的后端通過(guò)連接軸11與直線伺服驅(qū)動(dòng)單元10連接。切削單元安裝盤2和切削單元旋轉(zhuǎn)刀架5均設(shè)有驅(qū)動(dòng)其繞其軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。本發(fā)明的工作過(guò)程如下進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，直線伺服驅(qū)動(dòng)單元10通過(guò)連接軸11推出刀具6，刀具6在主軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)9的驅(qū)動(dòng)下做高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，切削單元安裝盤2和切削單元旋轉(zhuǎn)刀架5均在各自驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下繞各自軸心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具6由切削單元安裝盤2和切削單元旋轉(zhuǎn)刀架5帶動(dòng)做復(fù)合運(yùn)動(dòng)，從而能夠保證刀具6的運(yùn)動(dòng)軌跡能夠分布到整個(gè)硬巖切割工作面上，完成切削掘進(jìn)的過(guò)程。
權(quán)利要求
1.隧道掘進(jìn)旋轉(zhuǎn)刀架，其特征在于它包括刀體(1)，刀體(1)上設(shè)有至少兩個(gè)切削單元安裝盤(2)，相鄰兩個(gè)切削單元安裝盤(2)在刀體(1)軸向上設(shè)有一段間隔，且位于刀體 (1)后端的切削單元安裝盤(2)的外徑大于其前面的切削單元安裝盤(2)的外徑，切削單元安裝盤(2)上分布有切削單元(3)，切削單元(3)包括至少一個(gè)切削刀具組件(4)和切削單元旋轉(zhuǎn)刀架(5)，切削刀具組件(4)安裝在切削單元旋轉(zhuǎn)刀架(5)上，切削單元旋轉(zhuǎn)刀架(5) 安裝于切削單元安裝盤(2)上，所述切削刀具組件(4)包括刀具(6)、主軸(7)、主軸動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(8)、主軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(9)和直線伺服驅(qū)動(dòng)單元(10)，刀具(6)安裝在主軸(7)前端，主軸(7)通過(guò)主軸動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(8)與高速主軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(9)連接，主軸(7)的后端通過(guò)連接軸(11)與直線伺服驅(qū)動(dòng)單元(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掘進(jìn)旋轉(zhuǎn)刀架，其特征在于所述的切削單元安裝盤(2) 設(shè)有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掘進(jìn)旋轉(zhuǎn)刀架，其特征在于所述的切削單元旋轉(zhuǎn)刀架 (5)設(shè)有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
全文摘要
本發(fā)明公開了隧道掘進(jìn)旋轉(zhuǎn)刀架，它包括刀體(1)，刀體(1)上設(shè)有至少兩個(gè)切削單元安裝盤(2)，相鄰兩個(gè)切削單元安裝盤(2)在刀體(1)軸向上設(shè)有一段間隔，且位于刀體(1)后端的切削單元安裝盤(2)的外徑大于其前面的切削單元安裝盤(2)的外徑，切削單元安裝盤(2)上分布有切削單元(3)，切削單元(3)包括至少一個(gè)切削刀具組件(4)。本發(fā)明有益效果在于采用高速切削技術(shù)，用高速擴(kuò)孔的方式進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)速度快，理論上最大掘進(jìn)速度至少比現(xiàn)有技術(shù)提高了3倍以上；降低了切削所需要的附加壓力，有效的防止了巖爆和塌方的發(fā)生；適應(yīng)圍巖變形能力顯著增強(qiáng)。
文檔編號(hào)E21D9/10GK102312674SQ20111025299
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者劉勇謀, 李志偉 申請(qǐng)人:劉勇謀, 李志偉