一種用于tbm的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)，其作業(yè)面為向外凸出的球面結(jié)構(gòu)，在作業(yè)面上圍繞刀盤本體中心設(shè)置多個(gè)半徑不等的滾刀組，每個(gè)滾刀組中包括多個(gè)盤形滾刀，并且相鄰的盤形滾刀之間開設(shè)鉆機(jī)作業(yè)孔，刀盤本體上TBM工作方向相反的一側(cè)設(shè)置軌道以及沿軌道滑動(dòng)的巖石鉆機(jī)，巖石鉆機(jī)的鉆頭可以從所述的鉆機(jī)作業(yè)孔中伸出或縮進(jìn)，所述相鄰的滾刀組之間設(shè)置土石排出孔，以供開挖出來(lái)的土石從中排出，所述的刀盤本體中心采用同樣的方式設(shè)置巖石鉆機(jī)。本發(fā)明通過(guò)在刀盤本體上增設(shè)巖石鉆機(jī)，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)與滾刀的結(jié)合，提高破巖效率，降低刀盤本體以及盤形滾刀的扭矩，并且通過(guò)對(duì)刀盤本體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及滾刀布置方式的優(yōu)化，提高刀盤的開挖面積。
【專利說(shuō)明】-種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于破巖【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及的是用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] TBM是全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、支護(hù)、出渣等工序并連續(xù)作業(yè)，具有掘進(jìn)速 度快，環(huán)保、綜合效益高等有點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鉆爆法難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜地理地貌深埋長(zhǎng)隧道的 施工，在推力作用下，安裝在刀盤上的盤形滾刀緊壓巖面，隨著刀盤的旋轉(zhuǎn)，盤形滾刀繞刀 盤中心軸公轉(zhuǎn)的同時(shí)繞自身軸線自轉(zhuǎn)，在刀盤強(qiáng)大的推力、扭矩作用下，滾刀在掌子面固定 的同心圓切縫上滾動(dòng)，滾刀在力和初速度的推進(jìn)下壓入巖石表面，產(chǎn)生局部變形，在接觸部 位應(yīng)力集中產(chǎn)生破碎區(qū)，在力的持續(xù)作用下，裂紋擴(kuò)大，應(yīng)力集中區(qū)域范圍擴(kuò)大，形成碎片 脫落，因此，為了提高TBM破巖效率，就要增大碎裂區(qū)的深度和裂紋擴(kuò)張長(zhǎng)度，增加脫落開 挖面巖石碎片的尺寸。現(xiàn)在普遍應(yīng)用的刀盤是平面結(jié)構(gòu)，開挖面積小，刀盤上盤形滾刀設(shè)置 數(shù)量少，破巖效率較低，并且只能依靠刀盤和盤形滾刀旋轉(zhuǎn)切削、破碎巖石，因此，盤形滾刀 在此過(guò)程中所受扭矩較大，極易磨損，使用壽命短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種用于TBM的刀盤結(jié)構(gòu)，通過(guò)在刀盤本體上增設(shè)可伸縮的 鉆頭，實(shí)現(xiàn)鉆頭與滾刀的結(jié)合，提高破巖效率，降低刀盤本體以及盤形滾刀的扭矩，并且通 過(guò)對(duì)刀盤本體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及滾刀布置方式的優(yōu)化，提高刀盤的開挖面積。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀 盤結(jié)構(gòu)，包括與TBM機(jī)主體連接的刀盤本體、設(shè)置在刀盤本體上的多個(gè)盤形滾刀以及對(duì)巖 體進(jìn)行預(yù)破碎的巖石鉆機(jī)，其中，所述的盤形滾刀設(shè)置在刀盤本體的作業(yè)面上，并以刀盤中 心為圓心形成多圈不同半徑的滾刀組，相鄰兩個(gè)滾刀組之間均勻分布土石排出孔，任一滾 刀組中，相鄰的兩個(gè)盤形滾刀之間設(shè)置至少一個(gè)鉆機(jī)作業(yè)孔，在刀盤本體上與TBM工作方 向相反的一側(cè)設(shè)置巖石鉆機(jī)以及軌道，巖石鉆機(jī)可以在軌道上滑動(dòng)，巖石鉆機(jī)向外滑動(dòng)時(shí)， 其鉆頭能伸出鉆機(jī)作業(yè)孔對(duì)巖體進(jìn)行鉆孔破碎，此時(shí)刀盤本體不轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)巖石鉆機(jī)向內(nèi)滑 動(dòng)時(shí)，其鉆頭縮進(jìn)鉆機(jī)作業(yè)孔內(nèi)，刀盤本體開始轉(zhuǎn)動(dòng)，巖石鉆機(jī)的滑動(dòng)由設(shè)置在TBM上的控 制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
[0005] 進(jìn)一步的，所述的刀盤本體作業(yè)面的中心位置設(shè)置中心安裝孔，多個(gè)盤形滾刀通 過(guò)轉(zhuǎn)軸依次連接，并設(shè)置在中心安裝孔內(nèi)。
[0006] 進(jìn)一步的，為了增大TBM的開挖面積，可以將所述刀盤本體的作業(yè)面設(shè)置為凸面 或者球面，并在其上按照上述設(shè)置方式設(shè)置盤形滾刀、土石排出孔以及巖石鉆機(jī)等。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 第一，本發(fā)明中通過(guò)在刀盤本體上增設(shè)巖石鉆機(jī)，可以在刀盤本體轉(zhuǎn)動(dòng)以及盤形滾刀 切削巖體之前，對(duì)巖體進(jìn)行鉆孔，預(yù)破壞巖體表層結(jié)構(gòu)，以降低盤形滾刀作業(yè)的阻力以及刀 盤本體的扭矩，有利于TBM推力的減小和掘進(jìn)效率的提1? ; 第二，本發(fā)明中的巖石鉆機(jī)可以在軌道上滑動(dòng)，當(dāng)巖石鉆機(jī)的鉆頭縮進(jìn)鉆機(jī)作業(yè)孔內(nèi) 時(shí)，不會(huì)影響刀盤本體的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此巖石鉆機(jī)與刀盤本體的轉(zhuǎn)動(dòng)互不干擾，并且通過(guò)巖石鉆 機(jī)鉆頭對(duì)巖體的預(yù)處理，方便了刀盤本體以及盤形滾刀的進(jìn)一步作業(yè)； 第三，本發(fā)明中刀盤本體的作業(yè)面可以采用凸面或球面，與現(xiàn)有技術(shù)中的平面刀盤相 t匕，在同等直徑條件下，本發(fā)明具有更大的巖石開挖面積，因此，可以設(shè)置數(shù)量更多的盤形 滾刀進(jìn)行開挖，具有更1?的破巖效率； 第四，在現(xiàn)有技術(shù)中，巖石開挖面為平面，由于本發(fā)明的刀盤本體為凸面或球面，因此 在對(duì)隧洞進(jìn)行開掘時(shí)，隧洞的巖石開挖面向內(nèi)凹形成凹面，經(jīng)盤形滾刀擠壓破壞的巖石形 成的裂紋向四周擴(kuò)散時(shí)，凹面上的碎片更容易脫落，尤其是凹面頂部的碎片不僅受到盤形 滾刀的擠壓，而且還受到自身重力的影響，很容易從巖體上脫落下來(lái)，因此，提高了 TBM的 開挖效率，降低了 TBM的推力； 第五，本發(fā)明中相鄰的滾刀組之間設(shè)置土石排出孔，在開挖過(guò)程中，被盤形滾刀擊碎的 土石可以直接落在地上，也可以經(jīng)過(guò)土石排出孔向后方排出，以防止盤形滾刀被土石所堵 塞，減少盤形滾刀的磨損程度，延長(zhǎng)其使用壽命，同時(shí)又能降低刀盤本體的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，減少 機(jī)械故障。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明在實(shí)施例1中的側(cè)視圖。
[0010] 圖3是本發(fā)明在實(shí)施例2中的側(cè)視圖。
[0011] 附圖標(biāo)記：1、刀盤本體，2、盤形滾刀，3、土石排出孔，4、鉆機(jī)作業(yè)孔，5、中心滾刀 組，6、巖石鉆機(jī)，7、軌道，8、鉆頭。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0013] 實(shí)施例1 :如圖所示，一種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)，刀盤本體1設(shè)置在TBM 的前端，其作業(yè)面為平面結(jié)構(gòu)，在作業(yè)面上圍繞刀盤本體1中心設(shè)置多個(gè)半徑不等的滾刀 組，每個(gè)滾刀組中包括多個(gè)盤形滾刀2,并且相鄰的盤形滾刀2之間開設(shè)鉆機(jī)作業(yè)孔4,刀盤 本體1的背側(cè)，即TBM工作方向相反的一側(cè)，設(shè)置軌道7以及沿軌道7滑動(dòng)的巖石鉆機(jī)6,巖 石鉆機(jī)6的鉆頭8可以從所述的鉆機(jī)作業(yè)孔4中伸出或縮進(jìn)，所述相鄰的滾刀組之間設(shè)置 土石排出孔3,以將開挖出來(lái)的土石從中排出，所述的刀盤本體1中心采用同樣的方式設(shè)置 巖石鉆機(jī)6。
[0014] 在使用時(shí)，先由TBM控制巖石鉆機(jī)6沿軌道7向外滑動(dòng)，將鉆頭8伸出鉆機(jī)作業(yè)孔 4,并啟動(dòng)巖石鉆機(jī)6對(duì)要開挖的巖體進(jìn)行預(yù)處理作業(yè)，巖體經(jīng)鉆頭8作用后，出現(xiàn)裂紋或破 碎、脫落，然后TBM關(guān)閉巖石鉆機(jī)6并使巖石鉆機(jī)6向反方向沿軌道7滑動(dòng)，以使鉆頭8縮 進(jìn)鉆機(jī)作業(yè)孔4內(nèi)，同時(shí)啟動(dòng)刀盤本體1開始轉(zhuǎn)動(dòng)，刀盤本體1以及盤形滾刀2對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處 理已經(jīng)出現(xiàn)裂紋的巖體進(jìn)一步擠壓、切削，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖體開挖掘進(jìn)的目的。
[0015] 實(shí)施例2 :如圖所示，一種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)，刀盤本體1設(shè)置在TBM 的前端，其作業(yè)面為向外凸出的球面結(jié)構(gòu)，在作業(yè)面的頂點(diǎn)位置設(shè)置中心滾刀組5,所述的 中心滾刀組5由四個(gè)盤形滾刀2彼此通過(guò)刀軸依次連接而成，在刀盤本體1的作業(yè)面上，以 刀盤本體1的中心為圓心，半徑不同的圓周上分別均勻設(shè)置多個(gè)盤形滾刀2,具有相同半徑 圓周上的盤形滾刀2構(gòu)成一個(gè)滾刀組，相鄰滾刀組之間均勻設(shè)置土石排出孔3,每一滾刀組 內(nèi)，相鄰的兩個(gè)盤形滾刀2之間設(shè)置鉆機(jī)作業(yè)孔4,刀盤本體1的背側(cè)，即TBM工作方向相反 的一側(cè)，設(shè)置軌道7以及沿軌道7滑動(dòng)的巖石鉆機(jī)6,巖石鉆機(jī)6的鉆頭8可以從所述的鉆 機(jī)作業(yè)孔4中伸出或縮進(jìn)。
[0016] 使用時(shí)，在TBM工作初期，所述的巖石鉆機(jī)6的鉆頭8位于鉆機(jī)作業(yè)孔4內(nèi)，由于 刀盤本體1的作業(yè)面為球面，而巖體斷面為平面，因此，只有刀盤本體1的中心滾刀組5接 觸到巖體斷面，由TBM啟動(dòng)刀盤本體1進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，刀盤本體1的中心滾刀組5對(duì)巖體進(jìn)行破 碎，然后刀盤本體1在TBM的控制下停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并由TBM控制巖石鉆機(jī)6沿軌道7向前滑動(dòng)， 使得巖石鉆機(jī)6的鉆頭8伸出鉆機(jī)作業(yè)孔4,對(duì)巖體進(jìn)行鉆孔預(yù)處理，巖體在鉆頭8的作用 下逐漸出現(xiàn)裂紋、破碎和脫落，然后TBM關(guān)閉巖石鉆機(jī)6并使巖石鉆機(jī)6向反方向沿軌道7 滑動(dòng)，使得鉆頭8縮進(jìn)鉆機(jī)作業(yè)孔4內(nèi)，同時(shí)啟動(dòng)刀盤本體1開始轉(zhuǎn)動(dòng)，刀盤本體1以及盤形 滾刀2對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理已經(jīng)出現(xiàn)裂紋的巖體進(jìn)一步擠壓、切削，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖體開挖掘進(jìn)的目的。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)，包括與TBM機(jī)身連接的刀盤本體（1)以及設(shè) 置在刀盤本體（1)作業(yè)面上的盤形滾刀（2)，其特征在于：所述的盤形滾刀（2)設(shè)有多個(gè)，并 以刀盤本體（1)中心為圓心構(gòu)成半徑不等的圓形滾刀組，并且刀盤本體（1)上相鄰滾刀組 之間均勻設(shè)置土石排出孔（3)，每個(gè)滾刀組中相鄰盤形滾刀（2)之間設(shè)置鉆機(jī)作業(yè)孔（4)， 在刀盤本體（1)上與TBM工作方向相反的一側(cè)設(shè)置軌道（7)以及巖石鉆機(jī)（6)，巖石鉆機(jī) (6 )沿軌道（7 )滑動(dòng)，以使巖石鉆機(jī)（6 )的鉆頭（8 )伸出或縮進(jìn)鉆機(jī)作業(yè)孔（4 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述刀 盤本體（1)的作業(yè)面為平面結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述刀 盤本體（1)的作業(yè)面為球面結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)，其特征在于：所 述刀盤本體（1)作業(yè)面的中心設(shè)置中心滾刀組（5)，所述的中心滾刀組（5)由多個(gè)盤形滾刀 (2)通過(guò)刀軸依次連接并設(shè)置在中心安裝孔內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于TBM的鉆滾結(jié)合的刀盤結(jié)構(gòu)，其特征在于：所 述刀盤本體（1)作業(yè)面的中心設(shè)置鉆機(jī)作業(yè)孔（4)，刀盤本體（1)上與TBM工作方向相反的 一側(cè)設(shè)置軌道（7)以及沿軌道（7)滑動(dòng)的巖石鉆機(jī)（6)，以使巖石鉆機(jī)（6)的鉆頭（8)伸出 或縮進(jìn)鉆機(jī)作業(yè)孔（4)。
【文檔編號(hào)】E21D9/10GK104110262SQ201410346672
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】常家東, 王海霞 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)理工學(xué)院