基于墊片和定位塊的滾刀高度調節方法
【專利摘要】本發明基于墊片和定位塊的滾刀高度調節方法屬于盾構機刀盤刀座結構設計領域，特別涉及兩種復合式刀盤滾刀高度可調節的方法。該方法采用調整墊片和定位塊兩種刀座結構形式；基于墊片的刀座結構形式通過在刀座結構中添加不同厚度的墊片實現滾刀高度調節；基于定位塊的刀座結構形式通過更換不同尺寸的定位塊實現滾刀高度調節。本發明通過滾刀高度調節可以使滾刀和刮刀的工作性能大幅提高，同時合理的高度差還能避免刀具出現非正常損壞而降低刀具壽命，如果掘進路段的巖石單軸抗壓強度變化較大，那么合理的滾刀和刮刀高度差會使盾構刀盤掘進效率大幅提高，具有一定的經濟效益。
【專利說明】基于墊片和定位塊的滾刀高度調節方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于盾構機刀盤刀座結構設計領域，特別涉及兩種復合式刀盤滾刀高度可調節的方法。
【背景技術】
[0002]滾刀作為盾構機掘進時直接與前方地質直接接觸的部件，其相關性能直接決定了施工的效率。復合式盾構機適用于地質條件復雜的地形，盾構機在工作時前方巖土的力學性能瞬息萬變，現有的盾構刀盤上滾刀和刮刀的裝配高度差為定值，刀盤裝配完成開始掘進后，滾刀與刮刀高度差不能改變。而掘進過程中固定的高度差遠遠不能適應復雜多變的地質條件，不僅大大降低了盾構掘進的效率，還會降低滾刀、刮刀的壽命，甚至刀盤的壽命。因此考慮設計滾刀高度可調節的刀座結構，在掘進過程中通過調節滾刀與刮刀的高度差使刀具破巖效率達到最高。
[0003]中國專利號:CN201120092369.1，專利名稱為:梯形軸式盤形滾刀安裝鎖緊結構。發明人劉玉海等人提供了一種新型滾刀安裝鎖緊機構。該專利可有效防止長螺栓松動，防止機構失效。但專利中未考慮到盾構機所處工況的多變性，不同的地質條件下，需要滾刀與刮刀以不同的高差配合掘進。在不適合滾刀掘進的情況下使用滾刀，有可能導致滾刀提前失效，并且對刀盤以及刀盤推進系統也有一定的損傷，故用傳統方法設計的滾刀仍存在一定缺陷。中國專利號:CN102251780A，專利名稱為:一種盤形滾刀的安裝結構。發明人蔣聰健等人提供了一種新型滾刀安裝結構，該機構有效的避免了螺栓長期使用而造成失效的問題，采用彈簧夾緊能大大縮減滾刀更換的時間，但該結構并未考慮掘進過程中地質條件的復雜性，如果滾刀伸出高度過高或者過低都會對滾刀的磨損產生很大的影響，甚至會讓滾刀提前達到磨損極限量，所以該方法仍有較大的提高空間。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有刀盤刀座結構設計的缺陷，發明基于墊片和定位塊的滾刀高度調節的兩種方法:1.基于墊片的刀座結構，通過在刀座結構中添加或者移除墊片達到改變滾刀伸出高度的效果；2.基于定位塊的刀座結構，通過更換不同長度和寬度的定位塊達到改變滾刀伸出高度的效果，建立墊片和定位塊尺寸、掘進地質條件與刀盤滾刀相關參數的模型公式。刀盤在掘進時，如果前方巖石的強度變大或者變小而滾刀與刮刀的高度差依然為開始掘進時的數值，會導致滾刀陷入掘進地層中或者刮刀提前進入切削而受損。將滾刀與刮刀的高度差調整到適合地質條件的數值不僅能有效發揮刀具的切削性能和保護刀具，更能保證盾構刀盤正常工作甚至大幅提高盾構掘進效率。
[0005]發明采用的技術方案是基于墊片和定位塊的滾刀高度調節方法，該方法采用調整墊片和定位塊兩種刀座結構形式；基于墊片的刀座結構形式通過在刀座結構中添加不同厚度的墊片實現滾刀高度調節；基于定位塊的刀座結構形式通過更換不同尺寸的定位塊實現滾刀高度調節，方法的具體步驟如下:[0006]1.一種基于墊片和定位塊的滾刀高度調節方法，其特征是，該方法采用調整墊片和定位塊兩種刀座結構形式；基于墊片的刀座結構形式通過在刀座結構中添加不同厚度的墊片實現滾刀高度調節；基于定位塊的刀座結構形式通過更換不同尺寸的定位塊實現滾刀高度調節，方法的具體步驟如下:
[0007]I)基于墊片的滾刀高度調節方法
[0008]在基于墊片的刀座結構中，首先將墊片(10 )安裝在刀座(3 )上，右側定位塊(4)安裝在墊片(10)上，然后將滾刀刀軸(2)通過右側定位塊(4)定位，并通過右側螺栓(7)、螺母
[9]固定,最后安裝左側定位塊(5)、支撐塊(6)并通過左側螺栓(8)固定在刀座(3)上，當需要調節滾刀高度時，松開兩邊的沉頭螺栓(7)、(8)后，取下原來的墊片換上厚度不同的墊片，再按照上面的順序裝配；
[0009]下一步確定不同巖石條件與滾刀和刮刀高度差的關系，刀盤中刮刀高度不可調節，通過墊片調節滾刀伸出刀座的高度，這樣滾刀伸出高度改變就帶來滾刀與刮刀高度差的改變，實施步驟如下:
[0010](I)滾刀與刮刀高度差
[0011]滾刀與刮刀高度差設計應滿足下面的公式:
[0012]H=h+ δ (I)
[0013]式中:Η為滾刀與刮刀高度差，h為滾刀切深，δ為滾刀磨損量；
[0014]滾刀切深h的推導公式:
[0015]
【權利要求】
1.一種基于墊片和定位塊的滾刀高度調節方法，其特征是，該方法采用調整墊片和定位塊兩種刀座結構形式；基于墊片的刀座結構形式通過在刀座結構中添加不同厚度的墊片實現滾刀高度調節；基于定位塊的刀座結構形式通過更換不同尺寸的定位塊實現滾刀高度調節，方法的具體步驟如下: I)基于墊片的滾刀高度調節方法 在基于墊片的刀座結構中，首先將墊片(10)安裝在刀座(3)上，右側定位塊(4)安裝在墊片(10)上，然后將滾刀刀軸(2)通過右側定位塊(4)定位，并通過右側螺栓(7)、螺母(9)固定，最后安裝左側定位塊(5)、支撐塊(6)并通過左側螺栓(8)固定在刀座(3)上，當需要調節滾刀高度時，松開兩邊的沉頭螺栓(7)、(8)后，取下原來的墊片換上厚度不同的墊片，再按照上面的順序裝配； 下一步確定不同巖石條件與滾刀和刮刀高度差的關系，刀盤中刮刀高度不可調節，通過墊片調節滾刀伸出刀座的高度，這樣滾刀伸出高度改變就帶來滾刀與刮刀高度差的改變，實施步驟如下: (1)滾刀與刮刀高度差 滾刀與刮刀高度差設計應滿足下面的公式: H=h+δ (I) 式中:H為滾刀與刮刀高度差，h為滾刀切深，δ為滾刀磨損量； 滾刀切深h的推導公式:
2.依據權利要求1所述的一種基于墊片和定位塊的滾刀高度調節方法，其特征是，該方法采用的基于墊片的刀座結構由滾刀(1)，滾刀刀軸(2)，滾刀刀座(3)，右側定位塊(4)，左側定位塊(5)，支撐塊(6)，右側螺栓(7)，左側螺栓(8)，螺母(9)，墊片(10)，墊圈(11)組成；另一種基于定位塊的刀座結構由滾刀(1)，滾刀刀軸(2)，滾刀刀座(3)，右側定位塊(4)，左側定位塊(5)，支撐塊(6)，右側螺栓(7)，左側螺栓(8)組成。
【文檔編號】E21D9/08GK103643962SQ201310689220
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】霍軍周, 蔡寶, 張旭, 李震 申請人:大連理工大學