[实用新型]一种用于盾构机掘进的刀具

说明书

技术领域

本实用新型属于掘进机械配件，具体涉及一种盾构机刀具。

背景技术

目前盾构机在地下工程中的应用越来越广泛，刀盘装置作为盾构机的关键部件之一，将直接影响盾构机的性能和效率。刀盘上各种刀具的合理选型与布局是刀盘设计过程中需考虑的重要内容。中心刀作为盾构机位于最前端的刀具，其使用寿命对整个刀盘系统有着非常重要的作用。而中心刀的使用寿命与其自身的结构形式和安装方法有着直接的关系。

在现有的盾构机刀盘系统设计中，所采用的中心刀一般焊接在盾构机的底板上，通过螺栓连接与盾构机上其他刀具共同完成掘进工作。而中心刀的结构形式一般为鱼尾形，多采用两个刀臂，一字排开，以刀盘中心线为对称轴，形成轴对称结构；目前，也有相关领域的工作人员提出了较为稳定刀臂成“Y”形的新型结构。但目前多数盾构机设备所采用中心刀刀臂连接形式为焊接，即属于不可拆卸连接，造成了刀片的不可更换，这就对中心刀上的合金材料性能有非常高的要求；在刀臂不平衡磨损的情况下，如果不对刀具磨损进行修正，将导致中心刀各个刀臂扩散性磨损加剧，对整个刀盘系统甚至掘进系统造成重大影响；如果对整个刀具进行更换，必然会加大施工成本，造成资源浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构合理、可更换刀片式的盾构机刀具。本实用新型的技术方案如下：

一种用于盾构机掘进的刀具，包括刀片座、中心刀块和三个边刀片，所述刀片座上设置有中心刀块定位柱和三个刀架，定位柱的中部设置有中心刀块定位孔，中心刀块的底部固定连接于刀片座上，在定位柱的端部固定连接有锥形凸台，锥形凸台上设置有内孔，凸台内孔和中心刀块定位孔的尺寸与中心刀块的尺寸相互配合；三个刀架设置于中心刀块定位柱的周边，每个刀架上开设有固定连接边刀片的槽缝，三个边刀上均设置有定位孔，分别通过螺栓固定连接在三个刀架的槽缝内，由边刀片和刀架构成的三个刀臂，相互之间成120°夹角。

作为优选实施方式，本实用新型的中心刀，中心刀块的截面为矩形，中心刀块定位孔和锥形凸台内孔的截面均为矩形；在中心刀块顶端固定有硬质合金块，在中心刀块顶端未固定硬质合金块部分的表面、刀架前端以及凸台外表面均设置有耐磨层；在中心刀块的底部中心处设置有螺纹孔，在刀片座上加工有与定位柱同轴的定位孔，通过螺钉将中心刀块连接定位在刀片座上。

本实用新型的刀具一方面使各个刀臂受力均匀，工作阻力小，有效地提高了中心刀抗磨损、抗震动、抗冲击的性能，具有使用寿命长、承载稳定、高效掘进等优点；另外一方面， 将传统的固定式刀臂分解为可拆卸的两部分，使得磨损刀片的及时更换成为可能，有效地控制了磨损的扩散，避免了资源的浪费，具有维持稳定承载、经济性好、操作方便等优点，相对于一般的中心刀具有更广泛的应用前景。

附图说明

图1-1为本实用新型设计装配结构简图。

图1-2为与图1-1不同视角的本实用新型设计装配结构简图。

图2为本实用新型边刀片(焊接硬质合金块之后)结构简图。

图3-1为本实用新型中心刀块结构简图。

图3-2为与图3-1不同视角的本实用新型中心刀块结构简图。

图4-1为本实用新型刀片座的结构简图。

图4-2为与图4-1不同视角的本实用新型刀片座的结构简图。

图5-1为本实用新型刀片座的俯视图。

图5-2为本实用新型刀片座的正视图。

图5-3为本实用新型刀片座的仰视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理结构及具体实施作进一步的说明。

本实用新型提供一种可更换刀片式中心刀主要由刀片座1、刀片(包括边刀片2和中心刀块8)和硬质合金块(边刀片硬质合金块12和中心刀块硬质合金块14)三部分组成。硬质合金块通过特殊焊接连接在刀片上，形成不可拆卸焊接，具有很高的抗冲击、抗磨损和抗震动性能。一方面，在边刀片11上加工有若干定位孔13，通过螺栓连接(如附图所示零件螺栓3、垫片4、螺母5以及螺栓连接孔21)将边刀片定位在刀片座的相应刀架18上，形成刀臂。三个刀臂互成夹角120°均匀地分布在圆周上，这样的结构形式具有较强的承载稳定性，同时对整个刀盘掘进效率的提高也有很大的帮助。对整个中心刀而言，焊接有硬质合金块的边刀片就成为可更换的组件。另一方面，中心刀块15较以往不同的是，它的截面被加工成矩形，与刀片座上安装位置20相对应，这样的形状对于中心刀块的周向定位起到了很好的作用。在中心刀块的顶端焊接有硬质合金块，属于不可拆卸连接，可以承受较大的冲击，顶端局部受力较为均匀，抗磨损性能有很大的提高。在中心刀块的底部中心加工有螺纹孔16，通过螺钉连接(如图示螺钉9、垫片10及定位孔19)定位在刀片座上，定位准确性较高。为了加强中心刀块的稳定性，以及避免渣土在前端的滞留，加工锥形凸台7，凸台中心加工有截面为矩形的周向定位孔，周向加工有用于螺钉连接(如图示螺钉6与螺纹孔22)的轴向定位孔。凸台直接连接到刀片座上，固定在中心刀块的外周，中心刀块的刚度进一步提高。中心刀所有零件装配到刀片座上之后，将该中心刀通过定位孔17连接到刀盘上，随着刀盘的转动，完成中心刀的掘进工作。当检测到中心刀的磨损较为严重需要更换时，只需造成磨损加剧的相应刀片进行拆卸更换。本实用新型在中心刀块8顶端未固定硬质合金块14部分的表面、刀架 前端以及凸台7外表面还均覆盖有耐磨层。本中心刀掘进过程中稳定性较好，抗冲击、抗磨损性能较高，刀片的更换容易操作，避免了资源的浪费，节省了施工的成本，具有较高的经济价值。