[实用新型]一种新型的双刃球齿滚刀

说明书

技术领域

本专利提出一种新型的双刃球齿滚刀，可用于在复合地层和坚硬岩层中施工的盾构机刀具选择。这种新型的球齿滚刀相比传统的球齿滚刀耐磨性强、掘进效率高。

背景技术

刀盘是盾构掘进的主要工作部件，位于盾构机的最前端。盾构施工面临的地质条件千差万别，不同地层条件应采用不同的刀盘结构形式及刀具布置。刀具的质量及地质适应性直接影响到盾构掘进的速度和效益。

目前盾构刀盘上配置的刀具主要有两类：一类是切削类刀具，一类是滚动类刀具。滚动刀具不仅随刀盘转动，还同时作自转运动，破岩效果好，适用于在较坚硬的岩层中掘进。根据刀刃的形状，滚刀可分为：盘形滚刀、齿形滚刀（球齿和钢齿）；根据安装位置可分为：正滚刀、中心滚刀、边滚刀。

盘形滚刀是刀盘呈盘形的滚刀，根据刀刃的数量可分为单刃滚刀、双刃滚刀和三刃滚刀。在硬岩地层中，滚刀的使用寿命主要取决于刀圈的耐磨性。盘形滚刀刀刃一般为楔形状，刀刃与岩石接触的面积随着磨损的增加而逐渐加大。平刃盘形滚刀在刀圈磨损后与岩石的接触面积与磨损前相差不多，所以在目前很多硬岩环境的盾构施工中都采用了平刃盘形滚刀。

平刃盘形滚刀虽然结构简单、破岩量大，但在不均匀的复杂地层及坚硬岩层中施工时，刀盘外围的滚刀常发生磨损过快、刀圈断裂等问题。虽然可以通过增厚刀圈、提高硬度以及采用双刃滚刀的方式加以解决，但效果并不明显。此时可以使用球齿滚刀。球齿滚刀是刀圈上镶嵌硬质合金球齿的滚刀，相对于普通盘形滚刀，在推力和扭矩作用下，球齿与岩层首先接触，刀盘的刀圈先行磨损球齿，而后磨损机理与盘形滚刀一样。可见，沿着刀圈的球齿，相当于一个刀圈保护层，只有在球齿磨损非常严重之后，刀圈才会进一步破岩磨损。

所以当盘形滚刀遇到磨损过快、频繁换刀等施工问题时，使用球齿滚刀进行替换是有效的解决方法。目前的球齿滚刀种类还比较少、使用范围还不广泛，关于球齿滚刀的很多参数还缺少针对性的研究，因此需要对球齿滚刀的类型进行不断的改进和丰富。

发明内容

本实用新型提出的是一种双刃球齿滚刀，其目的旨在解决在城市地铁施工中遇到风化砂岩等类似环境时，平刃式滚刀刀具磨损量大、磨损过快的问题。通过给平刃式滚刀上焊接球齿，达到提高滚刀的破岩效果和耐磨性，延长刀具使用寿命的目的。

本实用新型的技术解决方案：双刃球齿滚刀，其结构是在常规的外径17寸即432mm的盘形滚刀的刀圈上设置球齿，所述的刀圈采用平刃式，刀圈的厚度t不小于30mm；所述的球齿采用半球形，球齿在刀圈平面上的外径为30mm；为提高球齿的破岩效率，球齿不宜布置的过密或过疏，球齿的中心距60mm；球齿间的净距为30mm，球齿突出刀圈的高度为15mm；双刃滚刀中两把刀具的间距d为80mm-120mm；刀圈的硬化处理：堆焊耐磨保护层；球齿采用硬质合金，硬度控制在HRC52-55。

本实用新型的有益效果：

与现有技术相比提高耐磨性能达到50%左右，提高掘进速度25%左右，且换刀总成本没有明显增加。

附图说明

图1是双刃球齿滚刀的俯视图。

图2是双刃球齿滚刀的侧视图。

具体实施方式

对照图1、2，双刃球齿滚刀，其结构是双刃滚刀外径采用17寸即432mm，在盘形滚刀的刀圈上设有球齿，所述的刀圈采用平刃式，刀圈的厚度t不小于30mm；所述的球齿采用半球形，球齿在刀圈平面上的外径为30mm；为提高球齿的破岩效率，球齿不宜布置的过密或过疏，球齿的中心距60mm；球齿间的净距为30mm，球齿突出刀圈的高度为15mm；双刃滚刀中两把刀具的间距d为80mm-120mm；刀圈的硬化处理：堆焊耐磨保护层；球齿采用硬质合金，硬度控制在HRC52-55。