[发明专利]大直径土压平衡盾构机全地层刀盘

说明书

本发明涉及一种大直径土压平衡盾构机全地层刀盘，包括刀盘法兰、支腿结构、刀盘中心、刀盘外围、刀盘外圈、刀盘辐条、刀盘面板、开口区域等；刀盘的主体结构采用高强度钢板，在刀盘的正面铺附焊接耐磨复合钢板，复合钢板的两面材质不同，耐磨的一面是碳化铬钢板，另一面焊接性能良好以保证铺附焊接的质量，并在无法铺附耐磨复合钢板的位置堆焊耐磨焊层；同时在刀盘的正面表面沿刀盘直径方向交叉铺设两条直径为25mm的钢管，钢管内部填充液压油并连接到液压油路上，通过液压油路的压力变化来判断刀盘是否磨损；利用本发明可提高刀盘的耐磨性能、提高其使用寿命，并能实时监控刀具和刀盘的磨损情况，及时地更换刀具防止刀盘磨损，使其适用盾构全地层地质情况。

技术领域

本发明涉及一种大直径土压盾构设备，尤其涉及一种大直径土压平衡盾构机掘进刀盘。

背景技术

盾构机刀盘是土压平衡盾构机掘进动作的执行单元，一般情况下，盾构掘进施工过程中，盾构机只能向前推进无法后退，不具备维修、更换刀盘的条件，因此刀盘的使用寿命尤为关键，对于较长的隧道施工，难度和风险很大，若刀盘失效后果十分严重；刀盘能够多掘进一百米将十分难得，因此刀盘的使用寿命延长带来的效益不言而喻，对刀盘结构的合理设计将影响刀盘的寿命进而直接影响盾构机的掘进效率。

盾构机刀盘一般是针对某一种地质环境专门设计的，大致可分为软土刀盘（辐条式），复合刀盘（辐条+面板式），软土刀盘一般只能用于土质软的地质环境，复合刀盘可应用较硬的地质环境；软土刀盘应用范围过窄，结构强度低；复合刀盘在实际应用中磨损较大，寿命不长，在盾构掘进时刀盘失效或部分失效后，刀盘恢复十分困难，并且在刀具磨损后刀盘极易失效，因此刀盘的耐磨设计和结构强度很重要，同时在掘进过程中对刀具和刀盘的状态进行监测也是必要的。

发明内容

为了克服现有技术中盾构机刀盘的上述缺点，解决刀盘使用寿命问题，适应较长隧道工程、复杂地层的掘进需要，优化刀盘的结构强度，提高刀盘的耐磨损

能力，本发明提供了一种大直径土压平衡盾构机全地层刀盘，包括刀盘法兰、支腿结构、刀盘中心、刀盘外围、刀盘外圈、刀盘辐条、刀盘面板、开口区域，刀盘法兰设置在刀盘背面，刀盘法兰连接动力结构，刀盘法兰通过支腿结构支撑刀盘并传递扭矩，刀盘辐条形成刀盘的骨架并用于安装刀具，刀盘辐条共十二条，六条主辐条、六条副辐条，主辐条、副辐条上装配不同的刀具，刀盘面板被刀盘辐条分隔，其上焊接有刀座用于安装刀具，刀盘外圈上设置有滚刀用于形成刀盘的挖掘直径，用于在刀盘存在磨损时控制刀盘的挖掘直径不减小，开口区域设置在刀盘面板上，开口区域上设置有刮刀，用于使刀盘挖掘下来的渣土从刀盘正面流动到刀盘的背面进行收集，刀盘的主体结构采用高强度钢板，材质为Q690，在刀盘的正面铺附焊接耐磨复合钢板，复合钢板的两面材质不同，耐磨的一面是碳化铬钢板，硬度在HRC60以上，另一面焊接性能良好以保证铺附焊接的质量，并在无法铺附耐磨复合钢板的位置堆焊耐磨焊层；在刀盘的正面表面沿刀盘直径方向交叉铺设两条直径为25mm的钢管，钢管内部填充液压油并连接到液压油路上，通过液压油路的压力变化来判断刀盘是否磨损；

优选地，耐磨复合钢板的两面采用焊接的方式连接；

优选地，碳化铬钢板表面通过中间层冶金结合有耐磨层，耐磨层材料按质量百分比计包含：45%的碳化铬，10%的钴，11%的碳化钛，4%的镍，2%的硅，0.6%的锰，其余为铁；

优选地，耐磨焊层材料按质量百分比计包含：1%的碳，0.6%的锰，1.5%的硅，13%的铬，1%的钼，0.8%的硼，0.9%的铜，1%的镍，其余为铁；

优选地，刀盘的直径为8000 mm；

优选地，开口区域控制在28%到40%之间，开口区域过大对土层的扰动大，沉降不容易控制，且影响刀盘强度，过小则影响渣土的流动性，影响掘进效率；

优选地，刀盘可安装50把以上的切削刀具，切削刀具为撕裂刀、滚刀。