[发明专利]一种集成化的全断面岩石隧道掘进机滚刀刀座

说明书

本发明提供了一种集成化的全断面岩石隧道掘进机滚刀刀座，属于隧道掘进施工设备技术领域。一种集成化的全断面岩石隧道掘进机滚刀刀座主要由滚刀卡紧机构、滚刀刀箱、TBM滚刀以及滚刀抓杆四部分组成。该集成化的刀座系统可以简化换刀流程，缩短换刀时间，降低换刀机械手设计的复杂性，更好的代替人工换刀作业。从而更好的保障换刀工人的生命安全，提高换刀效率，缩短掘进工期，降低整个隧道工程的造价成本。

技术领域

本发明属于隧道掘进施工设备技术领域，根据TBM刀盘刀座的结构空间，设计了一种易于机器手更换的集成化刀座系统，具体为一种集成化的全断面岩石隧道掘进机滚刀刀座。

背景技术

随着我国基础设施建设的大规模开展，公路、铁路、水利水电工程、城市地铁以及城市排污等重大工程越来越多，需要挖掘的隧道也越来越多，对全断面岩石隧道掘进机(TBM)的需求量也急剧增大。TBM长时间服役在大埋深，长距离的工作环境中，刀盘前方的地质条件复杂，载荷波动非常大，而TBM破岩主要依靠滚刀与前方掌子面的接触挤压切削破岩，在连续大载荷，强冲击的作用下，滚刀极易磨损和损坏，因此换刀工序在TBM的掘进过程中是必不可少的。传统的滚刀安装需要的部件多(15个左右)，并且装拆的动作非常复杂，据统计，目前滚刀更换主要靠人工，且滚刀更换时间约占整个施工时间的20％以上。这种低效低模块化的滚刀更换方式和高效智能掘进的要求极不相符，并且恶劣的工作环境严重威胁着换刀工人的生命安全。因此，研制一种模块化，集成化的刀座系统势在必行。

为了保障换刀工人的生命安全，提高换刀效率，缩短掘进工期，降低整个隧道工程的造价成本，迎合用机械手来换刀，发明这种集成化，模块化的刀座系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集多部件于一体的刀座系统，简化换刀流程，缩短换刀时间，降低换刀机械手设计的复杂性，更好的代替人工换刀作业。该刀座系统在工作过程中可以很好地承受滚刀上的载荷，在磨损或损坏后，可以方便的从刀盘中拆换出来。

本发明的技术方案：

一种集成化的全断面岩石隧道掘进机滚刀刀座，主要由滚刀卡紧机构1、滚刀刀箱2、TBM滚刀3以及滚刀抓杆4四部分组成。滚刀刀座总示图如图1所示。其中，滚刀卡紧机构1、TBM滚刀3和滚刀抓杆4组成集成刀块系统。集成刀块系统如图2所示。

所述的滚刀卡紧机构1主要由丝杠螺杆1-1、轴套1-2、卡耳拨叉1-3、卡耳1-4、卡耳滑块1-5、滚刀固定机架1-6、卡耳销轴1-7、圆锥滚子轴承1-8和卡耳拨叉销1-9组成；其中，丝杆螺杆1-1上有阶梯段，通过两个圆锥滚子轴承1-8使丝杠螺杆1-1可绕自身旋转，丝杆螺杆1-1穿过卡耳拨叉1-3的螺栓孔，并带动卡耳拨叉1-3上下移动，丝杆螺杆1-1的上端通过轴套1-2固定在滚刀固定机架1-6上，使其不能上下移动；卡耳拨叉1-3为块体结构，其中间设有螺栓孔，两端设有方孔，方孔与卡耳1-4相互配合，并通过两个卡耳拨叉销1-9连在一起；卡耳1-4通过卡耳销轴1-7固定在滚刀固定机架1-6的方形槽中；卡耳滑块1-5通过四根螺栓固定在滚刀固定机架1-6的侧面，卡耳滑块1-5上表面为一弧形凹槽，卡耳1-4可沿卡耳滑块1-5的弧形凹槽滑动；滚刀固定机架1-6为呈上方下尖外形的壳体结构，方形部分的一侧面开有用来装配滚刀卡紧机构1的方形槽，另一侧开有用来装配TBM滚刀3的圆形刀轴槽，滚刀固定机架1-6的外部与刀箱侧面板2-2的槽相配合；滚刀卡紧机构1的机构三维视图如图3所示。其中，丝杠螺杆1-1、卡耳拨叉1-3、卡耳1-4、卡耳滑块1-5、卡耳销轴1-7、卡耳拨叉销1-9共同组成锁紧机构，锁紧机构的剖视图如图4所示。

所述的滚刀刀箱2为由两块刀箱焊接板2-1和两块刀箱侧面板2-2组成的内部呈中空的箱体；刀箱焊接板2-1为了降低刀箱侧面板2-2的工艺难度，同时起连接的作用；刀箱侧面板2-2内侧开有卡槽，卡槽的轮廓和卡耳1-4的卡边轮廓匹配，从而使卡槽能够很好的定位，同时承受滚刀传来的较大冲击载荷；滚刀刀箱2的外形和TBM刀盘上留下的刀座空间相一致，TBM工作过程中滚刀刀箱2被焊接在刀盘上。滚刀刀箱结构如图5所示。