[实用新型]一种大功率超声振动盾构机刀具

说明书

本实用新型涉及一种大功率超声振动盾构机刀具，包括依次同轴连接的后盖板、多个压电陶瓷片、固定法兰、变幅杆及切刀，在相邻的两压电陶瓷片之间安装电极片，在后盖板、压电陶瓷片、电极片及固定法兰的中心穿装预紧螺栓，该预紧螺栓与变幅杆的后端螺纹孔啮合连接，变幅杆的前端螺纹孔通过刀具固定螺栓与切刀螺纹啮合连接。本实用新型将大功率超声振动系统施加在盾构机刀具上面，降低了刀具的冲击载荷，减小了刀具的摩擦磨损，保证了盾构机的长距离掘进施工，有利于进一步提高盾构机刀具的使用寿命，降低设备维护成本，提高施工效率。

技术领域

本实用新型属于盾构施工领域，涉及刀具，尤其是一种大功率超声振动盾构机刀具。

背景技术

盾构机地下掘进过程中，由刀具对岩石、砂土层等地质材料进行切削，磨削破碎去除，盾构机刀具的使用主要针对不同地层的材料构成情况。开挖地层为硬岩时，采用盘形滚刀，地层为软岩时，采用齿刀，地层为软土或需要破碎软岩时采用切刀。盾构机切刀在使用过程中会遇到不同地质层材料相互叠加，工作环境恶劣等问题，切刀作为破岩工具，承受很大的剪切力和摩擦力，磨损很大。

超声振动加工已经广泛应用于金属、非金属、陶瓷等材料的切削加工，具有能够有效降低切削力，减小刀具损耗，延长刀具使用寿命的特点。

通过检索，尚未发现有将超声应用于盾构刀具的专利、文献报道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种大功率超声振动盾构机刀具，通过引入超声振动能量，减小盾构机在碎岩掘进过程中的切削力，降低刀具磨损速度，延长刀具使用寿命，保证盾构机长距离进给施工作业。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

一种大功率超声振动盾构机刀具，包括依次同轴连接的后盖板、多个压电陶瓷片、固定法兰、变幅杆及切刀，在相邻的两压电陶瓷片之间安装电极片，在后盖板、压电陶瓷片、电极片及固定法兰的中心穿装预紧螺栓，该预紧螺栓与变幅杆的后端螺纹孔啮合连接，变幅杆的前端螺纹孔通过刀具固定螺栓与切刀螺纹啮合连接，压电陶瓷片之间的电极片引出部分为整个振动系统提供压电信号，振动系统的能量供应由导线焊接与电极片引出部分，然后连接至导电滑环之上，再由导电滑定子部分连接至超声波发生器。

而且，在电极片引出部分和后盖板之间加入阻燃泡沫材料。

而且，所述变幅杆外形为指数过渡型或圆锥过渡型。

而且，所述后盖板由钛合金材料制成，变幅杆由高硬度镁铝合金材料制成。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型采用前端盖和变幅杆为一体的整体设计，省去压电换能器前盖板部分，进而降低了能量损耗和超声传递介质材料不匹配现象。

2，本实用新型通过使用不同材料的前后盖板，降低了大功率超声振动中超声能量传递过程的损耗，提高能量转换效率，降低了因为材料内阻引起的振动系统发热现象，延长了装备使用寿命。

3，本实用新型变幅杆结构采用两种设计方案，分别为圆锥过渡型母线设计和指数过渡型母线设计，指数过渡型能够得到更大的工作振幅，圆锥过渡型能够适应复杂的工作环境。

4，本实用新型将大功率超声振动系统施加在盾构机刀具上面，降低了刀具的冲击载荷，减小了刀具的摩擦磨损，保证了盾构机的长距离掘进施工，有利于进一步提高盾构机刀具的使用寿命，降低设备维护成本，提高施工效率。

5、本实用新型通过引入超声能量，为盾构机切削刀具提供额外的超声振动，使刀具与被切削材料之间实现间断式凿击效应，用以降低切刀工作时的切削力，从而提高刀具的耐用度和切削效率。

附图说明

图1为本超声振动刀具的结构图(圆锥过渡型)；