[发明专利]一种多角度破岩悬臂掘进机的硬岩刀盘

说明书

本发明公开了一种多角度破岩悬臂掘进机的硬岩刀盘，解决了现有悬臂掘进机的滚刀存在异常磨损、崩刀的技术问题。本发明包括截割臂及与截割臂相连的刀盘前面板，刀盘前面板的前端设置有正面滚刀和侧面滚刀，所述正面滚刀和侧面滚刀的夹角之间设置有拐点滚刀，所述拐点滚刀的最前端刀刃与截割臂的铰接点之间的距离记为摆动半径R₂，所述正面滚刀的最前端刀刃与截割臂的铰接点之间的距离记为摆动半径R₁，所述R₂大于R₁。本发明既能够避免正面滚刀出现偏磨、崩刃等异常损坏情况发生，又能防止滚刀的端盖磨损，提高悬臂掘进机硬岩开挖效率，实现隧道开挖设备的低成本、灵活机动性和高效率。

技术领域

本发明属于掘进机刀盘的技术领域，特别是指一种多角度破岩悬臂掘进机的硬岩刀盘。

背景技术

随着国家水利水电工程、地铁隧道工程、地下空间开发工程的积极推进，以及掘进机研发制造能力和施工技术的逐渐成熟，市场对隧道开挖设备的安全性、工作效率、经济性以及对隧道断面形状的灵活适应性提出了新的更高要求。

目前，硬岩地层项目中多采用TBM全断面硬岩掘进机设备进行施工，其主要应用于圆形断面隧道开挖，对隧道断面形状的适应性较为单一有限，且设备成本也比较高。而悬臂掘进机具有摆动开挖功能，但是悬臂掘进机截割头布置的是合金截齿类刀具，主要用于切削土体和软岩，不能切削硬岩地层。

经检索现有申请日为2018年08月16日、申请号为CN201821324333.X的实用新型专利公开了一种搭载滚刀破岩的多臂式悬臂掘进机，包括在主体机构前部上下对称活动设有两个回转台，主体机构内部设有驱动回转台旋转的液压回转油缸，两个回转台的前部均设有俯仰油缸，回转台上铰接有至少一个悬臂，悬臂前部设有转轴，悬臂的内部设有驱动转轴转动的旋转电机，悬臂均通过转轴与刀盘连接，悬臂的中部与俯仰油缸铰接，刀盘上设有滚刀。该专利虽然公开了在悬臂掘进机的悬臂上设置刀盘，通过刀盘来开挖硬岩，但是将常规刀盘设置在多角度破岩的悬臂存在以下严重问题：

第一，在悬臂带动刀盘进行正向切入和侧向切削时，部分滚刀的滚刀端盖会超出开挖轨迹的边界，滚刀端盖先于刀刃接触硬岩岩体，不仅严重影响开挖效率，而且会使端盖发生严重破损，更换端盖又会影响施工进度。

第二，在悬臂带动刀盘进行侧向切削时，刀盘正面的滚刀会受到岩体巨大的侧向力，则刀盘正面的滚刀的刀刃不仅不能进行有效切削，而且会使其发生磨损，正面滚刀会出现偏磨、崩刃等异常损坏情况，另外还会影响刀盘前端面出渣。

第三，由于悬臂掘进机的工作状态不同于TBM全断面硬岩掘进机垂直式向前掘进，既有正向切入破岩工作状态，又有侧向切削工作状态，因而传统的悬臂掘进机的截割头布置的是容易连接的合金截齿类刀具，若悬臂掘进机的截割头连接刀盘，则需要解决其连接结构可靠性的问题，同时不能够影响刀盘的工作状态。

因此，糅合开挖硬岩的TBM和开挖软岩及软土的悬臂掘进机设计理念，研制出低成本、高效率、可开挖自由断面的硬岩悬臂TBM成为潜在需求，同时要保证刀盘开挖的高效性和可靠性，因此亟待设计一种安全可靠、经济高效的悬臂掘进机用硬岩刀盘。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种多角度破岩悬臂掘进机的硬岩刀盘，解决了现有悬臂掘进机的滚刀存在异常磨损、崩刀的技术问题。