[发明专利]一种盘形滚刀刀圈的设计方法

摘要

本发明一种盘形滚刀刀圈的设计方法属于隧道施工机械领域，涉及一种采用螺旋齿的滚刀刀圈设计方法。该方法针对隧道掘进类设备所用滚刀刀圈的特性，在滚刀刀圈的外圆周上通过开设螺旋圆弧齿槽形成切削齿；螺旋圆弧齿槽的齿形是圆弧线，且沿轴向螺旋延伸形成若干个螺旋齿。该方法采用螺旋齿使滚刀刀圈在工作时能产生很大的挖掘和挤压力，且在侧向产生侧向分力，有利于多把滚刀之间的岩石的破碎，以取代现有的仅靠挤压力和冲击力来达到破岩目的的滚刀刀圈结构，能够在大多数的地层中，实现高速切削掘进，有效提高破岩和掘进效率。

主权项

一种盘形滚刀刀圈的设计方法，其特征是，该方法采用在滚刀刀圈外圆周上开设螺旋圆弧齿槽形成螺旋切削齿的方式,能够适应多种地层，尤其是较软地层，实现高速切削掘进，具体设计方法如下：在滚刀刀圈(1)的外圆周上通过开设螺旋圆弧齿槽形成切削齿；螺旋圆弧齿槽的齿形是圆弧线，且沿轴向螺旋延伸，依据下述条件形成若干个切削齿；1)先根据滚刀刀圈(1)的磨损情况和其相关几何关系的分析确定螺旋圆弧齿槽的齿高h满足：L≤h＜Μ    (1)$h=r+R-r\×\cos \left(\frac{\mathrm{\θ}}{2}\right)-R\×\cos \left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right)$           (2)α＝2arctan((r×tan(θ/2))/R)     (3)其中：r是螺旋圆弧齿槽的齿形半径，单位mm；θ是螺旋圆弧齿槽的齿形角，单位度(°)；R是滚刀刀圈(1)的半径，单位mm；L是滚刀刀圈(1)的极限磨损量；M是滚刀刀圈(1)的刀头距离其宽度保持不变位置时的最小距离，单位mm；2)根据螺旋圆弧齿槽在滚刀刀圈(1)上的螺旋圈数的限定，确定螺旋圆弧齿槽的螺距S满足：$\frac{H}{S}\≤1$     (4)其中：H是螺旋圆弧齿槽在齿高h处的轴向最大宽度，单位mm；3)根据螺旋规律，确定螺旋圆弧齿槽的升角λ满足：$\mathrm{\λ}=\arctan \left(\frac{S}{\mathrm{\πd}}\right)$       (5)其中：d是螺旋圆弧齿槽的螺旋线所在的基圆直径，单位mm；4)最后根据螺旋圆弧齿槽在滚刀刀圈(1)上不能连通的原则，确定沿滚刀刀圈(1)外缘周向开设的齿槽数n满足：$2\≤n\≤\frac{\mathrm{\π}}{\arctan ((r\×\tan (\mathrm{\θ}/2))/R)}$       (6)满足上述条件，所形成的若干切削齿沿滚刀刀圈(1)外缘周向均匀分布。