一种盾构机用自冲击滚刀及使用其冲击破碎岩面的方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构机用自冲击滚刀，包括刀盘和转动连接在刀盘上的滚刀主体，以及用于带动滚刀主体转动的滚刀刀圈和在滚刀主体的带动下撞击岩面使岩面破碎的冲击机构；所述滚刀刀圈和冲击机构均套装在滚刀主体上，所述滚刀刀圈与滚刀主体固定连接；本发明专利技术还公开了一种使用盾构机用自冲击滚刀冲击破碎岩面的方法。本发明专利技术设计新颖合理，实施方便，实现了碾压加冲击的双重岩面破碎，大大提高了岩面的破碎效率，将有效提高盾构机的施工效率，加快施工进度，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构机用自冲击滚刀及使用其冲击破碎岩面的方法
本专利技术属于盾构机滚刀
，具体涉及一种盾构机用自冲击滚刀及使用其冲击破碎岩面的方法。
技术介绍
随着我国城市的不断发展，地铁在缓解城市交通压力方面发挥着重要的作用，目前在地铁施工中，盾构机的应用越来越广泛，滚刀是盾构机上用于掘进的刀具，用于对岩石进行破碎和切削。安装在刀盘上的盘形滚刀在千斤顶的作用下紧压在岩面上，当刀盘转动时，滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自转。如图1所示，滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在岩面上切出一系列的同心圆沟槽。当推力超过岩石的强度时，盘形滚刀刀尖下的岩石直接破碎，刀尖贯入岩石，形成压碎区和放射状的裂纹，需要进一步加压后，岩石中的裂纹延伸并相互贯通，形成了岩石碎片而崩落，滚刀才算完成了一次破岩过程。仅仅依靠滚刀的碾压作用，岩石的破碎效率很低，这直接影响到了盾构机的掘进效率。因此，设法提高岩石的破碎效率是当前迫切需要的。为了解决以上问题，申请号为201721332428.1的中国专利公开了“一种盾构机上的滚刀”，该方案中的滚刀的圆锥面上设有液压驱动的冲击钻，所以滚刀需要与外界高压油泵连通，如此便使装备变得更复杂，实施的难度增大。此外，由于是采用液压驱动，钻头的冲击力较小，而且，由于滚刀的作业环境有小石块等杂物，这些杂物极易造成液压系统泄露。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实施方便、实现了碾压加冲击的双重岩面破碎、大大提高了岩面的破碎效率、将有效提高盾构机的施工效率、加快施工进度、实用性强、使用效果好、便于推广使用的盾构机用自冲击滚刀。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种盾构机用自冲击滚刀，包括刀盘和转动连接在刀盘上的滚刀主体，以及用于带动滚刀主体转动的滚刀刀圈和在滚刀主体的带动下撞击岩面使岩面破碎的冲击机构；所述滚刀刀圈和冲击机构均套装在滚刀主体上，所述滚刀刀圈与滚刀主体固定连接。上述的一种盾构机用自冲击滚刀，所述滚刀主体呈中间粗两端细的曲轴状。上述的一种盾构机用自冲击滚刀，所述刀盘的后侧通过内六角螺钉固定连接有后端盖，所述刀盘和后端盖之间卡合连接有两个用于支撑安装滚刀主体的轴承，所述滚刀主体的两端分别连接在两个轴承内；所述滚刀主体的中间部分两侧各套装有一个起密封作用的毡圈，所述毡圈的外围卡合连接在刀盘和后端盖上。上述的一种盾构机用自冲击滚刀，所述滚刀主体的中间部分设置有键槽，所述滚刀刀圈通过连接在键槽中的键固定连接在滚刀主体的中间部分，所述滚刀主体上套装有位于滚刀刀圈一侧且用于对滚刀刀圈进行轴向定位的轴用弹性挡圈。上述的一种盾构机用自冲击滚刀，所述滚刀主体的两端各设置有一个曲柄，两个曲柄对称设置在滚刀刀圈的两侧，所述冲击机构的数量为两个，两个冲击机构分别连接在两个曲柄上。上述的一种盾构机用自冲击滚刀，所述冲击机构包括连杆、连杆后盖和冲击套筒，以及均设置在冲击套筒内的滑块、冲击球和冲击头，所述连杆和连杆后盖固定连接后套装在滚刀主体上，所述滑块转动连接在连杆上，所述冲击套筒固定连接在刀盘上，所述冲击头滑动连接在冲击套筒未与刀盘固定连接的一端内部，所述冲击球设置在滑块和冲击头之间。上述的一种盾构机用自冲击滚刀，所述连杆和连杆后盖通过内六角螺钉固定连接后套装在滚刀主体上，所述滑块通过销钉转动连接在连杆上，所述冲击套筒与刀盘固定连接的一端设置有向外凸出的法兰盘，所述法兰盘上设置有安装孔，所述冲击套筒通过连接到安装孔中的内六角螺钉固定连接在刀盘上。上述的一种盾构机用自冲击滚刀，所述冲击套筒的侧壁上均匀设置有两条滑槽，所述冲击头的外壁上设置有两个分别滑动连接到两条滑槽中且能够沿滑槽滑动的冲击头滑条；所述冲击头的主体部分的形状为圆柱形，所述冲击头朝向冲击套筒外端的一端端面向外凸出且半径减小呈圆台形。本专利技术还公开了一种方法步骤简单、实施方便、能够实现碾压加冲击的双重岩面破碎、大大提高了岩面的破碎效率的使用盾构机用自冲击滚刀冲击破碎岩面的方法，该方法包括以下步骤：步骤一、将盾构机用自冲击滚刀安装在盾构机上；步骤二、盾构机作业时，带动刀盘旋转，刀盘旋转时，滚刀刀圈与岩面接触并在摩擦力的作用下产生转动，滚刀刀圈转动时，一方面，滚刀刀圈对岩面产生碾压作用，使岩面上产生沟槽和裂纹；另一方面，滚刀刀圈带动滚刀主体转动，滚刀主体转动时，带动冲击机构撞击岩面，冲击机构撞击岩面的冲击力峰值大，作用时间短，使岩面产生裂纹；岩面上在滚刀刀圈的碾压作用下产生的裂纹和冲击机构的撞击作用下产生的裂纹相互贯穿，促进裂纹生长，实现碾压加冲击的双重岩面破碎。上述的方法，所述冲击机构包括连杆、连杆后盖和冲击套筒，以及均设置在冲击套筒内的滑块、冲击球和冲击头，所述连杆和连杆后盖固定连接后套装在滚刀主体上，所述滑块转动连接在连杆上，所述冲击套筒固定连接在刀盘上，所述冲击头滑动连接在冲击套筒未与刀盘固定连接的一端内部，所述冲击球设置在滑块和冲击头之间；步骤二中所述冲击机构撞击岩面的具体过程为：滚刀主体转动时，带动连杆运动，连杆推动滑块在冲击套筒内做往复直线运动，滑块运动时，撞击到冲击球，冲击球进而撞击到冲击头，冲击头撞击岩面。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术的盾构机用自冲击滚刀，结构简单，设计新颖合理，巧妙地利用了滚刀的自转，将滚刀主体设置为曲轴状，并通过连杆连接滑块，利用滑块撞击冲击球，再撞击冲击头；滚刀每转一圈，冲击头就会撞击岩面一次；而且，岩面上在滚刀刀圈的碾压作用下产生的裂纹和冲击机构的撞击作用下产生的裂纹相互贯穿，促进裂纹生长，实现碾压加冲击的双重岩面破碎，大大提高了岩面的破碎效率。2、本专利技术的盾构机用自冲击滚刀，冲击机构是将滚刀的自转作为动力，不需要外加动力，实施方便，避免了外加动力造成的结构复杂、实施难度大、容易产生额外泄露、污染环境等问题，且实现了较好的能量利用。3、本专利技术的的盾构机用自冲击滚刀，冲击机构中的滑块的前方设有冲击球，在滑块的撞击下，冲击球会撞击到冲击头，冲击性较强，冲击力峰值大，作用时间短，能够更好地实现岩面的破碎。4、本专利技术的盾构机用自冲击滚刀，尽可能多地应用了轴承、轴用弹性挡圈等标准件，非标准件的结构工艺性好，加工制造方便，适于大批量生产。5、使用本专利技术的盾构机用自冲击滚刀冲击破碎岩面的方法，方法步骤简单，实施方便，能够实现碾压加冲击的双重岩面破碎，大大提高了岩面的破碎效率。6、本专利技术的推广使用，将有效提高盾构机的施工效率，加快施工进度，本专利技术的实用性强，使用效果好，便于推广使用。综上所述，本专利技术的设计新颖合理，实施方便，实现了碾压加冲击的双重岩面破碎，大大提高了岩面的破碎效率，将有效提高盾构机的施工效率，加快施工进度，实用性强，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为盾构机滚刀的工作原理示意图；图2为本专利技术盾构机用自冲击滚刀的立体图；图3为本专利技术盾构机用自冲击滚刀的主视图；图4为图3的A-A剖视图；图5为图3的B-B剖视图；图6为本专利技术盾构机用自冲击滚刀的俯视图；图7为本专利技术盾构机用自冲击滚刀的后视图；图8为本专利技术滚刀主体的立体图；图9为本专利技术滚刀主体的主视图；图10为本专利技术冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构机用自冲击滚刀，其特征在于：包括刀盘(1)和转动连接在刀盘(1)上的滚刀主体(4)，以及用于带动滚刀主体(4)转动的滚刀刀圈(2)和在滚刀主体(4)的带动下撞击岩面使岩面破碎的冲击机构(3)；所述滚刀刀圈(2)和冲击机构(3)均套装在滚刀主体(4)上，所述滚刀刀圈(2)与滚刀主体(4)固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种盾构机用自冲击滚刀，其特征在于：包括刀盘(1)和转动连接在刀盘(1)上的滚刀主体(4)，以及用于带动滚刀主体(4)转动的滚刀刀圈(2)和在滚刀主体(4)的带动下撞击岩面使岩面破碎的冲击机构(3)；所述滚刀刀圈(2)和冲击机构(3)均套装在滚刀主体(4)上，所述滚刀刀圈(2)与滚刀主体(4)固定连接。2.按照权利要求1所述的一种盾构机用自冲击滚刀，其特征在于：所述滚刀主体(4)呈中间粗两端细的曲轴状。3.按照权利要求2所述的一种盾构机用自冲击滚刀，其特征在于：所述刀盘(1)的后侧通过内六角螺钉固定连接有后端盖(6)，所述刀盘(1)和后端盖(6)之间卡合连接有两个用于支撑安装滚刀主体(4)的轴承(7)，所述滚刀主体(4)的两端分别连接在两个轴承(7)内；所述滚刀主体(4)的中间部分两侧各套装有一个起密封作用的毡圈(8)，所述毡圈(8)的外围卡合连接在刀盘(1)和后端盖(6)上。4.按照权利要求2所述的一种盾构机用自冲击滚刀，其特征在于：所述滚刀主体(4)的中间部分设置有键槽(4-1)，所述滚刀刀圈(2)通过连接在键槽(4-1)中的键(9)固定连接在滚刀主体(4)的中间部分，所述滚刀主体(4)上套装有位于滚刀刀圈(2)一侧且用于对滚刀刀圈(2)进行轴向定位的轴用弹性挡圈(5)。5.按照权利要求2所述的一种盾构机用自冲击滚刀，其特征在于：所述滚刀主体(4)的两端各设置有一个曲柄(4-2)，两个曲柄(4-2)对称设置在滚刀刀圈(2)的两侧，所述冲击机构(3)的数量为两个，两个冲击机构(3)分别连接在两个曲柄(4-2)上。6.按照权利要求1或5所述的一种盾构机用自冲击滚刀，其特征在于：所述冲击机构(3)包括连杆(3-7)、连杆后盖(3-6)和冲击套筒(3-1)，以及均设置在冲击套筒(3-1)内的滑块(3-2)、冲击球(3-3)和冲击头(3-5)，所述连杆(3-7)和连杆后盖(3-6)固定连接后套装在滚刀主体(4)上，所述滑块(3-2)转动连接在连杆(3-7)上，所述冲击套筒(3-1)固定连接在刀盘(1)上，所述冲击头(3-5)滑动连接在冲击套筒(3-1)未与刀盘(1)固定连接的一端内部，所述冲击球(3-3)设置在滑块(3-2)和冲击头(3-5)之间。7.按照权利要求6所述的一种盾构机用自冲击滚刀，其特征在于：所述连杆(3-7)和连杆后盖(3-6)通过内六角螺钉固定连接后套装在滚刀主体(4)上，所述滑块(3-2)通过销钉(3-8)转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭卫，李凯凯，张亚普，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61