一种用于软硬不均地层的大直径盾构刀盘系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统，包括大型刀盘、中型刀盘、小型刀盘，辐条、面板、滚刀、切刀、先行刀、中心刀、搅拌棒、减速器、液压马达、动力传送装置、护盾和螺旋出土装置；所述的盾构的前端刀盘为9个刀盘呈空间交错结构分布形成，包括大刀盘、中型刀盘、小型刀盘，共计分为四阶刀盘；所述的包括四阶刀盘包括第一阶刀盘、第二阶刀盘、第三阶刀盘和第四阶刀盘。本实用新型专利技术采用多层刀盘空间交错分布，各刀盘可以实现单独控制，进而提高超大直径盾构在软硬不均地层施工中的开挖效率、精度和稳定性。避免使用大直径主轴轴承，降低制造难度和运输成本；采用多层刀盘，降低各部分载荷，延长刀盘相关部件的使用寿命。

A large diameter shield cutter system for soft and hard unequal strata

The utility model discloses a shield cutter for non-uniform formation of large diameter disc systems, including large and medium-sized cutter cutter, small cutter, spokes, panel, hob, cutting knife, knife, knife, first center stick, speed reducer, hydraulic motor, power transmission device, and shield the unearthed spiral device; the front end of the knife shield wherein the plate are staggered in space structure distribution form 9 cutter, including cutter knives, small and medium-sized cutter, is divided into four order cutter; including the first cutter, cutter, second order third order and fourth order knife cutter the four disc cutter of the order. The multi-layer cutter head space interlaced distribution is adopted in the utility model, and each cutter head can be controlled independently, thereby improving the excavation efficiency, accuracy and stability of the super large diameter shield in the hard and soft uneven stratum construction. Large diameter spindle bearings should be avoided to reduce manufacturing difficulty and transportation cost. Multilayer knives were used to reduce the load of each part and extend the service life of cutter parts.

【技术实现步骤摘要】
一种用于软硬不均地层的大直径盾构刀盘系统
本技术涉及隧道专用工程设备
，具体为一种用于软硬不均地层的大直径盾构机刀盘系统。
技术介绍
盾构掘进机是应用于隧道开挖的大型施工设备，具有开挖速度快、质优环保、经济省力、安全可靠等优点，已广泛用于地铁公路、市政水电隧道工程。其中刀盘是盾构开挖施工的重要部件，主要功能是切削土层土体，对掘削面起到一定的支撑作用；因此刀盘结构的设计合理性直接影响隧道施工质量和盾构机使用寿命。随着大直径城际铁路、过江隧道等项目规模的加大，超大直径盾构的市场需求开始增长。由于施工土质地层的复杂性，特别施工地段基岩隆起、孤石等软硬不均性，导致大直径隧道的施工难度变大，这就对超大直径盾构刀盘的结构设计和性能提出了非常高的要求。而现有的超大直径盾构刀盘大多存在以下问题：施工遇到土质软硬不均地层时，特别是局部出现孤石或基岩隆起地段，使得大直径盾构刀盘受力不均而出现“偏载”的现象，导致盾构整机在推进过程产生震动，严重影响盾构开挖精度；且对于大直径主轴承，加工制造难度大、运输成本高，安装维修不便；同时刀盘主轴系统承受负载大，导致相关零部件寿命降低。因此，提供一种能够解决超大直径盾构在软硬不均地层中存在的刀盘受力不均而导致“偏载”的现象、盾构整机工作稳定性差以及大直径主轴承加工制造难度大的问题的盾构机系统，已经是一个值得研究的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中超大直径盾构在软硬不均地层中存在的刀盘受力不均而导致“偏载”的现象、盾构整机工作稳定性差以及大直径主轴承加工制造难度大的问题，本技术提出了一种采用多层刀盘空间交错分布，各刀盘可以实现单独控制，进而提高超大直径盾构在软硬不均地层施工中的开挖效率、精度和稳定性。避免使用大直径主轴轴承，降低制造难度和运输成本；采用多层刀盘，降低各部分载荷，延长刀盘相关部件的使用寿命的用于软硬不均地层的大直径盾构刀盘系统。本技术的目的是这样实现的：一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统，包括大型刀盘、中型刀盘、小型刀盘，辐条、面板、滚刀、切刀、先行刀、中心刀、搅拌棒、减速器、液压马达、动力传送装置、护盾和螺旋出土装置；所述的盾构的前端刀盘为9个刀盘呈空间交错结构分布形成，包括大刀盘、中型刀盘、小型刀盘，共计分为四阶刀盘；所述的四阶刀盘包括第一阶刀盘、第二阶刀盘、第三阶刀盘和第四阶刀盘；9个刀盘为不同型号的刀盘，且均具有独立的驱动系统，可实现单独控制。所述的第一阶刀盘是中型刀盘，包括中型刀盘1个，位于盾构刀盘结构中心位置；第二阶刀盘是小型刀盘，所述的小型刀盘4个，沿刀盘结构圆周方向均匀分布；第三阶刀盘是大型刀盘，所述大型刀盘为2个，分别位于开挖轴线上下方且对称安装；第四阶刀盘是大型刀盘，所述大型刀盘为2个，分别位于开挖轴线左右方且对称安装。所述的第一阶刀盘采用6根辐条，且在所述辐条上安装有一阶先行刀和一阶切刀，所述一阶刀盘的中心位置装有一阶鱼尾刀，所述一阶刀盘的端面背部安装一阶液压马达作为驱动刀盘转动的动力装置，所述一阶液压马达的主轴通过联接件与一阶减速器连接，所述一阶减速器的输出轴连接一阶动力传送装置，所述一阶动力传送装置与刀盘固定连接；所述一阶刀盘的背部端面设置有平行于刀盘轴线的一阶搅拌棒，刀盘腔内设有渣土输送装置，所述渣土输送装置为一阶螺旋输送机。所述的第二阶刀盘有两种，包括位于整个刀盘系统上部的第一辐条式刀盘和下部的第二面板式刀盘。所述第一辐条式刀盘采用6根辐条，且在所述辐条上安装有二阶先行刀和二阶切刀，所述二阶先行刀通过焊接的方式与辐条固定接连。所述第一面板式刀盘采用4个刀梁，且在所述刀梁上安装有二阶滚刀和二阶切刀；所述二阶刀盘中心位置装有二阶鱼尾刀，所述二阶刀盘的背部端面安装二阶液压马达作为驱动刀盘转动的动力装置，此二阶液压马达的主轴通过联接件与二阶减速器连接，所述二阶减速器的输出轴连接二阶动力传送装置，所述二阶动力传送装置与刀盘固定连接；所述二阶刀盘的背部端面设置有平行于刀盘轴线的二阶搅拌棒，刀盘腔内设有渣土输送装置，所述渣土输送装置为二阶螺旋输送机。所述的第三阶刀盘有两种，包括位于整个刀盘系统上部的第二辐条式刀盘和位于下部的第二面板式刀盘。所述第二辐条式刀盘采用6个辐条，且在所述辐条上安装有三阶先行刀和二阶切刀，所述三阶先行刀通过焊接的方式与辐条固定接连。所述的第二面板式刀盘采用4个刀梁，且在所述刀梁上安装有三阶滚刀和三阶切刀，所述三阶刀盘中心位置装有三阶鱼尾刀，所述三阶刀盘的背部端面安装三阶液压马达作为驱动刀盘转动的动力装置，此三阶液压马达主轴通过联接件与三阶减速器连接，所述三阶减速器的输出轴连接三阶动力传送装置，所述三阶动力传送装置与刀盘固定连接；所述三阶刀盘背部端面设置有平行于刀盘轴线的三阶搅拌棒，刀盘腔内设有渣土输送装置，所述渣土输送装置为三层螺旋输送机。所述的第四阶刀盘的面板采用6根辐条，且在所述辐条上安装有四阶先行刀和四阶切刀，所述的四阶刀盘中心位置装有四阶鱼尾刀，所述四阶刀盘的端面背部安装四阶液压马达作为驱动刀盘转动的动力装置，此四阶液压马达主轴通过联接件与四阶减速器连接，所述四阶减速器的输出轴连接四阶动力传送装置，所述四阶动力传送装置与刀盘固定连接；所述四阶刀盘端面的背部设置有平行于刀盘轴线的四阶搅拌棒，刀盘腔内设有渣土输送装置，所述渣土输送装置为四阶螺旋输送机。积极有益效果：1、本技术的用于软硬不均地层超大直径的盾构刀盘系统，由多个刀盘呈空间交错结构，有效解决了整体式大直径刀盘开挖软硬不均地层时，受力不均导致刀盘“偏载”现象和整机推进稳定性差的问题，多层刀盘共同推进，有效地改善刀盘工作环境，提高超大直径盾构机在软硬不均地层的适应性和稳定性；2、本技术的用于软硬不均地层超大直径的盾构刀盘系统，不再使用大直径主轴承，降低了主轴承的加工制造难度，减小运输和维修成本；3、多个刀盘共同受力，减小各主轴部件的载荷，延长了相关零部件的使用寿命；4、本技术的用于软硬不均地层超大直径的盾构刀盘，各刀盘不在同一个平面，整体呈阶梯式排列，增加了岩土临空面，有利于岩土分级开挖，减小刀具磨损，提高开挖速率；5、本技术的用于软硬不均地层超大直径的盾构刀盘，各刀盘可实现单独控制，能够根据各刀盘切削地层情况实时调整各自推进速度和压力，保证整体同步推进，提高隧道施工精度；6、本技术的用于软硬不均地层超大直径的盾构刀盘，掘进过程遇到局部孤石或基岩隆起地段，只需更换基岩凸起高度范围内刀盘的刀具，即可实现快速破岩。操作方便，节省成本。附图说明图1为本技术的系统结构示意图；图2为本技术的刀盘结构示意图；图3为本技术在软土地层中推进结构示意图；图4为本技术在软硬不均土地层中推进结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本技术做进一步的说明：如图1、图2所示，一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统包括大型刀盘、中型刀盘、小型刀盘，辐条、面板、滚刀、切刀、先行刀、中心刀、搅拌棒、减速器、液压马达、动力传送装置、护盾、螺旋出土装置。其特征在于盾构前端刀盘结构由9个刀盘呈空间交错结构分布，包括大刀盘、中型刀盘、小型刀盘。刀盘结构第一阶是中型刀盘，所述中型刀盘1个，位于盾构刀盘结构中心位置；刀盘结构第二阶是小型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统，其特征在于：包括大型刀盘、中型刀盘、小型刀盘，辐条、面板、滚刀、切刀、先行刀、中心刀、搅拌棒、减速器、液压马达、动力传送装置、护盾和螺旋出土装置；所述的盾构的前端刀盘为9个刀盘呈空间交错结构分布形成，包括大型刀盘、中型刀盘、小型刀盘，共计分为四阶刀盘；所述的四阶刀盘包括第一阶刀盘、第二阶刀盘、第三阶刀盘和第四阶刀盘；9个刀盘为不同型号的刀盘，且均具有独立的驱动系统，可实现单独控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统，其特征在于：包括大型刀盘、中型刀盘、小型刀盘，辐条、面板、滚刀、切刀、先行刀、中心刀、搅拌棒、减速器、液压马达、动力传送装置、护盾和螺旋出土装置；所述的盾构的前端刀盘为9个刀盘呈空间交错结构分布形成，包括大型刀盘、中型刀盘、小型刀盘，共计分为四阶刀盘；所述的四阶刀盘包括第一阶刀盘、第二阶刀盘、第三阶刀盘和第四阶刀盘；9个刀盘为不同型号的刀盘，且均具有独立的驱动系统，可实现单独控制。2.根据权利要求1所述的一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统，其特征在于：所述的第一阶刀盘是中型刀盘，包括中型刀盘1个，位于盾构刀盘结构中心位置；第二阶刀盘是小型刀盘，所述的小型刀盘4个，沿刀盘结构圆周方向均匀分布；第三阶刀盘是大型刀盘，所述大型刀盘为2个，分别位于开挖轴线的上下方且对称安装；第四阶刀盘是大型刀盘，所述大型刀盘为2个，分别位于开挖轴线的左右方且对称安装。3.根据权利要求1所述的一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统，其特征在于：所述的第一阶刀盘采用6根辐条，且在所述辐条上安装有一阶先行刀和一阶切刀，所述一阶刀盘的中心位置装有一阶鱼尾刀，所述一阶刀盘的端面背部安装一阶液压马达作为驱动刀盘转动的动力装置，所述一阶液压马达的主轴通过联接件与一阶减速器连接，所述一阶减速器的输出轴连接一阶动力传送装置，所述一阶动力传送装置与刀盘固定连接；所述一阶刀盘的背部端面设置有平行于刀盘轴线的一阶搅拌棒，刀盘腔内设有渣土输送装置，所述渣土输送装置为一阶螺旋输送机。4.根据权利要求1所述的一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统，其特征在于：所述的第二阶刀盘有两种，包括位于整个刀盘系统上部的第一辐条式刀盘和下部的第二面板式刀盘。5.根据权利要求4所述的一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统，其特征在于：所述第一辐条式刀盘采用6根辐条，且在所述辐条上安装有二阶先行刀和二阶切刀，所述二阶先行刀通过焊接的方式与辐条固定接连。6.根据权利要求4所述的一种用于软硬不均地层大直径的盾构刀盘系统，其特征在于：第一面板式刀盘采...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈馈，李阁强，张兵，孙振川，
申请(专利权)人：中铁隧道集团有限公司，盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：新型
国别省市：河南,41