本发明专利技术公开了一种用于盾构机滚刀的自动换刀装置，包括刀箱、多刀旋转装置，伸缩‑支撑装置和保压装置，刀箱是由上、下顶板，左、右侧板和前、后挡板组成的一个中空六面体结构，刀箱与盾构机刀盘面板焊接；多刀旋转装置安装在刀箱内部，其中换刀轴平行于上下顶板，两端分别垂直连接于左右侧板，由侧板上的驱动系统驱动；换刀轴上均布有四套相同的伸缩‑支撑装置，伸缩‑支撑装置由滚刀及刀座、泥浆排放管路以及伸缩用液压缸组成，三者轴线重合。保压装置安装于前挡板，由第一闸门，第二闸门以及保压用液压缸组成。本发明专利技术提高了换刀效率，减少了工作人员手动换刀的次数，缩短了停机时间，提高了作业效率，降低了施工成本。
【技术实现步骤摘要】
一种用于盾构机滚刀的自动换刀装置
本专利技术属于隧道掘进施工盾构设备维护
,特别涉及一种应用于盾构机滚刀的自动切换装置。
技术介绍
盘形滚刀作为隧道掘进机施工过程中与前方地质直接接触的部件,其相关性能决定了施工的效率。由于滚刀工作的环境极其恶劣，故在施工过程中，滚刀极易磨损。在现今的所有设计中，每个刀座只安装了一把滚刀，因此需要根据个别滚刀的磨损情况进行停机更换，浪费了大量的时间，使得施工效率下降。同时，在换刀过程中，为了保证开挖面的稳定以及防止涌水，开挖面的压力必须保持不变，这就要求工作人员进入高压环境作业，不仅繁琐耗时，还对工作人员的人身安全构成了很大威胁。这就需要设计一种可以自动换刀的机械装置，不仅可以代替人工、缩短换刀的时间，还可以保证压力的稳定即保证换刀的安全。从而达到提高施工效率，减少施工成本的目的。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术提供了一种用于盾构机滚刀的自动换刀装置，可以在保证开挖面稳定的前提下一定程度上代替人工换刀，缩短停机换刀的时间，提高了施工效率，降低了施工成本。为了解决上述的技术问题，本专利技术提出的一种用于盾构机滚刀的自动换刀装置，包括刀箱、多刀旋转装置、伸缩-支撑装置，所述刀箱与盾构机刀盘面板焊接；所述刀箱是由上顶板、下顶板、左侧板、右侧板、前挡板和后挡板六部分组成的长方体箱体；所述下顶板的上表面是自后向前呈由高而低的斜面，所述下顶板的前部设置排渣孔；所述左侧板设有换刀轴左支撑孔以及侧板排泥口；所述右侧板设有换刀轴右支撑孔，所述前挡板的中心区域设置刀孔，所述前挡板的中上部设置内嵌凹槽，所述刀孔的前端设置定位挡圈，所述定位挡圈的内表面设置第一传感器，所述刀孔的后端设置保压室，所述保压室的内表面设置第二传感器；所述多刀旋转装置包括换刀轴和设置在所述右侧板内侧的驱动电机机箱，所述驱动电机机箱内设有步进电机和传动系统；所述换刀轴的两端通过一对圆柱滚子轴承支撑在所述换刀轴左支撑孔和所述换刀轴右支撑孔中；所述换刀轴的中间部分设置泥浆排放通道，所述换刀轴内设有泥浆排放孔，所述泥浆排放孔自所述换刀轴的左端至所述泥浆排放通道；所述步进电机与传动系统驱动所述换刀轴旋转；所述伸缩-支撑装置，共有结构相同的四组，每组伸缩-支撑装置包括圆筒状的刀座，所述刀座内设有滚刀，所述刀座上连接有泥浆排放套管，所述泥浆排放套管设有伸缩用液压缸，所述刀座、泥浆排放套管、伸缩用液压缸三者的轴线重合；四组伸缩-支撑装置的布局是按照两两呈90°均匀布置在所述换刀轴中点横截面上，并与所述换刀轴固连；所述泥浆排放套管在所述伸缩用液压缸的带动下沿轴线方向移动；每组伸缩-支撑装置中的泥浆排放套管均与设置在所述换刀轴中间部分的泥浆排放通道连通；所述刀箱内设有一套保压装置，所述保压装置包括第一闸门和第二闸门，所述第一闸门和第二闸门分别连接有保压用液压缸；所述第一闸门嵌装在所述前挡板中上部的内嵌凹槽内，所述第二闸门安装于所述前挡板的后表面，所述第一闸门和所述第二闸门分别在与各自连接的保压用液压缸的驱动下，实现平行于所述前挡板的上下移动，所述第二闸门安装于所述前挡板的后表面，在相应的所述保压用液压缸驱动下，所述第二闸门可实现平行于所述前挡板的上下移动。进一步讲，本专利技术所述用于盾构机滚刀的自动换刀装置，其中，所述泥浆排放套管包括相互嵌套的内管与外管，所述刀座设置有刀座排泥口，所述内管外部与所述伸缩用液压缸固接，所述外管前端与所述伸缩用液压缸固接，所述外管后端与所述换刀轴中部泥浆排放通道固接，所述伸缩用液压缸包括八个，按照间隔45°分布于所述外管前端。所述刀座排泥口与所述伸缩用液压缸的前端圆盘通过螺栓连接，所述泥浆排放套管的外管与所述换刀轴固连。所述换刀轴与所述圆柱滚子轴承之间、所述圆柱滚子轴承与所述左侧板之间、所述圆柱滚子轴承与所述右侧板之间、所述泥浆排放套管的内管与外管之间及所述伸缩用液压缸、保压用液压缸均设有密封结构。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在相应的驱动系统和控制系统的配合下，可以实现自动换刀，在所需换刀次数不超过三把的情况下，可以完全代替人工换刀。其中伸缩-支撑装置可以实现滚刀的前后移动，即“送刀”与“抽刀”的动作，当滚刀前移到工作位置后，伸缩用液压缸锁死，可以可靠地承受开挖面的反作用力。减少了人工换刀的工作时间，消除了对换刀工作人员的安全威胁，可以提高施工效率，减少施工成本。(2)使用本专利技术在换刀过程中，通过保压装置的两道闸门的开合，来保证开挖面工作压力的稳定，从而可以提高换刀作业的安全性。(3)具有本专利技术换刀装置的泥浆排放线路是：泥浆经历滚刀刀座→泥浆排放套管→换刀轴的泥浆排放通道→刀箱外部的泥浆收集装置。可以保证施工过程中泥浆排放的顺畅无阻。(4)本专利技术中涉及的密封结构包括允许调节液压的管状密封件，在液压缸前后移动时，管状密封件可以调节自身长度方向的大小，从而避免液压缸承受沙土或碎石的磨损，以防造成液压缸的损坏。附图说明图1是本专利技术用于盾构机滚刀的自动换刀装置的整体局部剖视立体图；图2是本专利技术中保压装置的局剖立体图；图3-1是本专利技术中滚刀和刀座的主视图；图3-2是图3-1所示滚刀和刀座的左视图；图3-3是图3-1所示滚刀和刀座的俯视图；图3-4是图3-1所示滚刀和刀座的立体图；图4是本专利技术中伸缩-支撑装置的立体图；图5是本专利技术中换刀轴及左侧板、右侧板的局部立体图；图6是本专利技术中滚刀工作时的剖面图；图7是本专利技术中换刀过程第一闸门关闭的剖面图；图8是本专利技术中换刀过程第二闸门关闭的剖面图；图9是本专利技术中换刀过程换刀轴旋转的示意图；图10是本专利技术中换刀过程第二闸门开启的剖面图；图11是本专利技术中换刀过程第一闸门开启的剖面图；图中：1-刀箱，2-多刀旋转装置，3-伸缩-支撑装置，4-保压装置，11-上顶板，12-下顶板，13-左侧板，13A-刀轴左轴孔，13B-侧板排泥口，14-右侧板，14A-刀轴右轴孔，15-前挡板，15A-内嵌凹槽，16-后挡板，17-驱动电机机箱，18-刀孔，18A-定位挡圈，18B-保压室，18C-第一传感器，18D-第二传感器，21-换刀轴，21A-换刀轴排泥口，22-圆柱滚子轴承，22A-轴承挡圈，22B-轴承端盖，23-泥浆排放通道，24-步进电机，25-传动系统，31-滚刀，32-刀座，32A-刀座排泥口，32B-刀座螺纹孔，32C-连接螺栓，33-泥浆排放套管，33A-内管，33B-外管，33C-内管螺纹孔，34-伸缩用液压缸，41-第一闸门，41A-第一闸门基座，41B-第一闸门保压用液压缸42-第二闸门，42A第二闸门基座，42B-基座挡块，42C-第二闸门保压用液压缸。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本专利技术进行解释说明，并不用以限制本专利技术。如图1、图2、图5和图9所示，本专利技术中涉及的用于盾构机滚刀的自动换刀装置，包括刀箱1，多刀旋转装置2，伸缩-支撑装置3和保压装置4，所述刀箱1与盾构机刀盘面板焊接。所述刀箱包括上顶板11、下顶板12、左侧板13、右侧板14、前挡板15、后挡板16，呈中空六面体结构即是一个长方体箱体。如图1和图2所示，所述下顶板12的上表面是自后向前呈由高而低的斜面，所述下顶板12的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于盾构机滚刀的自动换刀装置，包括刀箱(1)、多刀旋转装置(2)、伸缩‑支撑装置(3)，所述刀箱(1)与盾构机刀盘面板焊接；其特征在于：所述刀箱(1)是由上顶板(11)、下顶板(12)、左侧板(13)、右侧板(14)、前挡板(15)和后挡板(16)六部分组成的长方体箱体；所述下顶板(12)的上表面是自后向前呈由高而低的斜面，所述下顶板(12)的前部设置排渣孔；所述左侧板(13)设有换刀轴左支撑孔(13A)以及侧板排泥口(13B)；所述右侧板(14)设有换刀轴右支撑孔(14A)，所述前挡板(15)的中心区域设置刀孔(18)，所述前挡板(15)的中上部设置内嵌凹槽(15A)，所述刀孔(18)的前端设置定位挡圈(18A)，所述定位挡圈(18A)的内表面设置第一传感器(18C)，所述刀孔(18)的后端设置保压室(18B)，所述保压室(18B)的内表面设置第二传感器18D；所述多刀旋转装置(2)包括换刀轴(21)和设置在所述右侧板(14)内侧的驱动电机机箱(17)，所述驱动电机机箱(17)内设有步进电机(24)和传动系统(25)；所述换刀轴(21)的两端通过一对圆柱滚子轴承(22)支撑在所述换刀轴左支撑孔(13A)和所述换刀轴右支撑孔(14A)中；所述换刀轴(21)的中间部分设置泥浆排放通道(23)，所述换刀轴(21)内设有泥浆排放孔，所述泥浆排放孔自所述换刀轴(21)的左端至所述泥浆排放通道(23)；所述步进电机(24)与传动系统(25)驱动所述换刀轴(21)旋转；所述伸缩‑支撑装置(3)，共有结构相同的四组，每组伸缩‑支撑装置(3)包括圆筒状的刀座(32)，所述刀座(32)内设有滚刀(31)，所述刀座(32)上连接有泥浆排放套管(33)，所述泥浆排放套管(33)设有伸缩用液压缸(34)，所述刀座(32)、泥浆排放套管(33)、伸缩用液压缸(34)三者的轴线重合；四组伸缩‑支撑装置(3)的布局是按照两两呈90°均匀布置在所述换刀轴(21)中点横截面上，并与所述换刀轴(21)固连；所述泥浆排放套管(33)在所述伸缩用液压缸(34)的带动下沿轴线方向移动；每组伸缩‑支撑装置(3)中的泥浆排放套管(33)均与设置在所述换刀轴(21)中间部分的泥浆排放通道(23)连通；所述刀箱(1)内设有一套保压装置(4)，所述保压装置(4)包括第一闸门(41)和第二闸门(42)，所述第一闸门(41)和第二闸门(42)分别连接有保压用液压缸；所述第一闸门(41)嵌装在所述前挡板(15)中上部的内嵌凹槽(15A)内，所述第二闸门(42)安装于所述前挡板(15)的后表面，所述第一闸门(41)和所述第二闸门(42)分别在与各自连接的保压用液压缸的驱动下，实现平行于所述前挡板(15)的上下移动，所述第二闸门(42)安装于所述前挡板(15)的后表面，在相应的所述保压用液压缸驱动下，所述第二闸门(42)可实现平行于所述前挡板(15)的上下移动。...
【技术特征摘要】
1.一种用于盾构机滚刀的自动换刀装置，包括刀箱(1)、多刀旋转装置(2)、伸缩-支撑装置(3)，所述刀箱(1)与盾构机刀盘面板焊接；其特征在于：所述刀箱(1)是由上顶板(11)、下顶板(12)、左侧板(13)、右侧板(14)、前挡板(15)和后挡板(16)六部分组成的长方体箱体；所述下顶板(12)的上表面是自后向前呈由高而低的斜面，所述下顶板(12)的前部设置排渣孔；所述左侧板(13)设有换刀轴左支撑孔(13A)以及侧板排泥口(13B)；所述右侧板(14)设有换刀轴右支撑孔(14A)，所述前挡板(15)的中心区域设置刀孔(18)，所述前挡板(15)的中上部设置内嵌凹槽(15A)，所述刀孔(18)的前端设置定位挡圈(18A)，所述定位挡圈(18A)的内表面设置第一传感器(18C)，所述刀孔(18)的后端设置保压室(18B)，所述保压室(18B)的内表面设置第二传感器18D；所述多刀旋转装置(2)包括换刀轴(21)和设置在所述右侧板(14)内侧的驱动电机机箱(17)，所述驱动电机机箱(17)内设有步进电机(24)和传动系统(25)；所述换刀轴(21)的两端通过一对圆柱滚子轴承(22)支撑在所述换刀轴左支撑孔(13A)和所述换刀轴右支撑孔(14A)中；所述换刀轴(21)的中间部分设置泥浆排放通道(23)，所述换刀轴(21)内设有泥浆排放孔，所述泥浆排放孔自所述换刀轴(21)的左端至所述泥浆排放通道(23)；所述步进电机(24)与传动系统(25)驱动所述换刀轴(21)旋转；所述伸缩-支撑装置(3)，共有结构相同的四组，每组伸缩-支撑装置(3)包括圆筒状的刀座(32)，所述刀座(32)内设有滚刀(31)，所述刀座(32)上连接有泥浆排放套管(33)，所述泥浆排放套管(33)设有伸缩用液压缸(34)，所述刀座(32)、泥浆排放套管(33)、伸缩用液压缸(34)三者的轴线重合；四组伸缩-支撑装置(3)的布局是按照两两呈90°均匀布置在所述换刀轴(21)中点横截面上，并与所述换刀轴(21)固连；所述泥浆排放套管(33)在所述伸缩用液...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建琴，张森，王磊，郭伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。