【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于掘进设备领域，特别是涉及一种刀盘、刀盘的掘进方法及掘进机。
技术介绍
1、土压掘进机和泥水掘进机均是利用刀盘的旋转从掌子面上磨下渣土和石料，但以上掘进机的刀盘破岩能力不足，当遇到大块岩石时扭矩不足会造成刀盘堵转而影响掘进机的作业效率。
2、为解决上述技术问题，现有申请公布号为cn115898438a、申请公布日为2023年4月4日的中国专利技术专利申请公开了一种伸缩式盾构机刀盘、盾构机及其施工方法。其中盾构机刀盘包括环形的母刀盘和位于母刀盘中心的子刀盘，母刀盘和子刀盘分别由不同的动力装置驱动，在硬岩地段施工时，子刀盘先向前伸出并旋转破岩，之后子刀盘收回，母刀盘向前伸出并旋转破岩。子刀盘破岩时，由于子刀盘的盘面尺寸相对整个刀盘较小，因此破岩阻力也较小，破岩效率较高；母刀盘破岩时，母刀盘的盘面尺寸相对整个刀盘较小，因此破岩阻力也较小，并且由于子刀盘制造的临空面，使母刀盘对应的岩体卸压，降低了破岩难度。
3、上述的掘进机刀盘的破岩能力更强，能够在硬岩地段掘进，不易出现刀盘堵转的现象。但上述技术方案中，子刀盘破岩时其对应的岩体没有被卸压，因此子刀盘的破岩难度更高，同时由于子刀盘位于整个刀盘的中心位置，因此在相同转速的情况下，子刀盘上的线速度明显小于母刀盘上的线速度，因此子刀盘破岩时，破岩难度高且破岩效率低。并且上述技术方案中母刀盘和子刀盘分别由不同的动力装置驱动，会使掘进机的结构复杂、控制难度增大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种刀
2、本专利技术的目的之一在于提供一种刀盘的掘进方法，以解决上述的技术问题。
3、本专利技术的另一目的在于提供一种掘进机，以解决上述的技术问题。
4、为实现上述目的，本专利技术所提供的刀盘的技术方案是：
5、一种刀盘，包括环状的母盘体及位于母盘体中心的子盘体，还包括用于驱动子盘体前后移动的伸缩驱动装置，伸缩驱动装置的伸缩控制行程中具有用于在松软地层时控制子盘体和母盘体共同开挖的第一控制状态，伸缩驱动装置的伸缩控制行程中还具有用于在硬岩地层时控制子盘体后移以使母盘体在岩体上开挖出环形槽的第二控制状态，还具有在母盘体开挖出环形槽后控制子盘体前移以对环形槽内侧的柱状岩体进行破除的第三控制状态。
6、作为进一步地改进，母盘体具有与子盘体共同开挖松软地层的共同开挖状态，还具有在子盘体后移后单独在硬岩地层上开挖环形槽的单独开挖状态，还具有在硬岩地层上开挖出环形槽后在掘进机的推进油缸控制下后退的退出状态，退出状态先于第三控制状态发生。
7、作为进一步地改进，子盘体支撑设置在母盘体上，伸缩驱动装置的一端与子盘体连接，另外一端直接或间接与母盘体连接，以在母盘体由单独开挖状态切换至退出状态的过程中带动子盘体共同后移，伸缩驱动装置的伸缩程度在第一控制状态和第三控制状态下相等。
8、作为进一步地改进，刀盘还包括与母盘体固定连接的扭腿，扭腿远离母盘体的一端设有用于与主驱动装置连接的刀盘法兰，伸缩驱动装置的另外一端与扭腿或者刀盘法兰连接。
9、作为进一步地改进，子盘体和母盘体共同开挖松软地层时，子盘体的前端面与母盘体的前端面对齐。
10、作为进一步地改进，母盘体的中心设有中心孔，子盘体与中心孔在轴向上导向且在周向上止转配合，以使子盘体与母盘体共用一个主驱动装置。
11、作为进一步地改进，子盘体与中心孔通过花键结构在轴向上导向且在周向上止转配合。
12、有益效果是：本专利技术所提供的刀盘是对现有技术的改进。该刀盘在遇到硬岩地层时，伸缩驱动装置控制子盘体后移，利用母刀盘在岩体上挖出环形槽，一方面相较于整个刀盘破岩，母盘体的面积更小，母盘体前端面单位面积所受的力矩会更大，所以破岩效率会较高；另一方面由于母盘体相较子盘体其线速度更大，因此在岩体没有被卸压时利用母盘体而非子盘体率先破岩的效率更高。之后伸缩驱动装置控制子盘体相对母盘体前移，利用子盘体将环形槽内侧的柱状岩体破除，母盘体在岩体上挖出环形槽后，环形槽内侧的柱状岩体四周均被挖空，因此该柱状岩体不再受到径向的压力，此时利用子盘体破除该柱状岩体时，也能够取得较高的破岩效率。
13、为实现上述目的，本专利技术所提供的刀盘的掘进方法的技术方案是：
14、在遇到松软地层时，刀盘的环状母盘体以及位于母盘体中心的子盘体共同掘进，在遇到硬岩地层时，子盘体在伸缩驱动装置的驱动下相对母盘体后移，仅利用母盘体在岩体上挖出环形槽，之后子盘体相对母盘体前移，利用子盘体将环形槽内侧的柱状岩体破除。
15、作为进一步地改进，破除环形槽内侧的柱状岩体前，母盘体先向后移动，然后子盘体在伸缩驱动装置的驱动下相对母盘体前移以对柱状岩体进行破除。
16、作为进一步地改进，在破除柱状岩体前母盘体向后移动的过程中母盘体带动子盘体同步向后移动，母盘体向后移动到位后，子盘体在伸缩驱动装置的驱动下相对母盘体前移，直至子盘体的前端面与母盘体的前端面对齐，然后子盘体再对柱状岩体进行破除。
17、有益效果是：本专利技术所提供的刀盘的掘进方法是对现有技术的改进。在遇到硬岩地层时，利用母刀盘在岩体上挖出环形槽，一方面相较于整个刀盘破岩，母盘体的面积更小，母盘体前端面单位面积所受的力矩会更大，所以破岩效率会较高；另一方面由于母盘体相较子盘体其线速度更大，因此在岩体没有被卸压时利用母盘体而非子盘体率先破岩的效率更高。之后利用子盘体将环形槽内侧的柱状岩体破除，母盘体在岩体上挖出环形槽后，环形槽内侧的柱状岩体四周均被挖空，因此该柱状岩体不再受到径向的压力，此时利用子盘体破除该柱状岩体时，也能够取得较高的破岩效率。
18、为实现上述目的，本专利技术所提供的掘进机的技术方案是：
19、一种掘进机，包括主驱动装置，还包括刀盘，刀盘包括环状的母盘体及位于母盘体中心的子盘体，还包括用于驱动子盘体前后移动的伸缩驱动装置，伸缩驱动装置的伸缩控制行程中具有用于在松软地层时控制子盘体和母盘体共同开挖的第一控制状态，伸缩驱动装置的伸缩控制行程中还具有用于在硬岩地层时控制子盘体后移以使母盘体在岩体上开挖出环形槽的第二控制状态，还具有在母盘体开挖出环形槽后控制子盘体前移以对环形槽内侧的柱状岩体进行破除的第三控制状态。
20、作为进一步地改进，母盘体具有与子盘体共同开挖松软地层的共同开挖状态，还具有在子盘体后移后单独在硬岩地层上开挖环形槽的单独开挖状态，还具有在硬岩地层上开挖出环形槽后在掘进机的推进油缸控制下后退的退出状态，退出状态先于第三控制状态发生。
21、作为进一步地改进，子盘体支撑设置在母盘体上，伸缩驱动装置的一端与子盘体连接，另外一端直接或间接与母盘体连接，以在母盘体由单独开挖状态切换至退出状态的过程中带动子盘体共同后移，伸缩驱动装置的伸缩程度在第一控制状态和第三控制状态下相等。
22、作为进一步地改进，刀盘还本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种刀盘，包括环状的母盘体及位于母盘体中心的子盘体，还包括用于驱动子盘体前后移动的伸缩驱动装置，伸缩驱动装置的伸缩控制行程中具有用于在松软地层时控制子盘体和母盘体共同开挖的第一控制状态，其特征是，伸缩驱动装置的伸缩控制行程中还具有用于在硬岩地层时控制子盘体后移以使母盘体在岩体上开挖出环形槽的第二控制状态，还具有在母盘体开挖出环形槽后控制子盘体前移以对环形槽内侧的柱状岩体进行破除的第三控制状态。
2.根据权利要求1所述的刀盘，其特征是，母盘体具有与子盘体共同开挖松软地层的共同开挖状态，还具有在子盘体后移后单独在硬岩地层上开挖环形槽的单独开挖状态，还具有在硬岩地层上开挖出环形槽后在掘进机的推进油缸控制下后退的退出状态，退出状态先于第三控制状态发生。
3.根据权利要求2所述的刀盘，其特征是，子盘体支撑设置在母盘体上，伸缩驱动装置的一端与子盘体连接，另外一端直接或间接与母盘体连接，以在母盘体由单独开挖状态切换至退出状态的过程中带动子盘体共同后移，伸缩驱动装置的伸缩程度在第一控制状态和第三控制状态下相等。
4.根据权利要求3所述的刀盘，其特征是，刀盘
5.根据权利要求1-4任一项所述的刀盘，其特征是，子盘体和母盘体共同开挖松软地层时，子盘体的前端面与母盘体的前端面对齐。
6.根据权利要求1-4任一项所述的刀盘，其特征是，母盘体的中心设有中心孔，子盘体与中心孔在轴向上导向且在周向上止转配合，以使子盘体与母盘体共用一个主驱动装置。
7.根据权利要求6所述的刀盘，其特征是，子盘体与中心孔通过花键结构在轴向上导向且在周向上止转配合。
8.一种刀盘的掘进方法，在遇到松软地层时，刀盘的环状母盘体以及位于母盘体中心的子盘体共同掘进，其特征是，在遇到硬岩地层时，子盘体在伸缩驱动装置的驱动下相对母盘体后移，仅利用母盘体在岩体上挖出环形槽，之后子盘体相对母盘体前移，利用子盘体将环形槽内侧的柱状岩体破除。
9.根据权利要求8所述的刀盘的掘进方法，其特征是，破除环形槽内侧的柱状岩体前，母盘体先向后移动，然后子盘体在伸缩驱动装置的驱动下相对母盘体前移以对柱状岩体进行破除。
10.根据权利要求9所述的刀盘的掘进方法，其特征是，在破除柱状岩体前母盘体向后移动的过程中母盘体带动子盘体同步向后移动，母盘体向后移动到位后，子盘体在伸缩驱动装置的驱动下相对母盘体前移，直至子盘体的前端面与母盘体的前端面对齐，然后子盘体再对柱状岩体进行破除。
11.一种掘进机，包括主驱动装置，其特征是，还包括权利要求1-7任一项所述的刀盘。
...【技术特征摘要】
1.一种刀盘，包括环状的母盘体及位于母盘体中心的子盘体，还包括用于驱动子盘体前后移动的伸缩驱动装置，伸缩驱动装置的伸缩控制行程中具有用于在松软地层时控制子盘体和母盘体共同开挖的第一控制状态，其特征是，伸缩驱动装置的伸缩控制行程中还具有用于在硬岩地层时控制子盘体后移以使母盘体在岩体上开挖出环形槽的第二控制状态，还具有在母盘体开挖出环形槽后控制子盘体前移以对环形槽内侧的柱状岩体进行破除的第三控制状态。
2.根据权利要求1所述的刀盘，其特征是，母盘体具有与子盘体共同开挖松软地层的共同开挖状态，还具有在子盘体后移后单独在硬岩地层上开挖环形槽的单独开挖状态，还具有在硬岩地层上开挖出环形槽后在掘进机的推进油缸控制下后退的退出状态，退出状态先于第三控制状态发生。
3.根据权利要求2所述的刀盘，其特征是，子盘体支撑设置在母盘体上，伸缩驱动装置的一端与子盘体连接，另外一端直接或间接与母盘体连接，以在母盘体由单独开挖状态切换至退出状态的过程中带动子盘体共同后移，伸缩驱动装置的伸缩程度在第一控制状态和第三控制状态下相等。
4.根据权利要求3所述的刀盘，其特征是，刀盘还包括与母盘体固定连接的扭腿，扭腿远离母盘体的一端设有用于与主驱动装置连接的刀盘法兰，伸缩驱动装置的另外一端与扭腿或者刀盘法兰连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的刀盘，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：卓兴建，赵阳，孙志洪，李航，张鹏，李卫东，李向春，苏新波，张博，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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