一种土压平衡盾构机刀盘制造技术

本实用新型专利技术公开一种土压平衡盾构机刀盘，刀盘盘面上包括中心区、正面区、边缘区；中心区１＃－８＃刀座布置的双刃齿刀包括两个刀体和固连在刀体上的两个刀头，每个刀头顶面从两侧面向中部逐渐隆起形成中间高、两侧低的结构；刀头两侧面的上部为一外扩的斜面；顶面中部固连有条状硬质合金，条状硬质合金两侧的顶面固连有对称分布的四排硬质合金柱齿；硬质合金柱齿的顶部分别与条状硬质合金的顶部依次形成高度差；条状硬质合金、硬质合金柱齿周围的顶面与两侧面上固连有耐磨堆焊层。采用本实用新型专利技术结构的刀盘，能在富水砂卵石地层情况下提高掘进速度，降低刀具磨损，提高刀具使用寿命，降低掘进成本。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种土压平衡盾构机的刀盘，尤其是刀盘上的刀具配置。
技术介绍
盾构施工以其安全、快速、高效在城市基础设施——城市地铁、市政公用管路、输 油/气地下管道等各类地下工程建设中得到越来越广泛的应用。现有盾构机的刀盘盘面上 包括位于刀盘纵或横十字线两侧45度角条幅内以刀盘中心为原点旋转半径为0 705mm 的中心区，位于刀盘纵或横十字线两侧45度角条幅内以及条幅间靠近槽口处的旋转半径 705mm 2782mm正面区，位于刀盘纵十字线一侧30°、45°、60°、120°、150°角条幅、刀 盘纵十字线另一侧的30°、60°、120°、150°角条幅内、旋转半径2782mm 3140mm的边缘 区。中心区内设置有1#_8#刀座以及对应的共8把双刃滚刀。正面区设置有9#-31#以及 41#-68#刀座，其中9#-31#刀座对应22把单刃滚刀，41#_68#刀座对应28把小刮刀。边缘 区设置32-40#刀座以及对应的9把双刃滚刀，69#-76#刀座以及对应的7把边刮刀。当使用上述结构刀盘的土压平衡盾构机在富水砂卵石地段、以及富水砂卵石与泥 岩复合地层掘进时，刀盘上的刀具磨耗非常严重，平均120 150m就需全部或大部分更换 一次刀具。当砂卵石地层含有强风化泥岩时，如果全盘采用滚刀会降低掘进效率；而齿刀过 多，一方面刮削阻力过大加重了刀盘马达的负荷，容易造成刀盘马达过度磨损；另一方面， 由于泥岩相对砂卵石地层更紧密、更硬，齿刀磨损非常厉害。在如此环境下，为了提高掘进速度，降低掘进成本，需要采用适合于富水砂卵石地 层或富水砂卵石与泥岩复合地层的刀盘刀具。通过寻找刀具合理完善的配置的盾构刀盘是 隧道施工过程中极需解决的一道技术难题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种适用于富水砂卵石地层以及富水砂卵 石与泥岩复合地层掘进的土压平衡盾构机刀盘，它能在富水砂卵石地层情况下提高掘进速 度，降低刀具磨损，提高刀具使用寿命，降低掘进成本。为解决上述技术问题，本技术的土压平衡盾构机刀盘，其中心区1#-8#刀座 布置的刀具为双刃齿刀，所述双刃齿刀包括两个刀体和固连在刀体上的两个刀头；每个刀 头顶面从两侧面向中部逐渐隆起形成中间高、两侧低的结构；刀头两侧面的上部为一外扩 的斜面；所述顶面中部固连有条状硬质合金，条状硬质合金两侧的顶面固连有对称分布的 四排硬质合金柱齿；所述第一排、第二排硬质合金柱齿的顶部以及第四排、第三排硬质合金 柱齿的顶部分别与条状硬质合金的顶部依次形成高度差；所述条状硬质合金、硬质合金柱 齿周围的顶面与两侧面上固连有耐磨堆焊层。采用上述结构的刀盘，其中心区刀座采用的双刃齿刀，由于刀头顶面至刀体底部 的高度增加，使双刃齿刀刀头顶面中部的最高点高出刀盘表面较多，有利于中心部分碴土 先行开挖，然后由点及面的依次破损其他部分的碴土，可以减少开挖地层对刀具的冲击性能。两侧面的上部为一外扩的斜面，可以扩大刀头顶面的面积，并减少对下部的磨损。顶面 中部的条状合金适宜对碴土的破碎，柱齿合金在对碴土破碎的同时，非常耐磨。上述合金嵌 固在顶面内，抗冲击性能好。可使用更高硬度的合金，提高刀头的耐磨损性能。通过合理设 置双刃刀头的距离和每个刀头的尺寸，并在刀头顶面增加了硬度更高、耐磨性更好的合金 尤其是硬质合金，而且在刀头顶面的条状合金、合金柱齿周围与两侧面上固连有耐磨堆焊 层，刀头前后面固连有网状耐磨堆焊层。使刀头顶面、前后面和侧面的抗磨损性能极大提 高，特别适宜对紧密、硬度高的地层的开挖。使其在富水砂卵石地层情况下提高掘进速度， 降低掘进成本。更进一步的改进是，所述正面区9#_22#刀座布置单刃齿刀，23#_31#刀座布置双 刃滚刀，41#-68#刀座布置小刮刀；所述边缘区32-40#刀座布置双刃滚刀，69#_76#刀座布 置边刮刀。上述正面区和边缘区还可以采用另一种结构的刀具布置方式，即正面区10#_14# 刀座以及16#-19#刀座布置单刃齿刀，9#、15#、20#-31#刀座布置双刃滚刀，41#-68#刀座布 置小刮刀；所述边缘区32-40#刀座布置双刃滚刀，69#-76#刀座布置边刮刀。刀盘内部刀具线速度小，磨损量小，刀盘内侧以齿刀为主，并且单刃齿刀由于在刀 头的顶面和侧面增加了硬度更高、耐磨性更好的合金，使刀头顶面和侧面的抗磨损性能极 大提高；中间间隔安装双刃滚刀，以便将泥岩挤裂以便齿刀刮削泥岩。而由于刀盘外部位置 刀具线速度大，磨损严重，采用耐磨性能高的双刃滚刀。双刃滚刀比单刃型滚刀既耐磨又提 高掘进效率，而且由于刃口加宽，使滚刀的抗磨损性能提高，从而提高刀具使用寿命。更进一步的改进是，所述双刃齿刀刀体的高度为277mm;两个刀头外面之间的距 离为254mm，两个刀头内面之间的距离为70mm ；每个刀头长度为187mm，宽度为92mm ；刀头 顶面至刀体底部的高度为384-394mm ；所述刀头两侧面上部与垂面的斜角为145度。更进一步的改进是，所述双刃齿刀顶面中部沿刀头宽度方向，并排嵌固有3片方 条状合金，每片方条状合金宽度为16mm，高度为32mm，其嵌固在顶面内的高度为18mm，每片 合金之间的间距为9mm ；所述每排硬质合金柱齿包括沿刀头宽度方向紧密排列的4片合金 柱齿，每片合金柱齿的圆柱体直径为23mm，高度为32mm，嵌固在顶面内的高度为21mm。更进一步的改进是，所述单刃齿刀的刀头顶面和侧面嵌焊有硬质合金柱齿；顶面 两端部各倾斜嵌焊有一排条状硬质合金，在顶面的硬质合金柱齿和条状硬质合金周围以及 侧面的硬质合金柱齿的周围固连耐磨堆焊层。更进一步的改进是，所述顶面硬质合金柱齿为4排，两侧面的硬质合金柱齿各为2 排；沿刀头宽度方向，每排硬质合金柱齿由3片硬质合金柱齿组成，每片硬质合金柱齿的高 度为32mm，柱齿的直径为18mm ；所述顶面两端的条状硬质合金由3片条状合金组成，每片条 状硬质合金的高度为32mm，其宽度为15mm。所述刀头前后面固连有网状耐磨堆焊层，堆焊 层的高度为125-135mm。更进一步的改进是，所述双刃滚刀的刀体上固连有两圈滚刀，所述滚刀的外径为 531. 3mm，两圈滚刀的中心距为IOOmm ；刀体心部套连轴承；所述滚刀的刃口沿轴向向两边 延伸为一加宽的刃口，所述刃口的宽度为23-27mm。附图说明本技术将通过实施例并参照附图的方式说明图1是本技术结构示意图。图2是图1的中心区所用的双刃齿刀的主视图。图3是图2的刀头上部的局部放大图。图4是图2的俯视图。图5是图2的左视图。图6是图1的正面区所用的单刃齿刀的主视图。图7是图6的左视图。图8是图1中的双刃滚刀的主视图。具体实施方式实施例1如图1所示的土压平衡盾构机刀盘，刀盘布局可分为中心区、正面区和边缘区。中心区设置1#_8#刀座，刀座内对应设置双刃齿刀；以刀盘中心为原点，1#_8#双 刃齿刀旋转半径分别为 120mm，170mm, 280mm, 340mm, 468mm, 542mm, 628mm, 705mm。正面区以刀盘纵十字线101为中线左右侧(士)45°角条幅内的9#_31#刀座内 布置单刃齿刀与双刃滚刀；刀盘纵横(0°，90° )十字线(101，102)条幅靠近槽口处的 41#本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土压平衡盾构机刀盘，刀盘盘面上包括中心区、正面区、边缘区；中心区设置１＃－８＃刀座；正面区设置９＃－３１＃刀座和４１＃－６８＃刀座；边缘区设置３２－４０＃刀座以及６９＃－７６＃刀座；其特征在于：所述中心区１＃－８＃刀座布置的刀具为双刃齿刀，所述双刃齿刀包括两个刀体和固连在刀体上的两个刀头，每个刀头顶面从两侧面向中部逐渐隆起形成中间高、两侧低的结构；刀头两侧面的上部为一外扩的斜面；所述顶面中部固连有条状硬质合金，条状硬质合金两侧的顶面固连有对称分布的四排硬质合金柱齿；所述第一排、第二排硬质合金柱齿的顶部以及第四排、第三排硬质合金柱齿的顶部分别与条状硬质合金的顶部依次形成高度差；所述条状硬质合金、硬质合金柱齿周围的顶面与两侧面上固连有耐磨堆焊层。

【技术特征摘要】
一种土压平衡盾构机刀盘，刀盘盘面上包括中心区、正面区、边缘区；中心区设置1#-8#刀座；正面区设置9#-31#刀座和41#-68#刀座；边缘区设置32-40#刀座以及69#-76#刀座；其特征在于所述中心区1#-8#刀座布置的刀具为双刃齿刀，所述双刃齿刀包括两个刀体和固连在刀体上的两个刀头，每个刀头顶面从两侧面向中部逐渐隆起形成中间高、两侧低的结构；刀头两侧面的上部为一外扩的斜面；所述顶面中部固连有条状硬质合金，条状硬质合金两侧的顶面固连有对称分布的四排硬质合金柱齿；所述第一排、第二排硬质合金柱齿的顶部以及第四排、第三排硬质合金柱齿的顶部分别与条状硬质合金的顶部依次形成高度差；所述条状硬质合金、硬质合金柱齿周围的顶面与两侧面上固连有耐磨堆焊层。2.如权利要求1所述的土压平衡盾构机刀盘，其特征在于所述每个双刃齿刀刀头的 内外面固连有网状耐磨堆焊层。3.如权利要求1所述的土压平衡盾构机刀盘，其特征在于所述双刃齿刀刀体的高度 为277mm ；两个刀头外面之间的距离为254mm，两个刀头内面之间的距离为70mm ；每个刀头 长度为187mm，宽度为92mm ；刀头顶面至刀体底部的高度为384_394mm ；所述刀头两侧面上 部与垂面的斜角为145度；所述堆焊层的厚度为5-10mm。4.如权利要求3所述的土压平衡盾构机刀盘，其特征在于所述双刃齿刀顶面中部沿 刀头宽度方向，并排嵌固有3片方条状合金，每片方条状合金宽度为16mm，高度为32mm，其 嵌固在顶面内的高度为18mm，每片合金之间的间距为9mm ；所述每排硬质合金柱齿包括沿 刀头宽度方向紧密排列的4片合金柱齿，每片合金柱齿的圆柱体直径为23mm，高度为32mm， 嵌固在顶面内的高度为21mm。5.如权利要求1-4任一项所述的土压平衡盾构机刀盘，其特征在于所述正面区 9#-22#刀座布置单刃齿刀，23#-31#刀座布置双刃滚刀，41#-68#刀座布置小刮刀；所述边 缘区32-40#刀座布置双刃滚刀，69#-76#刀座布置边刮刀。6.如权利要求1-4任一项所述的土压平衡盾构机刀盘，其特征在于所述正面区 10#-14#刀座以及16#-19#刀座布置单刃齿刀，9#、15#、20#-31#刀座布置双...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林，陈强，刘向阳，何达兵，段绍和，
申请(专利权)人：中铁二局股份有限公司，中铁二局股份有限公司城通公司，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]