专利名称：内外侧刃角不对称盘形滚刀正刀圈的制作方法
技术领域：
本实用新型属于盘形滚刀设备，特别涉及一种在全断面隧道掘进机(全断面 岩石掘进机及盾构)刀盘上安装的内外侧刃角不对称盘形滚刀正刀圈。
背景技术：
目前全断面隧道掘进机刀盘上的正刀和中心滚刀刃侧面的几何形状为关于 其刀刃所在平面对称，这种刀具在使用中磨损较快、消耗量也较大，需要经常更 换，提高了施工成本。如何减少滚刀在施工中的磨损，提高滚刀的寿命是目前研 究的一项重要的课题。 发明内容
本实用新型针对内外侧刃角对称盘形滚刀正刀圈磨损快、寿命短的缺点，提 供了一种内外侧刃角不对称盘形滚刀正刀圈，其特征在于，盘形滚刀正刀圈刃两 侧面关于其刀刃所在平面不对称，其内侧刃角比外侧刃角小2"角度。
所述"-arctan二，其中，r为盘形滚刀正刀圈半径，《为盘形滚刀正刀圈在
刀盘上的安装半径。
本实用新型的有益效果为内外侧刃角不对称设计不仅减小了盘形滚刀正刀 圈的侧滑量，也增大了盘形滚刀正刀圈破岩自由面积，可有效降低盘形滚刀正刀 圈破岩时的消耗量，提高了盘形滚刀正刀圈寿命，还可有效降低盘形滚刀正刀圈 破岩时的能量消耗，初步估算可降低盘形滚刀正刀圈的消耗量20%左右，降低能 量消耗7%左右，提高全断面隧道掘进机利用率。
图1为本实用新型所述盘形滚刀正刀圈的轴截面示意图；图2 (a)为盘形滚刀正刀圈破岩点A速度分解主视图； 图2 (b)为盘形滚刀正刀圈破岩点A速度分解俯视图。 图中标号 1-盘形滚刀正刀圈。
具体实施方式
本实用新型提供了一种内外侧刃角不对称盘形滚刀正刀圈，下面通过附图说 明和具体实施方式
对本实用新型做进一步说明。 首先对各个参数的设定进行说明
盘形滚刀正刀圈刃角(rad); 盘形滚刀正刀圈半径(mm); i/—盘形滚刀正刀圈厚度(mm); 3—盘形滚刀正刀圈刃角圆半径(mm); i 一刀盘半径(mm); —盘形滚刀正刀圈不平衡角(rad); 凡一盘形滚刀正刀圈在刀盘上的安装半径(mm); 《一盘形滚刀正刀圈接岩圆心角(rad); 爿一盘形滚刀正刀圈破岩刃上一点； A—点A所在极径(mm); p,一与点A所在极径对应的极角(rad); K,~~A点相对运动速度(m/s);
A点牵连运动速度矢量(m/s);
A点牵连运动速度矢量在平行于刀刃所在平面上的分量(m/s); 5—A点牵连运动速度矢量在垂直于刀刃所在平面上的分量(m/s);说 《—a点牵连运动速度分量^;在盘形滚刀正刀圈半径方向上的分矢量
(m/s);
巧一A点牵连运动速度分量G在垂直于盘形滚刀正刀圈半径方向的分矢量 (m/s);
图2 (a)为盘形滚刀正刀圈破岩点A速度分解主视图；图2 (b)为盘形滚 刀正刀圈破岩点A速度分解俯视图。某瞬时，安装半径为尺的盘形滚刀正刀圈 破岩点A侵入岩石的速度由牵连运动速度K和相对运动速度f组成。因相对运 动速度在盘形滚刀正刀圈破岩刃所在平面内，因此，只考虑牵连运动速度。贝廿
将G进一步分解为E和E，得-
t = 4 sin《=& cos ^ sin《 因此，盘形滚刀正刀圈内侧(向着刀盘轴线的侧面)的半刃角"的正切值为-
tana = ■
F"e sin
tan ^
KK《cosp,. sin《. sin《
由图2 (b)所示几何关系，得
r sin《
(i)
tanp,
尺
(2)
将式(2)代入式(1)，得
tan a =丄，艮卩a = arctan丄 尺 尺
(3)
此即盘形滚刀正刀圈破岩点侵入岩石的速度与竖直平面的夹角。考虑盘形滚刀正 刀圈破碎岩石特点所需要的刃角-，则本实用新型所述盘形滚刀正刀圈刃形角参 见图1。
根据破碎岩石状况，若需盘形滚刀正刀圈刃角为^，则盘形滚刀正刀圈安装半径不同，其内外侧刃角是不等的。其中盘形滚刀正刀圈内侧刃角(向着刀盘转 动轴线的侧面)为盘形滚刀正刀圈的外侧刃角(背着刀盘转动.轴线的
侧面)为^ + "。
实际使用中，考虑刀盘上盘形滚刀正刀圈的规格越少越好，也可以根据刀盘 直径的不同将刀盘分成若干环域，此环域中各盘形滚刀正刀圈的规格相同。
权利要求1. 内外侧刃角不对称盘形滚刀正刀圈，其特征在于，盘形滚刀正刀圈刃两侧面关于其刀刃所在平面不对称，其内侧刃角比外侧刃角小2α角度。
2. 根据权利要求l所述的内外侧刃角不对称盘形滚刀正刀圈，其特征在于， 所述"arctan丄，其中，r为盘形滚刀正刀圈半径，为盘形滚刀正刀圈在刀盘上的安装半径。
专利摘要本实用新型属于盘形滚刀设备，特别涉及一种在全断面隧道掘进机(全断面岩石掘进机及盾构)刀盘上安装的内外侧刃角不对称盘形滚刀正刀圈。所述盘形滚刀正刀圈刃两侧面关于其刀刃所在平面不对称，其内侧刃角比外侧刃角小2α角度。本实用新型的内外侧刃角不对称设计不仅减小了盘形滚刀正刀圈的侧滑量，也增大了盘形滚刀正刀圈破岩自由面积，既可有效降低盘形滚刀正刀圈破岩时的消耗量，提高盘形滚刀正刀圈寿命，还可在破岩量相同的情况下有效降低破岩的能量消耗，初步估算可降低盘形滚刀正刀圈的消耗量20％左右，降低能量消耗7％左右，从而提高全断面隧道掘进机利用率。
文档编号E21D9/087GK201306170SQ200820124289
公开日2009年9月9日 申请日期2008年12月10日 优先权日2008年12月10日
发明者叶定海, 张照煌, 曹景华, 窦蕴平 申请人:华北电力大学