一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及盾构机技术领域，具体来说涉及一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件。
【背景技术】
[0002]盾构机是一个集光、机、电、液、传感和信息技术于一体的复杂隧道掘进机械。盘形滚刀是盾构机掘进施工的关键部件，其通常包括刀体、刀体内部通过轴承安装的刀轴以及刀体外部安装的环形刀圈。在掘进过程中，刀圈外围的刃部嵌入岩石，破碎岩石表面进行掘进。安装在盾构机刀盘上的盘形滚刀在千斤顶的作用下紧压在岩面上，随着刀盘的旋转，盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴自转。在掘进的过程中，如果滚刀停止了自转，由于刀圈和掘进工作面的相对运动就会形成刀圈的偏磨从而过早报废。因此轴承的性能直接决定着滚道组件的使用寿命。
[0003]目前盾构机滚刀工况环境复杂苛刻，轴承一般采用圆锥滚子轴承。滚刀轴承由于承受瞬间极大的冲击力、润滑不良以及粉尘颗粒进入滚刀内部等因素造成滚刀轴承变形、运转不良甚至卡死。这将使滚刀刀圈严重偏磨、断裂甚至脱落损坏而停机，严重影响了掘进机的工作效率。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件。这种滚刀组件能够适应掘进机复杂苛刻的工况环境，可以承受瞬间极大的冲击载荷，其所用的复合固体润滑轴承在恶劣的环境中一直能够提供有效的固液复合润滑，避免了由于滚刀轴承变形、运转不良以及卡死等现象，延长了滚刀组件的使用寿命。
[0005]本实用新型所要解决的技术问题，通过以下技术方案来实现:一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于:它是由复合固体润滑滑动轴承、刀圈、挡圈、刀体、刀轴和密封端盖组成；所述的刀体通过两个复合固体润滑滑动轴承安装在刀轴上，刀圈通过挡圈固定于刀体上；在两个复合固体润滑滑动轴承外侧的刀轴上安装有密封端盖。
[0006]所述的复合固体润滑滑动轴承由内圈和外圈组成；在内圈的圆柱或圆锥形摩擦面上匀布有盲孔，盲孔中镶嵌有润滑柱。
[0007]所述的内圈材质为抗拉强度在σ 500 MPa以上的高强度合金钢；外圈为高强度铸造铜合金，其抗拉强度400 MPa，伸长率δ彡5%。
[0008]所述的盲孔与润滑柱为过盈配合。
[0009]所述的内圈摩擦面上盲孔的总面积占内圈圆柱或圆锥形摩擦面面积的10%?35%。
[0010]所述的内圈和外圈的配合面为锥面，锥面倾角为15°?20° ;内圈和外圈的间隙为内圈外径的0.2%?0.5%ο
[0011]所述的润滑柱为具有自润滑性能的成型复合固体润滑柱。
[0012]所述的盲孔与润滑柱配合间隙中浸入润滑油。
[0013]本实用新型的优点是采用了复合固体润滑滑动轴承，避免了由于使用滚动轴承先天性的耐冲击性能不足和在苛刻条件下无法实现有效润滑的弊端，延长了滚刀组件的使用寿命，提高了掘进机的工作效率。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型免维护固体润滑盾构机滚刀组件的结构示意图；
[0015]图2为本实用新型免维护固体润滑盾构机滚刀组件所采用的复合固体润滑滑动轴承示意图。
[0016]图中，101、复合固体润滑滑动轴承；102、刀圈；103、挡圈;104、刀体；105、刀轴;106、密封端盖;0101、内圈;0102、外圈、0103、润滑柱。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018]如图1所示，一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，由复合固体润滑滑动轴承101、刀圈102、挡圈103、刀体104、刀轴105和密封端盖106组成；所述的刀体104通过两个复合固体润滑滑动轴承101安装在刀轴105上，刀圈102通过挡圈103固定于刀体104上；在两个复合固体润滑滑动轴承101外侧的刀轴105上安装有密封端盖106，密封端盖安装于轴上用于固定和密封复合固体润滑滑动轴承。
[0019]如图2所示，所述的复合固体润滑滑动轴承101由内圈0101和外圈0102组成；在内圈0101的圆柱或圆锥形摩擦面上匀布有盲孔，盲孔中镶嵌有润滑柱0103。所述的内圈0101材质为抗拉强度在σ 500 MPa以上的高强度合金钢；外圈0102为高强度铸造铜合金，其抗拉强度400 MPa，伸长率δ彡5%。所述的盲孔与润滑柱0103为过盈配合。
[0020]实施例2
[0021]在实施例1的基础上，所述的内圈0101的圆锥形摩擦面上匀布有盲孔，所述的内圈0101摩擦面上盲孔的总面积占内圈0101圆锥形摩擦面面积的10%?35% ;所述的内圈0101和外圈0102的配合面为锥面，锥面倾角为15°?20° ;内圈0101和外圈0102的间隙为内圈0101外径的0.2%?0.5%。所述的润滑柱0103为具有自润滑性能的成型复合固体润滑柱。成型复合固体润滑柱是用粉末冶金制造的由锡青铜、石墨、氧化铅、二硫化钼、聚四氟乙烯以及羟基硅酸镁制备的多孔复合材料。所述的盲孔与润滑柱0103配合间隙中浸入润滑油。
[0022]在盾构机掘进过程中，该免维护固体润滑盾构机滚刀组件能够承受较大的轴向冲击载荷和径向冲击载荷，避免了由于使用滚动轴承先天性的耐冲击性能不足和在苛刻条件下无法实现有效润滑的弊端，延长了滚刀组件的使用寿命，提高了掘进机的工作效率。
[0023]实施例3
[0024]如图1所示，一种免维护固体润滑盾构机滚刀组，尺寸为19英寸，单刃，由复合固体润滑滑动轴承101、刀圈102、挡圈103、刀体104、刀轴105和密封端盖106组成；所述的刀体104通过两个复合固体润滑滑动轴承101安装在刀轴105上，刀圈102通过挡圈103固定于刀体104上；在两个复合固体润滑滑动轴承101外侧的刀轴105上安装有密封端盖106，密封端盖安装于轴上用于固定和密封复合固体润滑滑动轴承。
[0025]如图2所示，所述的复合固体润滑滑动轴承101由内圈0101和外圈0102组成；在内圈0101圆锥形摩擦面上匀布有盲孔，盲孔中镶嵌有润滑柱0103。所述的内圈0101材质为高强度合金钢38CrMoAl ;外圈0102为高强度铸造铜合金ZCuZn38Mn2Pb2。内外圈所采用的材质，保证了其具有更高的耐磨性能，提高了使用寿命。所述的盲孔与润滑柱0103为过盈配合，是其配合更为紧密，润滑效果更好。
[0026]所述的内圈0101摩擦面上盲孔的总面积占内圈0101圆柱或圆锥形摩擦面面积的25%;盲孔尺寸为8mm，且存在一定交叠，盲孔与润滑柱0103为过盈配合。内圈0101和外圈0102的配合面为锥面，锥面倾角为18°，间隙为0.75mm。所述的润滑柱0103为具有自润滑性能的成型复合固体润滑柱。成型复合固体润滑柱是用粉末冶金制造的由锡青铜、石墨、氧化铅、二硫化钼、聚四氟乙烯以及羟基硅酸镁制备的多孔复合材料。所述的盲孔与润滑柱0103配合间隙中浸入润滑油，使润滑效果更好。
[0027]在盾构机掘进过程中，该免维护固体润滑滚刀组件能够承受较大的轴向冲击载荷和径向冲击载荷，避免了由于使用滚动轴承先天性的耐冲击性能不足和在苛刻条件下无法实现有效润滑的弊端，延长了滚刀组件的使用寿命，提高了掘进机的工作效率。本实例针对较大尺寸滚刀组件，在结构强度允许范围内，适当增大排列有序镶嵌孔总面积占圆锥面面积的比例，能更有效实现自润滑。
[0028]实施例4
[0029]与实施例3基本相同，不同之处是:一种免维护固体润滑盾构机滚刀组，尺寸为17英寸，单刃，所述的内圈0101摩擦面上盲孔的总面积占内圈0101圆柱或圆锥形摩擦面面积的15%，盲孔尺寸为6mm，内外圈圆锥锥面倾角为18°，间隙为0.43mm。
[0030]在盾构机掘进过程中，该免维护固体润滑滚刀组件能够承受较大的轴向冲击载荷和径向冲击载荷，避免了由于使用滚动轴承先天性的耐冲击性能不足和在苛刻条件下无法实现有效润滑的弊端，延长了滚刀组件的使用寿命，提高了掘进机的工作效率。且针对较小尺寸滚刀组件，在保证有效自润滑的前提下，适当减小排列有序镶嵌孔总面积占圆锥面面积的比例，在实现有效润滑的前提下能增加较小尺寸盾构机滚刀组件的结构强度。
【主权项】
1.一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于:它是由复合固体润滑滑动轴承(101)、刀圈(102)、挡圈(103)、刀体(104)、刀轴(105)和密封端盖(106)组成；所述的刀体(104)通过两个复合固体润滑滑动轴承(101)安装在刀轴(105)上，刀圈(102)通过挡圈(103)固定于刀体(104)上；在两个复合固体润滑滑动轴承(101)外侧的刀轴(105)上安装有密封端盖(106)。2.根据权利要求1所述的一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于:所述的复合固体润滑滑动轴承(101)由内圈(0101)和外圈(0102)组成；在内圈(0101)的圆柱或圆锥形摩擦面上匀布有盲孔，盲孔中镶嵌有润滑柱(0103)。3.根据权利要求2所述的一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于:所述的内圈(0101)材质为抗拉强度在500 MPa以上的高强度合金钢；外圈(0102)为高强度铸造铜合金，其抗拉强度400 MPa，伸长率δ彡5%。4.根据权利要求2所述的一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于:所述的盲孔与润滑柱(0103)为过盈配合。5.根据权利要求2所述的一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于:所述的内圈(0101)摩擦面上盲孔的总面积占内圈(0101)圆柱或圆锥形摩擦面面积的10%?35%。6.根据权利要求2所述的一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于:所述的内圈(0101)和外圈(0102)的配合面为锥面，锥面倾角为15°?20。;内圈(0101)和外圈(0102 )的间隙为内圈(0101)外径的0.2%?0.5%ο7.根据权利要求2所述的一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于:所述的润滑柱(0103)为具有自润滑性能的成型复合固体润滑柱。8.根据权利要求2所述的一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于:所述的盲孔与润滑柱(0103 )配合间隙中浸入润滑油。
【专利摘要】本实用新型涉及盾构机技术领域，具体来说涉及一种免维护固体润滑盾构机滚刀组件，其特征在于：它是由复合固体润滑滑动轴承、刀圈、挡圈、刀体、刀轴和密封端盖组成；所述的刀体通过两个复合固体润滑滑动轴承安装在刀轴上，刀圈通过挡圈固定于刀体上；在两个复合固体润滑滑动轴承外侧的刀轴上安装有密封端盖。本实用新型避免了由于使用滚动轴承先天性的耐冲击性能不足和在苛刻条件下无法实现有效润滑的弊端，延长了滚刀组件的使用寿命，提高了掘进机的工作效率。
【IPC分类】E21D9/08
【公开号】CN204851271
【申请号】CN201520357749
【发明人】张军
【申请人】山东鑫茂奥奈特复合固体润滑工程技术有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年5月29日