小直径盾构机仿形刀机具的布置结构的制作方法

本发明涉及一种小直径盾构机仿形刀布置结构，尤其是一种用于盾构机需要开仓更换刀具的工况下的布置结构。

背景技术：

目前在隧道盾构机中，仿形刀是非常重要的零部件之一，主要用于盾构施工过程中的曲线施工、转弯或纠偏时，仿形刀伸出对土体进行径向超挖，实现曲线推进、顺利转弯及纠偏，对周边土体扰动小。

仿形刀一般安装在刀盘内(往往是在辐条内)，平时收回在刀盘内，工作时伸出，通常采用液压缸作为伸缩运动的执行机构，需要从盾构机内引入进回油管路，基本使用中心回转装置实现。当盾构机需要实现开仓换刀工作时，需要设置通行门，使得维修人员可以从盾构机内进入土仓内，并安全返回。在盾构机直径较小，比如3-4米外径以下时，在常规采用周边传动的结构中，需要采用中心回转装置处于盾构机胸板中心位置，且外形尺寸较大(通常达到φ600mm)，通行门和中心回转装置都布设于主回转轴承内圈的内径区域，难以同时实现。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提出一种在小直径盾构机内可以在采用周边传动结构形式并且不使用中心回转装置时在布置气闸门的同时布置仿形刀及其液压驱动装置的结构。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，包含仿行刀液压驱动装置、仿行刀、刀盘驱动单元、盾构机壳体、刀盘，所述仿形刀布置在刀盘辐条内，所述刀盘牛腿安装在盾构机的中心胸板上；所述中心胸板上安装仿形刀液压动力单元，所述中心胸板与主驱动轴承的内圈相连接，所述主驱动轴承的外圈固接在盾构机壳体上；所述中心胸板随主轴承的内圈转动而转动；所述刀盘驱动单元与盾构机壳体相连。

进一步，所述主驱动轴承采用内齿式三排滚柱回转轴承,所述主驱动轴承内圈区域布置若干刀盘驱动单元，所述刀盘驱动单元的齿轮与主驱动轴承内圈上的内齿圈啮合，转动时带动内齿圈转动，从带动主驱动轴承内圈转动，进而带动中心胸板转动。

进一步，所述刀盘驱动单元采用液压或电机驱动方式。

进一步，所述仿行刀液压驱动装置采用密闭液压油箱，并通过进、回油路连接仿形刀的推动油缸，为仿形刀的推动油缸伸缩提供动力油液。

进一步，所述进、回油路穿过中心胸板和刀盘牛腿，连接到刀盘辐条内所布置的仿形刀的推动油缸，并随中心胸板转动而转动。

进一步，所述中心胸板上开有供维修人员进出土仓的通道，并在其朝向盾构机内侧的面上安装通行门。

进一步，所述主驱动轴承的内圈中能够包络刀盘驱动单元的齿轮、通行门和仿形刀液压驱动装置。

本发明的有益效果在于：

将盾构机的仿形刀和驱动液压系统布置在同一回转面上；使二者在刀盘旋转过程中处于相对静止状态，可以舍弃中心回转接头，即驱动液压管路不需要通过中心回转接头接入刀盘中的仿形刀推进油缸。同时，可以空出空间用于布置通行门。

附图说明

图1是本发明的用于总体布置轴向剖面示意图；

图2是本发明的用于总体布置正视示意图；

图3是仿行刀液压驱动安装位放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实例具体说明本发明的实施方式。

如图1至图3所示，本发明的小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，包含：仿行刀液压驱动装置1、主驱动轴承2、中心胸板3、仿行刀4、气闸门5、刀盘驱动单元6、盾构机壳体7、刀盘8、进、回油管9。

主驱动轴承2安装在盾构机壳体7的相应位置，其外圈2-1与盾构机壳体7用螺栓连接。中心胸板3和主驱动轴承2的内圈2-2用螺栓连接。

刀盘8与中心胸板3相连接，用螺栓连接形式。刀盘8其中一根辐条内设置仿形刀4，其进、回油管9通过刀盘牛腿穿过中心胸板3接入盾构机内部。

在中心胸板3上开设供维修人员进出土仓的通道，并在其朝向盾构机内侧的面上安装气闸门5。气闸门5关闭后采用周边活结螺栓5-2紧固。

盾构机内，在中心胸板3的旁侧靠近布置仿形刀4的辐条处，且不影响气闸门5的开关和人员进出的区域安装仿行刀液压驱动1，采用螺栓链接。仿行刀液压驱动1将动力油泵出，通过油管9进入仿行刀4的油缸的无杆腔，活塞杆伸出带动仿形刀刀头伸出。

刀盘驱动单元6与盾构机壳体7螺栓连接，可采用液压或电机驱动形式。刀盘驱动单元6的齿轮与主驱动轴承2的内圈2-2上的内齿圈2-2-1啮合。盾构机工作时，既带动主驱动轴承2的内圈2-2转动，进而带动中心胸板3转动。

由于仿形刀4、仿形刀液压驱动装置1都安装在中心胸板3上，位置固定，随中心胸板3的转动而同向转动，两者间不产生错动。因此不需要通常盾构机设计中采用中心回转装置来输送仿形刀的液压油的结构形式。

本发明的小直径盾构机仿形刀机具的布置结构具有以下特点：

(1)仿形刀布置在刀盘辐条内，其伸缩油缸的进回油路通过刀盘牛腿的内腔连接入盾构机本体内；刀盘牛腿安装在盾构机的中心胸板上；仿形刀液压动力单元安装在中心胸板上，该中心胸板与主驱动轴承的内圈相连接。刀盘随中心胸板转动而转动。

(2)盾构机采用内齿式三排滚柱回转轴承作为主驱动轴承,轴承内圈区域布置若干刀盘驱动单元，其齿轮与该主驱动轴承内圈的内齿啮合来传递刀盘动力。

(3)气闸门布置在与该主轴承内圈相连的中心胸板。这样，仿形刀和仿形刀驱动液压装置布置成处在同一回转面上，同时转动而无错动。

(4)该主驱动轴承的内圈直径应足够大，满足包络刀盘驱动单元的齿轮、气闸门和仿形刀液压驱动等的最小容纳空间要求。主驱动轴承的外圈固接在盾构机壳体；与该主轴承的内圈相连的中心胸板随主轴承的内圈转动而转动。

(5)刀盘驱动单元与盾构机壳体相连，可采用液压或电机驱动方式。刀盘驱动单元的齿轮与主轴承内圈上的内齿圈啮合，转动时带动内齿圈转动，既而带动主轴承内圈转动，进而带动中心胸板转动。

(6)仿行刀液压驱动装置采用密闭液压油箱，提供仿形刀油缸伸缩时的动力油液。进、回油管路穿过中心胸板和刀盘牛腿，连接到刀盘辐条内所布置的仿形刀的推动油缸，该装置随中心胸板转动而转动。

(7)在中心胸板上开有供维修人员进出土仓的通道，并在其朝向盾构机内侧的面上安装通行门。

技术特征：

1.一种小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，包含仿行刀液压驱动装置、仿行刀、刀盘驱动单元、盾构机壳体、刀盘，其特征在于：所述仿形刀布置在刀盘辐条内，所述刀盘牛腿安装在盾构机的中心胸板上；所述中心胸板上安装仿形刀液压动力单元，所述中心胸板与主驱动轴承的内圈相连接，所述主驱动轴承的外圈固接在盾构机壳体上；所述中心胸板随主轴承的内圈转动而转动；所述刀盘驱动单元与盾构机壳体相连。

2.根据权利要求1所述的小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，其特征在于：所述主驱动轴承采用内齿式三排滚柱回转轴承,所述主驱动轴承内圈区域布置若干刀盘驱动单元，所述刀盘驱动单元的齿轮与主驱动轴承内圈上的内齿圈啮合，转动时带动内齿圈转动，从带动主驱动轴承内圈转动，进而带动中心胸板转动。

3.根据权利要求1所述的小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，其特征在于：所述刀盘驱动单元采用液压或电机驱动方式。

4.根据权利要求1所述的小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，其特征在于：所述仿行刀液压驱动装置采用密闭液压油箱，并通过进、回油路连接仿形刀的推动油缸，为仿形刀的推动油缸伸缩提供动力油液。

5.根据权利要求4所述的小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，其特征在于：所述进、回油路穿过中心胸板和刀盘牛腿，连接到刀盘辐条内所布置的仿形刀的推动油缸，并随中心胸板转动而转动。

6.根据权利要求1所述的小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，其特征在于：所述中心胸板上开有供维修人员进出土仓的通道，并在其朝向盾构机内侧的面上安装通行门。

7.根据权利要求6所述的小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，其特征在于：所述主驱动轴承的内圈中能够包络刀盘驱动单元的齿轮、通行门和仿形刀液压驱动装置。

技术总结
本发明涉及一种小直径盾构机仿形刀机具的布置结构，包含仿行刀液压驱动装置、仿行刀、刀盘驱动单元、盾构机壳体、刀盘，所述仿形刀布置在刀盘辐条内，所述刀盘牛腿安装在盾构机的中心胸板上；所述中心胸板上安装仿形刀液压动力单元，所述中心胸板与主驱动轴承的内圈相连接，所述主驱动轴承的外圈固接在盾构机壳体上；所述中心胸板随主轴承的内圈转动而转动；所述刀盘驱动单元与盾构机壳体相连。本发明将盾构机的仿形刀和驱动液压系统布置在同一回转面上；使二者在刀盘旋转过程中处于相对静止状态，可以舍弃中心回转接头，即驱动液压管路不需要通过中心回转接头接入刀盘中的仿形刀推进油缸。同时，可以空出空间用于布置通行门。

技术研发人员：范斌;龚妍;钮文敖;张云海;罗云峰;李耀良;沈豪;王理想;顾蓓瑛;朱德勇
受保护的技术使用者：上海市基础工程集团有限公司
技术研发日：2021.06.08
技术公布日：2021.08.10