一种滚刀刀圈及使用该滚刀刀圈的滚刀和隧道掘进机的制作方法

1.本发明涉及隧道掘进机技术领域，具体涉及一种滚刀刀圈及使用该滚刀刀圈的滚刀和隧道掘进机。


背景技术：

2.伴随着隧道建设的不断发展，隧道掘进机凭借其污染少、振动低等特点已广泛应用于城市地铁等工程，滚刀作为隧道掘进机的“牙齿”，其使用寿命直接影响隧道的施工效率。
3.目前，在掘进泥土、泥岩、粉土等地层中，常规的滚刀易发生结泥饼，结泥饼之后的滚刀无法再自由转动，只有滚刀刀圈的局部跟随刀盘旋转与地层接触，造成滚刀发生偏磨，缩短了滚刀的使用寿命，增加了换刀频率，增加了隧道施工周期。
4.现有技术中多采用镶齿刀圈来解决这一问题，例如授权公告号为cn202467853u的中国实用新型专利公开的一种新型镶齿滚刀刀圈，包括环形基体，基体的外环部分比内环窄，外环刃口上按圆周等分均匀设置合金孔，合金孔内焊接矿用pcd刀粒，pcd刀粒高出基体2mm，刃口两侧堆焊有耐磨层。使用时，pcd刀粒先行接触岩层，两侧的耐磨层对基体起保护作用，避免碾碎的岩石与基体摩擦导致基体过快磨损而使pcd刀粒脱落。
5.然而，上述镶齿滚刀刀圈在遇到泥土较多、沾粘性很强的地层时同样容易发生偏磨的问题，并且镶齿刀圈的成本远高于光刀圈，在磨蚀性较低的地层使用镶齿刀圈性价比极低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种滚刀刀圈，以解决现有滚刀刀圈容易出现结泥饼现象而导致滚刀偏磨的问题；本发明的目的还在于提供一种滚刀，以解决现有滚刀刀圈容易出现结泥饼现象而导致滚刀偏磨的问题；本发明的目的还在于提供一种隧道掘进机，以解决现有隧道掘进机的滚刀刀圈容易出现结泥饼现象而导致滚刀偏磨的问题。
7.为实现上述目的，本发明中的滚刀刀圈采用如下技术方案：一种滚刀刀圈，包括：环形基体；环形基体的至少一端的端面上设置有用于与地层接触的接触部，接触部设有多个，多个接触部沿环形基体的周向间隔布置，接触部具有用于接受地层中泥土的反作用力的受力面，以使滚刀刀圈产生转动力矩。
8.上述技术方案的有益效果在于：环形基体至少一端的端面上设置有接触部，接触部用于与地层接触，且接触部具有用于接受地层中泥土的反作用力的受力面，从而可以使滚刀刀圈产生转动力矩，同时由于接触部设有多个，多个接触部沿环形基体的周向间隔布置，这样就可以不断的产生转动力矩，有助于滚刀刀圈的转动，增大滚刀刀圈在泥岩等粘沾性较高的地层中的扰动能力，使泥土无法轻易包裹住滚刀刀圈，避免滚刀刀圈出现结泥饼
现象，进而避免滚刀发生偏磨，提高滚刀的使用寿命，减少换刀频率，缩短隧道施工周期，降低施工成本。
9.进一步的，为了方便使用，保证使用效果，接触部呈齿状。
10.进一步的，为了方便加工和使用，接触部的位于周向上的两个侧面的面积相等，两个侧面均能作为所述的受力面。
11.进一步的，为了方便加工，保证使用效果，环形基体的端面上设置有连接环，各接触部的一端均与连接环一体相连，以使多个接触部连续设置并形成齿轮结构，相邻接触部之间形成齿槽。
12.进一步的，为了提高使用效果，环形基体两端的端面上均设置有所述的接触部，环形基体一端端面上的接触部与另一端端面上的齿槽对应。
13.进一步的，为了方便滚刀刀圈的安装，保证安装效果，连接环的内孔与环形基体的内孔等径。
14.进一步的，为了减少刀圈的转动阻力，并方便滚刀切削，接触部的齿顶面以及齿槽的槽底面均朝着靠近环形基体中心线的方向倾斜设置。
15.进一步的，为了最大程度提高转动力矩，受力面垂直于环形基体的端面。
16.为实现上述目的，本发明中的滚刀采用如下技术方案：一种滚刀，包括刀体和安装在刀体上的滚刀刀圈，滚刀刀圈包括：环形基体；环形基体的至少一端的端面上设置有用于与地层接触的接触部，接触部设有多个，多个接触部沿环形基体的周向间隔布置，接触部具有用于接受地层中泥土的反作用力的受力面，以使滚刀刀圈产生转动力矩。
17.上述技术方案的有益效果在于：环形基体至少一端的端面上设置有接触部，接触部用于与地层接触，且接触部具有用于接受地层中泥土的反作用力的受力面，从而可以使滚刀刀圈产生转动力矩，同时由于接触部设有多个，多个接触部沿环形基体的周向间隔布置，这样就可以不断的产生转动力矩，有助于滚刀刀圈的转动，增大滚刀刀圈在泥岩等粘沾性较高的地层中的扰动能力，使泥土无法轻易包裹住滚刀刀圈，避免滚刀刀圈出现结泥饼现象，进而避免滚刀发生偏磨，提高滚刀的使用寿命，减少换刀频率，缩短隧道施工周期，降低施工成本。
18.进一步的，为了方便使用，保证使用效果，接触部呈齿状。
19.进一步的，为了方便加工和使用，接触部的位于周向上的两个侧面的面积相等，两个侧面均能作为所述的受力面。
20.进一步的，为了方便加工，保证使用效果，环形基体的端面上设置有连接环，各接触部的一端均与连接环一体相连，以使多个接触部连续设置并形成齿轮结构，相邻接触部之间形成齿槽。
21.进一步的，为了提高使用效果，环形基体两端的端面上均设置有所述的接触部，环形基体一端端面上的接触部与另一端端面上的齿槽对应。
22.进一步的，为了方便滚刀刀圈的安装，保证安装效果，连接环的内孔与环形基体的内孔等径。
23.进一步的，为了减少刀圈的转动阻力，并方便滚刀切削，接触部的齿顶面以及齿槽
的槽底面均朝着靠近环形基体中心线的方向倾斜设置。
24.进一步的，为了最大程度提高转动力矩，受力面垂直于环形基体的端面。
25.为实现上述目的，本发明中的隧道掘进机采用如下技术方案：一种隧道掘进机，包括刀盘和安装在刀盘上的滚刀，滚刀包括刀体和安装在刀体上的滚刀刀圈，滚刀刀圈包括：环形基体；环形基体的至少一端的端面上设置有用于与地层接触的接触部，接触部设有多个，多个接触部沿环形基体的周向间隔布置，接触部具有用于接受地层中泥土的反作用力的受力面，以使滚刀刀圈产生转动力矩。
26.上述技术方案的有益效果在于：环形基体至少一端的端面上设置有接触部，接触部用于与地层接触，且接触部具有用于接受地层中泥土的反作用力的受力面，从而可以使滚刀刀圈产生转动力矩，同时由于接触部设有多个，多个接触部沿环形基体的周向间隔布置，这样就可以不断的产生转动力矩，有助于滚刀刀圈的转动，增大滚刀刀圈在泥岩等粘沾性较高的地层中的扰动能力，使泥土无法轻易包裹住滚刀刀圈，避免滚刀刀圈出现结泥饼现象，进而避免滚刀发生偏磨，提高滚刀的使用寿命，减少换刀频率，缩短隧道施工周期，降低施工成本。
27.进一步的，为了方便使用，保证使用效果，接触部呈齿状。
28.进一步的，为了方便加工和使用，接触部的位于周向上的两个侧面的面积相等，两个侧面均能作为所述的受力面。
29.进一步的，为了方便加工，保证使用效果，环形基体的端面上设置有连接环，各接触部的一端均与连接环一体相连，以使多个接触部连续设置并形成齿轮结构，相邻接触部之间形成齿槽。
30.进一步的，为了提高使用效果，环形基体两端的端面上均设置有所述的接触部，环形基体一端端面上的接触部与另一端端面上的齿槽对应。
31.进一步的，为了方便滚刀刀圈的安装，保证安装效果，连接环的内孔与环形基体的内孔等径。
32.进一步的，为了减少刀圈的转动阻力，并方便滚刀切削，接触部的齿顶面以及齿槽的槽底面均朝着靠近环形基体中心线的方向倾斜设置。
33.进一步的，为了最大程度提高转动力矩，受力面垂直于环形基体的端面。
附图说明
34.图1为本发明中滚刀的主视图；图2为本发明中滚刀的滚刀刀圈的主视图；图3为本发明中滚刀的滚刀刀圈的立体图；图4为本发明中滚刀的滚刀刀圈的侧视图。
35.图中：1、环形基体；2、接触部；3、连接环；4、齿槽；5、刀体。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
37.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
39.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
40.本发明中滚刀的一个实施例如图1所示，滚刀包括刀体5和安装在刀体5上的滚刀刀圈，结合图2和图3所示，滚刀刀圈包括环形基体1，环形基体1的结构与现有技术相同，本发明中不再详细介绍。本发明与现有技术不同的是：环形基体1两端的端面上均设置有用于与地层接触的接触部2，接触部2设有多个且均呈齿状，多个接触部2沿环形基体1的周向均匀间隔布置。具体的，在环形基体1的两个端面上均设置有连接环3，环形基体1两侧各接触部2的一端均与连接环3一体相连，以使多个接触部2连续设置并形成齿轮结构，相邻接触部2之间形成齿槽4。
41.由于接触部2为齿轮结构中的齿，因此接触部2的位于周向上的两个侧面的面积相等。两个侧面中任意一个侧面均能作为用于接受地层中泥土的反作用力的受力面，从而使滚刀刀圈产生转动力矩，由于接触部2设有多个，这样就可以不断的产生转动力矩，有助于滚刀刀圈的转动，增大滚刀刀圈在泥岩等粘沾性较高的地层中的扰动能力，使泥土无法轻易包裹住滚刀刀圈，避免滚刀刀圈出现结泥饼现象，进而避免滚刀发生偏磨，提高滚刀的使用寿命，减少换刀频率，缩短隧道施工周期，降低施工成本。
42.同时由于接触部2为齿轮结构中的齿，因此每一个接触部2的受力面均垂直于环形基体1的端面，这样可以最大程度提高转动力矩，方便滚刀刀圈的转动。此外，环形基体1一端端面上的接触部2与另一端端面上的齿槽4对应，也即两个端面上的接触部2交错布置，这样可以进一步提高滚刀刀圈的转动效果。另外，连接环3的内孔与环形基体1的内孔等径，这样可以方便加工，并且方便滚刀刀圈的安装，保证安装效果。
43.此外，如图1、图2、图3和图4所示，接触部2的齿顶面以及齿槽4的槽底面均朝着靠近环形基体1中心线的方向倾斜设置，也即各接触部2的齿顶在同一圆锥面上，同理，齿底也在同一圆锥面上，接触部2的齿顶以及齿槽4的槽底均倾斜过渡，可以减少刀圈的转动阻力，并方便滚刀切削。
44.本发明的滚刀刀圈在加工制造时，首先通过锻造方式获得刀圈毛坯，然后再通过粗加工
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铣削
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热处理
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精加工的方式获得最终的零件产品，由于采用常规的机加工方式，因此本发明的滚刀刀圈容易加工制造，制造成本远低于镶齿刀圈。需要说明的是，图1~图4中
接触部2的表面有许多黑色的线条，这属于铣削接触部2时，在接触部2的表面留下的铣削痕迹线，不属于阴影线。
45.在滚刀的其他实施例中，连接环的内孔孔径也可以大于环形基体的内孔孔径。
46.在滚刀的其他实施例中，当多个接触部连续设置并形成齿轮结构时，也可以只在环形基体一端的端面上设置接触部，另一端面不设置。
47.在滚刀的其他实施例中，当环形基体的端面上设置有连接环时，多个接触部不是形成齿轮结构，例如接触部数量比较少，相邻两个接触部之间的间隔比较大，不连续，无法形成齿轮结构。
48.在滚刀的其他实施例中，环形基体的端面上可以不设置连接环，而仅有齿状的接触部沿周向间隔设置在环形基体的端面上，此时各齿状接触部的根部之间可以是接触或相连的，当然也可以具有间隔。
49.在滚刀的其他实施例中，齿状接触部的位于周向上的两个侧面的面积可以不相等，例如齿状接触部与棘轮上的轮齿结构相同，此时面积比较大的侧面作为受力面。
50.在滚刀的其他实施例中，接触部也可以是三角形的尖齿状。
51.在滚刀的其他实施例中，接触部不是齿状，例如可以是板状，多个接触部即为设置在环形基体端面上的多个接触板，接触板的侧面即为受力面，此时各个接触板可以围绕环形基体的中心呈散射状布置，也即各个接触板的延伸方向经过环形基体的中心，当然各接触板也可以有所倾斜，延伸方向不经过环形基体的中心。
52.在滚刀的其他实施例中，多个接触部沿环形基体的周向不是均匀间隔布置，也即相邻接触部之间的间隔不相等。
53.本发明中滚刀刀圈的实施例为：滚刀刀圈的具体结构与上述滚刀实施例中的滚刀刀圈相同，在此不再重述。
54.本发明中隧道掘进机的实施例为：隧道掘进机包括刀盘和安装在刀盘上的滚刀，滚刀包括刀体和安装在刀体上的滚刀刀圈，其中滚刀刀圈的具体结构与上述实施例中的滚刀刀圈相同，在此不再重述。
55.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。