便于更换刀具的盾构机刀盘的制作方法

1.本实用新型涉及一种盾构机部件，尤其涉及一种盾构机刀盘。


背景技术：

2.目前，我国城市地铁隧道及一些城市综合管廊的隧道，通常采用盾构机进行掘进施工。盾构机在推动时通过前端的刀盘旋转，带动刀盘上的刀具对地层土体掘削实现隧道的掘进。盾构机在掘进时，必须保持开挖面的稳定。保持开挖面稳定的方式通常有两种，一是泥水式盾构机，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，泥水室充满了加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)使泥水室的压力与开挖面的压力平衡来稳定开挖面；二是土压平衡式盾构机，把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后的隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，通过刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)的调节，使泥土室的压力与开挖面的压力平衡，实现开挖面的稳定。
3.同时，针对不同的地层地质条件，盾构机刀盘上安装使用的刀具会有所不同。当盾构隧道穿越地层变化段时，需要更换不同的刀具，以保证盾构机的顺利、可靠、高效掘进；在刀具磨损后，也需要用新刀具进行同种刀具的更换。
4.盾构机在地层掘进过程中进行刀具的更换，目前有常压换刀和带压换刀两种方式。常压换刀：需要保持掌子面(开挖面)前方的土体稳定性(不倒塌)，如若停机处地质条件较好，前方土体能够自稳，则无需增加额外的辅助措施即可直接进入土仓(排空后的泥水室或泥土室)进行刀具更换；若停机处地质条件较差，前方土体难以自稳，则需要提前对掌子面土体进行加固以维持掌子面前方土体稳定，在地下水丰富情况下甚至需要提前做好降水处理，其工序较多，耽误工期较长。带压换刀：带压换刀则是先通过向土仓内注入压缩空气，增加土仓的气压，使其与掌子面(开挖面)承受的土压及水压平衡，以保持掌子面前方土体的稳定；随后，换刀的作业人员进入加压的土仓内进行换刀作业。
5.现有刀盘上的刀具均是各自独立安装在刀盘的面板上，其存在的问题是：无论是常压换刀或是带压换刀，对需要更换的所有刀具，均必须人工在刀盘背面对安装在刀盘前面的刀具，逐一进行复杂的拆卸和安装操作，其操作极为麻烦，换刀时间长达数小时；降低了掘进效率，增大掘进成本。对于带压换刀，则存在更为严重的问题：作业人员需要长时间呆在加压的土仓内，而由于土仓气密性的影响因素较多且并非全部可控，作业人员容易出现耳鸣、胸闷而危害身体，如遇突发的严重漏气，甚至会危及生命，发生安全事故；同时，突发性的土体失稳，产生的涌水、涌沙也会造成人身伤害。


技术实现要素：

6.本实用新型的发明目的是提供一种便于更换刀具的盾构机刀盘，该种刀盘即可进行常压换刀也可进行带压换刀，换刀的操作简单、时间短、效率高，降低掘进成本；尤其是带压换刀，作业人员在加压仓内的作业时间明显缩短，大幅降低了高压环境对人体的伤害，也
明显降低了漏气、涌水、涌沙对人体造成损伤的风险，提高了换刀作业的安全性。
7.本实用新型实现其发明目的所采用的技术方案是，一种便于更换刀具的盾构机刀盘，包括刀盘的面板、面板的正面安装的刀具，其特征在于：
8.所述的面板上开有小板通孔，在小板通孔中安装可翻转、可退缩的小面板，小面板的正面安装有多个正面刀具、背面安装有多个背面刀具。
9.所述的小板通孔中安装可翻转、可退缩的小面板的具体结构是：小面板的转轴的两端插入小板通孔壁的轴槽的前端；轴槽的方向与面板垂直，转轴后方的轴槽内设有抵住转轴的千斤顶；液压伸缩式插销的一端插入小面板的销孔，另一端插入小板通孔侧壁的销孔的前端。
10.或者，所述的小板通孔中安装可翻转、可退缩的小面板的具体结构是：小面板的转轴的两端插入小板通孔壁的轴槽的前端；轴槽的方向与面板垂直，转轴后方的轴槽内设有抵住转轴的锁紧螺钉一；插销的一端插入小面板的销孔，另一端插入小板通孔侧壁的通槽的前端，通槽的方向与面板垂直，插销后方的通槽内设有抵住插销的锁紧螺钉二。
11.本实用新型的刀盘的换刀操作方法为：
12.当盾构机进行盾构作业，需要穿越不同的地层地质段时，盾构机小面板上的正面刀具和背面刀具不同，正面刀具适用于前段作业的地质条件，背面刀具适用于后段作业的地质条件。而当盾构作业不需要穿越地层变化段时，则其正面刀具和背面刀具相同。
13.对上述第一种小面板，其换刀操作步骤为：作业人员进入土仓内，将液压伸缩式插销的液体释放，液压伸缩式插销缩短，插销的端部退出小面板的销孔，再使轴槽内转轴后方的千斤顶的顶杆缩回，再将小面板沿轴槽向后拉，后拉距离不小于其翻转半径；然后，转动小面板，使其沿转轴翻转180
°
，正面刀具和背面刀具互换，然后将小面板转轴推回轴槽前端，操作千斤顶使其顶杆伸出抵住转轴；再向液压伸缩式插销注入液体，使其伸长，插销的端部重新插入小面板的销孔，即完成正面刀具和背面刀具互换的换刀作业。
14.对上述第二种小面板，其换刀操作步骤为：作业人员进入土仓内，将锁紧螺钉一和锁紧螺钉二拆下，再将小面板的转轴沿轴槽向后退，同时小面板的插销也沿通槽后退，小面板向后退缩的距离不小于面板的翻转距离；然后将小面板翻转180
°
，正面刀具和背面刀具互换；随后将翻转后的小面板的转轴推至轴槽的前端，同时插销也回到通槽的前端，再装回锁紧螺钉一和锁紧螺钉二，即完成正面刀具和背面刀具互换的换刀作业。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.一、本实用新型只需进行液压伸缩式插销泄压、千斤顶杆退缩、小面板翻转，液压伸缩式插销加压、千斤顶伸回；或者插销和转轴的解锁、小面板翻转、插销和转轴的锁紧；即可一次性的完成同一小面板上的若干个刀具的更换。较之人工在刀盘背面对安装在刀盘前面的刀具，逐一进行复杂的拆卸和安装操作，其操作极为简单，整个刀盘的换刀时间缩短10倍以上；提高了盾构机的掘进效率，减短了施工工期并降低工程造价。
17.二、使用本实用新型进行带压换刀时，作业人员在加压仓内的作业时间明显缩短，提高了掘进效率的同时，更是大幅降低了高压环境对人体的伤害，也明显降低了漏气、涌水、涌沙对人体造成损伤、发生事故的风险，提高了换刀作业的安全性。
18.进一步，本实用新型的液压伸缩式插销由液压腔体和套合于液压腔体上的销轴组成。
19.这种千斤顶结构的液压伸缩式插销，其结构成熟、简单，既能方便简单的实现插销的伸长和缩短；又能可靠、牢固地实现小面板和面板的定位与连接。
20.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例一的盾构机刀盘的主视结构示意图。
22.图2为图1中局部a的放大图。
23.图3为本实用新型实施例一、二的小面板的背面结构示意图。
24.图4为图1中的b
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b剖视图。
25.图5为本实用新型实施例二的盾构机刀盘的主视结构示意图。
26.图6为图5中的c
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c剖视图。
27.图7为图5中的d
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d剖视图。
具体实施方式
28.实施例一：
29.图1
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4示出，本实用新型的一种具体实施方式是：一种便于更换刀具的盾构机刀盘，包括刀盘的面板1、面板1的正面安装的刀具，其特征在于：
30.所述的面板1上开有小板通孔1a，在小板通孔1a中安装可翻转、可退缩的小面板2，小面板2的正面安装有多个正面刀具3a、背面安装有多个背面刀具3b。
31.图2和图4示出，本例的小板通孔1a中安装可翻转、可退缩的小面板2的具体结构是：小面板2的转轴4的两端插入小板通孔1a壁的轴槽4a的前端；轴槽4a的方向与面板1垂直，转轴4后方的轴槽4a内设有抵住转轴4的千斤顶4b；液压伸缩式插销5的一端插入小面板2的销孔，另一端插入小板通孔1a侧壁的销孔的前端。
32.图2示出，本例的液压伸缩式插销5由液压腔体5a和套合于液压腔体5a上的销轴5b组成。
33.实施例二：
34.图5
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7及图3示出，本实用新型的另一种具体实施方式是：一种便于更换刀具的盾构机刀盘，包括刀盘的面板1、面板1的正面安装的刀具，其特征在于：
35.所述的面板1上开有小板通孔1a，在小板通孔1a中安装可翻转、可退缩的小面板2，小面板2的正面安装有多个正面刀具3a、背面安装有多个背面刀具3b。
36.图6
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7示出，本例的小板通孔1a中安装可翻转、可退缩的小面板2的具体结构是：小面板2的转轴4的两端插入小板通孔1a壁的轴槽4a的前端；轴槽4a的方向与面板1垂直，转轴4后方的轴槽4a内设有抵住转轴4的锁紧螺钉一4c；插销6的一端插入小面板2的销孔，另一端插入小板通孔1a侧壁的通槽6a的前端，通槽6a的方向与面板1垂直，插销6后方的通槽6a内设有抵住插销6的锁紧螺钉二6b。
37.本实用新型在实施时，正面刀具3a和背面刀具3b也可以为相同的刀具，适用于盾构作业不需要穿越地层变化段的盾构机采用。