可有效分散轴承径向受力的滚刀的制作方法

1.本发明涉及盾构机的部件，尤其是一种可有效分散轴承径向受力的滚刀。


背景技术：

2.盾构机的刀盘上安装有若干个滚刀，滚刀滚环在刀盘巨大的推力作用下，滚刀的刀圈楔入岩石，随着刀盘的转动滚刀被动旋转，滚刀一方面绕刀盘中心轴旋转，另一方面绕自身轴线自转；滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆沟槽，实现连续破岩。
3.现有的滚刀结构如图6所示，包括刀轴100、刀轴100上套设有两个的圆锥滚子轴承200、圆锥滚子轴承200的外部套设有刀体300、刀体300的外部套设有刀圈400，两个所述圆锥滚子轴承200之间设有间隙调节环500，所述刀轴100的轴向两端分别设置有左刀盖600和右刀盖700，所述左刀盖600和右刀盖700与所对应的圆锥滚子轴承200之间均设有浮动密封机构800。
4.滚刀的使用寿命直接影响到工程的施工进度、风险和工程施工成本，在隧道掘进机施工中滚刀的失效形式最主要的一点就是在工作环境无法达到几十只滚刀的均匀受力，容易造成部分滚刀的刀体和刀轴超强负荷下工作，将圆锥滚子轴承200的损坏。众所周知，如果增加刀体和刀轴之间的滚子数量，改善圆锥滚子轴承200的受力，放置更多的轴承滚子或增加刀体和刀轴之间滚子的受力面积，从而达到提高轴承使用寿命的目的。
5.如果将滚刀的整体外形尺寸变大，可以很容易地扩大滚刀放置圆锥滚子轴承200的空间，由于所有盾构机滚刀的外形安装尺寸基本统一，无法将滚刀整体外形尺寸变大，也不可能将所有盾构机停工将转盘和刀座整体改造来适应扩大刀体体积，所以在不改变滚刀外形尺寸的情况下，如何改善滚刀受力极为重要。
6.如何在不改变现有滚刀的外形尺寸的情况下，尽可能的增加刀体和刀轴之间滚子的受力面积，增加放置圆锥滚子轴承200的空间，以容置更多轴承滚子，以有效地分散轴承径向受力是本行业的技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种通过改变刀盖及浮动密封机构的结构，加大滚刀刀体和刀轴之间的空间，尽可能多放轴承滚子，或使该空间可以容纳更多轴承的可有效分散轴承径向受力的滚刀。
8.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：提供一种可有效分散轴承径向受力的滚刀，包括刀轴、刀轴上套设有第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，在所述第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承的外部套设有刀体，在所述刀体的外部套设有刀圈，在所述第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承之间设有隔离件，所述刀体的轴向两端分别设置有第一刀盖和第二刀盖，所述第一刀盖的上部与所述刀体的一侧固定连接，所述第二刀盖的上部与所述刀体的另一侧固定连接；在所述
第一刀盖的下端错位设置有用于密封所述第一圆锥滚子轴承端面的第一密封圈，以及用于密封刀轴一侧外表面的第二密封圈；在所述第二刀盖的下端错位设置有用于密封所述第二圆锥滚子轴承端面的第三密封圈，以及用于密封刀轴另一侧外表面的第四密封圈；在所述刀轴上相对于所述第二密封圈设有第一挡圈，在所述刀轴上相对于所述第四密封圈设有第二挡圈。
9.作为对本发明的改进，所述隔离件可用滚柱轴承代替，形成多轴承结构。
10.作为对本发明的改进，所述第一刀盖的上缘设有第一凸环，在所述刀体的相对于所述第一刀盖的一侧设有第一凹槽，所述第一凸环过盈配合地卡在所述第一凹槽内。
11.作为对本发明的改进，所述第二刀盖的上缘设有第二凸环，在所述刀体的相对于所述第二刀盖的一侧设有第二凹槽，所述第二凸环过盈配合地卡在所述第二凹槽内。
12.作为对本发明的改进，所述第一刀盖的上缘设有第一凸环，在所述刀体的相对于所述第一刀盖的一侧设有第一凹槽，所述第一凸环过盈配合地卡在所述第一凹槽内；所述第二刀盖的上缘设有第二凸环，在所述刀体的相对于所述第二刀盖的一侧设有第二凹槽，所述第二凸环过盈配合地卡在所述第二凹槽内。
13.作为对本发明的改进，所述第一刀盖的上部是通过第一紧固件与所述刀体的一侧固定连接的，所述第二刀盖的上部是通过第二紧固件与所述刀体的另一侧固定连接的。
14.作为对本发明的改进，所述第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承的内圈与所述刀轴的相应位置合并为一体。
15.作为对本发明的改进，所述第一圆锥滚子轴承、第二圆锥滚子轴承和所述滚柱轴承的内圈与所述刀轴的相应位置合并为一体。
16.作为对本发明的改进，所述第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承的外圈与所述刀体的相应位置合并为一体。
17.作为对本发明的改进，所述第一圆锥滚子轴承、第二圆锥滚子轴承和所述滚柱轴承的外圈与所述刀体的相应位置合并为一体。
18.本发明由于采用了所述第一刀盖的上部与所述刀体的一侧固定连接，所述第二刀盖的上部与所述刀体的另一侧固定连接；在所述第一刀盖的下端错位设置有用于密封所述第一圆锥滚子轴承端面的第一密封圈，以及用于密封刀轴一侧外表面的第二密封圈；在所述第二刀盖的下端错位设置有用于密封所述第二圆锥滚子轴承端面的第三密封圈，以及用于密封刀轴另一侧外表面的第四密封圈的结构，将现有技术中的浮动密封机构从位于刀盖与轴承之间的位置改为了位于刀盖之下，这样可以有效地扩大容纳轴承的空间，具有使该空间可以容纳更大体积的轴承滚子，或者容纳更多的不同种类轴承的可减轻轴承径向受力的优点。
附图说明
19.图1是本发明第一种实施例的剖视结构示意图（三轴承内、外圈独立）。
20.图2是本发明第二种实施例的剖视结构示意图（三轴承内圈合并）。
21.图3是本发明第三种实施例的剖视结构示意图（三轴承外圈合并）。
22.图4是本发明第五种实施例的剖视结构示意图（两轴承内、外圈独立）。
23.图5是本发明一种双联滚刀的剖视结构示意图。
24.图6是现有技术中的滚刀结构示意图。
具体实施方式
25.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
26.请参见图1，图1揭示的是一种可有效分散轴承径向受力的滚刀，包括刀轴1、刀轴1上套设有第一圆锥滚子轴承21和第二圆锥滚子轴承22，在所述第一圆锥滚子轴承21和第二圆锥滚子轴承22之间设有隔离件5，所述隔离件5是滚柱轴承，图1中所示隔离件5为一个滚柱轴承，根据情况也可以设置两个轴向尺寸短一点的滚柱轴承（下同），在所述第一圆锥滚子轴承21和第二圆锥滚子轴承22的外部套设有刀体3，在所述刀体3的外部套设有刀圈4，刀体3和刀圈4可采用硬质合金材料制成，以增加刀体3和刀圈4的刚性和耐磨性能，所述刀体3的轴向两端分别设置有第一刀盖6和第二刀盖7，所述第一刀盖6和第二刀盖7一方面起到防尘的作用，另一方面更重要的是可以起到防止刀体3在重压下产生形变的作用；所述第一刀盖6的上部与所述刀体3的一侧固定连接，本实施例中，所述第一刀盖6的上部是通过第一紧固件64与所述刀体3的一侧固定连接的，所述第二刀盖7的上部与所述刀体3的另一侧固定连接，本实施例中，所述第二刀盖7的上部是通过第二紧固件74与所述刀体3的另一侧固定连接的；本发明中的第一紧固件64和第二紧固件74均是螺杆，当螺杆旋紧后，螺杆的外端面与相应的刀盖外表面持平或低于刀盖的外表面；在所述第一刀盖6的下端错位设置有用于密封所述第一圆锥滚子轴承21端面的第一密封圈61，以及用于密封刀轴1一侧外表面的第二密封圈62；在所述第二刀盖7的下端错位设置有用于密封所述第二圆锥滚子轴承22端面的第三密封圈71，以及用于密封刀轴1另一侧外表面的第四密封圈72；在所述刀轴1上相对于所述第二密封圈62设有第一挡圈11，所述第一挡圈11通过内螺纹与刀轴1上的外螺纹连接，当第一挡圈11旋紧后，所述第一挡圈11的外表面与所述第一刀盖6的外表面在同一平面内，或者低于第一刀盖6的外表面，第一挡圈11起到防尘的作用；在所述刀轴1上相对于所述第四密封圈72设有第二挡圈12，所述第二挡圈12通过内螺纹与刀轴1上的外螺纹连接，当第二挡圈12旋紧后，所述第二挡圈12的外表面与所述第二刀盖7的外表面在同一平面内，或者低于第二刀盖7的外表面，第二挡圈12起到防尘的作用。本实施例中，所述刀体3、刀圈4、第一刀盖6和第二刀盖7界定了滚刀主体的最大外形尺寸，该最大外形尺寸与现有技术中的该同类滚刀的最大外形尺寸相同。
27.本实施例中，所述第一密封圈61、第二密封圈62、第三密封圈71、第四密封圈72可以采用橡胶或硅胶制做。
28.优选的，所述第一刀盖6的上缘设有第一凸环63，在所述刀体3的相对于所述第一刀盖6的一侧设有第一凹槽31，所述第一凸环63过盈配合地卡在所述第一凹槽31内；通过在第一刀盖6的上缘设置第一凸环63，在所述刀体3上设置第一凹槽31，两者过盈配合，相当于在所述刀体3的一侧设置了一个加强板，可以大大地提高所述刀体3的两端径向形变，可提高刀体3的使用寿命。
29.优选的，所述第二刀盖7的上缘设有第二凸环73，在所述刀体3的相对于所述第二刀盖7的一侧设有第二凹槽32，所述第二凸环73过盈配合地卡在所述第二凹槽32内；通过在第二刀盖7的上缘设置第二凸环73，在所述刀体3上设置第二凹槽32，两者过盈配合，相当于
在所述刀体3的另一侧设置了一个加强板，可以大大地提高所述刀体3的两端径向形变，可提高刀体3的使用寿命。
30.请参见图2，图2所示的实施例与图1所示的实施例，其基本结构大体相同，所不同的是所述第一圆锥滚子轴承21和第二圆锥滚子轴承22的内圈与所述刀轴1的相应位置合并为一体；将所述第一圆锥滚子轴承21和第二圆锥滚子轴承22不设内圈，而是利用所述刀轴1的局部改变达到内圈的作用，可以使刀轴1的受力部位的直径变粗，可以提高刀轴1的抗压能力，延长刀轴1的使用寿命。
31.当所述隔离件5用滚柱轴承代替时，也可以所述第一圆锥滚子轴承21、第二圆锥滚子轴承22和所述滚柱轴承的内圈与所述刀轴1的相应位置合并为一体，同样可以使刀轴1的受力部位的直径变粗，可以提高刀轴1的抗压能力，延长刀轴1的使用寿命。
32.请参见图3，图3所示的实施例与图1所示的实施例，其基本结构大体相同，所不同的是所述第一圆锥滚子轴承21和第二圆锥滚子轴承22的外圈与所述刀体3的相应位置合并为一体，此种结构也可以提高刀体3的使用寿命。
33.优选的，所述第一圆锥滚子轴承21、第二圆锥滚子轴承22和所述滚柱轴承的外圈与所述刀体3的相应位置合并为一体，此种结构也可以提高刀体3的使用寿命。
34.请参见图4，图4所示的实施例与图1所示的实施例，其基本结构大体相同，所不同的是隔离件5为隔离圈，其中所述第一圆锥滚子轴承21和第二圆锥滚子轴承22的尺寸是非标尺寸，大于标准尺寸，这样，所述第一圆锥滚子轴承21和第二圆锥滚子轴承22具有更大的承压面积，可以有效地分散滚刀的径向压力，减轻轴承及刀轴的径向压力。
35.当然，图4所示的实施例，也可以做成轴承内圈与刀轴一体式结构，或轴承外圈与刀体做成一体式结构，这部分内容可以参见图2和图3的结构描述，这里不再赘述。
36.请参见图5，图5是本发明一种双联滚刀的剖视结构示意图。图5所示实施例与图3所示实施例相比，其大体结构相同，所不同的是它是由两个单滚刀通过支承座8连接为一体的结构。
37.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。