專利名稱：軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于盾構(gòu)機中的切削裝置，尤其涉及軟巖施工的盾構(gòu)機中具有變徑功 能的切削裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)國際巖石力學會的定義，所謂軟巖是指強度低、孔隙度大、膠結(jié)程度差、受構(gòu) 造面切割及風化影響顯著或含有大量膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層，該類巖石多為 泥巖、頁巖、粉砂巖和泥質(zhì)砂巖等單軸抗壓強度小于25MPa的巖石，是天然形成的復雜的地 質(zhì)介質(zhì)。適合于在軟巖地層中施工的盾構(gòu)機稱為軟巖盾構(gòu)機。目前使用的軟巖盾構(gòu)機中的 切削裝置是由刀盤本體與固定安裝其上面的各種刀具共同組成。切削裝置的直徑是按隧道 的開挖直徑設(shè)計的。在軟巖地層中施工，隧道開挖直徑的大小，是由軟巖盾構(gòu)機的刀盤本體 及其上面所配置的邊刮刀的徑向尺寸來控制?，F(xiàn)在，國內(nèi)外既有的軟巖盾構(gòu)機中，由刀盤本 體及其上面所配置的邊刮刀所決定的徑向尺寸在出廠時已經(jīng)確定，不能根據(jù)地質(zhì)狀況及工 程需要自動調(diào)節(jié)邊刮刀的徑向尺寸，除非由作業(yè)人員“帶壓”進入土艙進行邊刮刀的更換， 以滿足對不同開挖尺寸的要求。這是一種費工、費時、成本高和存在人身安全隱患的方法； 在某些復雜的地質(zhì)條件下，作業(yè)人員甚至根本無法進入土艙并靠近刀盤。這樣就會因刀盤 開挖隧道的直徑不能保持不變而影響工程質(zhì)量；也不能在曲線段施工或者轉(zhuǎn)向糾偏時以及 地質(zhì)條件較差出現(xiàn)洞身收斂時，擴大邊刮刀的徑向尺寸以保證工程質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能夠很方便地對切削裝置的徑向尺寸進行調(diào)節(jié)， 穩(wěn)定或改變隧道開挖直徑的切削裝置，從而增強軟巖盾構(gòu)機在施工中對工程與地質(zhì)的適應 性。本實用新型目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的它由刀盤、裝配在刀盤上的切刀、及 邊刮刀伸縮機構(gòu)、液壓控制裝置和磨損極限檢測裝置所組成，其特征在于刀盤中至少有 一個出渣槽端部的兩邊各安裝一個邊刮刀，這兩個邊刮刀以出渣槽的徑向中心線為左右對 稱，這兩個邊刮刀與一個伸縮機構(gòu)相連結(jié)，伸縮機構(gòu)安裝在刀盤的出渣槽內(nèi)；伸縮機構(gòu)由液 壓控制裝置中的驅(qū)動油缸驅(qū)動，驅(qū)動油缸內(nèi)置有位移傳感器，位移傳感器通過數(shù)據(jù)線與液 壓控制裝置的中心回轉(zhuǎn)接頭連通，中心回轉(zhuǎn)接頭上的油口通過油管與驅(qū)動油缸相通；磨損 極限檢測裝置中的磨損極限檢測頭裝在沿刀盤徑向伸出的套管上，磨損極限檢測頭內(nèi)穿有 絕緣導線，導線的一端與控制回路的公共端相接，另一端通過中心回轉(zhuǎn)接頭與報警裝置相 連。所述的伸縮機構(gòu)由兩組邊刮刀座板，與兩組邊刮刀座板相連結(jié)的兩組連接桿和與 兩組連接桿相連接的一個支撐梁所組成；油缸頂板位于伸縮機構(gòu)的支撐梁下邊，位移傳感 器位于驅(qū)動油缸中活塞桿的下面，驅(qū)動油缸固定在固定支座上，固定支座焊接在出渣槽的兩內(nèi)側(cè)壁上。每個邊刮刀靠螺栓固裝在一個邊刮刀滑座上，這個邊刮刀滑座的兩端各與一個邊 刮刀座板的一端相連，且邊刮刀滑座被兩端的邊刮刀座板夾緊，每個邊刮刀座板的另一端 與一個連接桿的一端相連結(jié)，每個連接桿的另一端與支撐梁固接。磨損極限檢測頭是一個空心螺栓，它靠螺紋旋裝在沿刀盤徑向伸出的套管上，空 心螺栓內(nèi)穿有絕緣導線，空心螺栓中填充環(huán)氧樹脂，絕緣導線一端與螺栓頭粘結(jié)。磨損極限檢測裝置中的報警裝置由繼電器、報警燈和蜂鳴器構(gòu)成，空心螺栓內(nèi)穿 有絕緣導線的另一端穿過套管進入中心回轉(zhuǎn)接頭與報警裝置中的繼電器圈的一個連接端 相連接，繼電器線圈另一個連接端與電源線相連接，報警燈和蜂鳴器一端與控制回路的公 共端連接，另一端通過繼電器的常閉觸點與電源線相連接。驅(qū)動油缸的外部有一個內(nèi)護套，內(nèi)護套外邊有一個外護套，內(nèi)護套與外護套之間 有導向塊，導向塊與外護套固連，導向塊的內(nèi)壁與內(nèi)護套的外壁間隙配合；內(nèi)護套的上頂 面與一個軸承座的下底面固接，軸承座的上頂面與油缸頂板相連接；軸承座內(nèi)裝有軸承， 軸承的外圓周與軸承座的內(nèi)孔過盈配合，軸承的內(nèi)孔與驅(qū)動油缸內(nèi)的活塞桿的外徑間隙配I=I O與驅(qū)動油缸內(nèi)的位移傳感器相連的信號線，通過中心回轉(zhuǎn)接頭和信號處理模塊與 工業(yè)計算機相連。刀盤中1個或2個出渣槽端部安裝有邊刮刀。本實用新型的裝置可以在刀盤旋轉(zhuǎn)開挖的過程中，一旦邊刮刀達到事先設(shè)定的磨 損極限值時，它能夠適時地伸出進行磨損補償，因此保證了刀盤的開挖直徑基本保持不變； 另外這種裝置還能滿足某些特殊的工程要求，如在曲線段施工或者轉(zhuǎn)向糾偏時以及地質(zhì)條 件較差出現(xiàn)洞身收斂時的施工；因為這種情況下就需要切削裝置具備調(diào)節(jié)開挖直徑的功 能。由于本實用新型中的裝置，對切削裝置的切削直徑可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，顯然要比 使用現(xiàn)有的切削裝置優(yōu)越，它能提高工作效率，且能保證工程質(zhì)量，并確保了操作者的人身 安全。
圖1為本實用新型中執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型中切削裝置的左視示意圖圖3為圖1中M部位的放大圖；圖4為圖2中P部位的放大圖；圖5為圖1中的A-A剖視示意圖；圖6為圖1中N部位的放大圖；圖7為刀盤刀具磨損極限檢測原理示意圖；圖8為變徑切削裝置的液壓控制原理示意圖具體實施方式
實施例一種軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，它由刀盤、裝配在刀盤上的切刀、邊刮刀及其邊刮刀伸縮機構(gòu)、液壓控制裝置和磨損極限檢測裝置所組成。刀盤40的一個出渣槽7端部的兩邊各安裝一個邊刮刀1，這兩個邊刮刀以出渣槽 的徑向中心線為左右對稱。這兩個邊刮刀1與一個伸縮機構(gòu)相連結(jié)，伸縮機構(gòu)安裝在刀盤 40的出渣槽7內(nèi)。伸縮機構(gòu)由左右各一組邊刮刀座板2，與左右各一組邊刮刀座板2相連 結(jié)的左右各一組連接桿3和與這兩組連接桿3相連接的一個支撐梁4所組成。本實施例中 的一組邊刮刀座板2為兩個邊刮刀座板，一組連接桿3為兩個連接桿。安裝方式為每個邊 刮刀1靠螺釘固裝在一個邊刮刀滑座5上，這個邊刮刀滑座5的兩端各與一個邊刮刀座板 的一端相連，且邊刮刀滑座5被兩端的邊刮刀座板2夾緊，每個邊刮刀座板2的另一端與一 個連接桿3的一端相連結(jié)，每個連接桿3的另一端與支撐梁4固接。伸縮機構(gòu)的伸與縮由 液壓控制裝置中的驅(qū)動油缸6驅(qū)動。液壓控制裝置中的驅(qū)動油缸6內(nèi)的活塞桿13的上端靠近伸縮機構(gòu)中的支撐梁4， 活塞桿13的下面置有位移傳感器21，位移傳感器21通過信號線四與液壓控制裝置中的 中心回轉(zhuǎn)接頭10連通，中心回轉(zhuǎn)接頭10上的油口通過油管11與驅(qū)動油缸6相通；驅(qū)動油 缸6的底面33通過螺栓與固定支座32相連，固定支座32焊接在出渣槽的兩內(nèi)側(cè)壁上。液 壓控制裝置中的油箱43上裝有溢流閥42，驅(qū)動油缸6與液壓油泵41之間裝有雙向液壓鎖 28，電磁換向閥27 ；為了使操作人員清楚的了解邊刮刀1伸出或縮回的位移量，與驅(qū)動油缸 6內(nèi)的位移傳感器21相連的信號線四，通過中心回轉(zhuǎn)接頭10和信號處理模塊與工業(yè)計算 機相連。這樣在工業(yè)計算機的顯示屏上就會實時顯示出邊刮刀1的位移量(即為驅(qū)動油 缸活塞桿13伸、縮的長度值)。為了使伸縮機構(gòu)的伸、縮運行平穩(wěn)、準確，保證邊刮刀的運動方向，并減小邊刮刀 在破巖時傳遞到活塞桿上的彎矩，保護油缸6內(nèi)的密封免受損壞，在驅(qū)動油缸6的上邊還置 有油缸頂板36 ；在驅(qū)動油缸6的外部裝有一個內(nèi)護套16，內(nèi)護套16外邊有一個外護套14， 內(nèi)護套16與外護套14之間有導向塊37和15，導向塊15與外護套14固連，導向塊15的 內(nèi)壁與內(nèi)護套16的外壁間隙配合；在油缸頂板36的下面與內(nèi)護套16的上頂面之間設(shè)置一 個軸承座34，且軸承座34的上頂面與油缸頂板36相連接，內(nèi)護套16的上頂面與軸承座34 的下底面固接，軸承座；34內(nèi)所裝的軸承35的外圓周與軸承座34的內(nèi)孔過盈配合，軸承35 的內(nèi)孔與驅(qū)動油缸6內(nèi)的活塞桿13的外徑間隙配合；外護套14的底部靠螺栓安裝在驅(qū)動 油缸6的底面33上。這種軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置中的磨損極限檢測裝置由磨 損極限檢測頭、導線和報警裝置所組成。報警裝置由繼電器22、報警燈25和蜂鳴器沈構(gòu) 成。磨損極限檢測裝置的磨損極限檢測頭17裝在沿刀盤40徑向伸出的套管18上，磨 損極限檢測頭17內(nèi)穿有絕緣導線19，導線19的一端與控制回路的公共端38(地線)相連 接。另一端通過中心回轉(zhuǎn)接頭10與報警裝置中的繼電器22的線圈相連；本實施例中的磨 損極限檢測頭17采用一個空心螺栓，空心螺栓裝在位于沿刀盤40徑向伸出的套管18上， 為使它們結(jié)合牢固，可采用導電膠將螺栓與套管粘結(jié)。空心螺栓內(nèi)穿有絕緣導線19，空心螺 栓17中填充環(huán)氧樹脂20，起固定絕緣導線19的作用。為了確保導線與螺栓頭可靠的電接 連，可采用導電膠將導線19 一端與螺栓頭粘結(jié)，導線19的另一端與報警裝置中的繼電器線 圈22的一個連接端相連接。繼電器22線圈另一個連接端與電源線44相連接，報警燈25和蜂鳴器沈一端與控制回路的公共端(地線)連接，另一端通過繼電器的常閉觸點M與 電源線44相連接。在施工過程中，磨損極限檢測裝置的磨損極限檢測頭17的材料與邊刮刀相似，硬 度相同，因而與邊刮刀1的磨損同步進行。當螺栓頭沒有被磨損或沒有磨損到預先設(shè)定的 磨損極限值時，導線一端通過螺栓頭與機架相連(搭鐵)即與公共端相連，這樣繼電器得 電，其常閉觸點M是斷開的，報警燈和蜂鳴器均不接通；當螺栓頭被磨損到預先設(shè)定的磨 損極限時，繼電器失電，其常閉觸點M閉合，使報警燈和蜂鳴器所在電路接通，發(fā)出聲光報 警，提示操作人員將邊刮刀伸出，進行磨損補償，達到保徑的目的；此時，操作人員按下按 鈕，使電磁閥27左邊線圈得電，電磁閥閥芯處于左邊位置，來自油泵41的液壓油通過電磁 換向閥27的左位、中心回轉(zhuǎn)接頭10上的油口 8、油管11以及雙向液壓鎖觀進入到驅(qū)動油 缸6的下腔，使活塞桿13伸出，通過支撐梁4、連接桿3、座板2帶動邊刮刀1向外滑動，向外 滑動的方向是沿與刀盤半徑平行的方向。要使邊刮刀縮回，液壓油通過電磁換向閥27的 右位、中心回轉(zhuǎn)接頭10上的油口 9、油管12以及雙向液壓鎖觀進入到驅(qū)動油缸6的上腔， 活塞桿13向里滑動，通過支撐梁4、連接桿3、座板2帶動邊刮刀1向里縮回，由此可知本 實用新型中的軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，具有雙向變徑的功能，既可 以擴徑，也可以縮徑，可根據(jù)需要使用。本實用新型中刀盤40的至少一個出渣槽7中安裝有邊刮刀及其邊刮刀伸縮機構(gòu)， 根據(jù)需要可以在兩個出渣槽7中均安裝有邊刮刀及其邊刮刀伸縮機構(gòu)。本實施例中，伸縮機構(gòu)也可采用左右邊刮刀分別與一個邊刮刀座板的一端相連 結(jié)，而兩個邊刮刀座板2的另一端分別與支撐梁的兩端固連的結(jié)構(gòu)形式。磨損檢測裝置的磨損極限檢測頭17也可采用一端封閉的空心管。油缸保護內(nèi)套16與油缸保護外套14的橫截面形狀可以是正方形，也可以是圓形。導向滑座5與導向塊15可用工程塑料、黃銅或其他減磨性能良好的材料制成。刀盤的變徑范圍設(shè)定在0 150mm之間，是一種小范圍的變徑。位移傳感器21可用磁致伸縮式位移傳感器，也可用電渦流位移傳感器、霍爾式傳 感器等，它們的安裝位置應根據(jù)實際需要確定。
權(quán)利要求1.一種軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，它由刀盤、裝配在刀盤上的切 刀、及邊刮刀伸縮機構(gòu)、液壓控制裝置和磨損極限檢測裝置所組成，其特征在于刀盤中至 少有一個出渣槽端部的兩邊各安裝一個邊刮刀，這兩個邊刮刀以出渣槽的徑向中心線為左 右對稱，這兩個邊刮刀與一個伸縮機構(gòu)相連結(jié)，伸縮機構(gòu)安裝在刀盤的出渣槽內(nèi)；伸縮機構(gòu) 由液壓控制裝置中的驅(qū)動油缸驅(qū)動，驅(qū)動油缸內(nèi)置有位移傳感器，位移傳感器通過數(shù)據(jù)線 與液壓控制裝置的中心回轉(zhuǎn)接頭連通，中心回轉(zhuǎn)接頭上的油口通過油管與驅(qū)動油缸相通； 磨損極限檢測裝置中的磨損極限檢測頭裝在沿刀盤徑向伸出的套管上，磨損極限檢測頭內(nèi) 穿有絕緣導線，導線的一端與控制回路的公共端相接，另一端通過中心回轉(zhuǎn)接頭與報警裝 置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，其特征在 于所述的伸縮機構(gòu)由兩組邊刮刀座板，與兩組邊刮刀座板相連結(jié)的兩組連接桿和與兩組 連接桿相連接的一個支撐梁所組成；油缸頂板位于伸縮機構(gòu)的支撐梁下邊，位移傳感器位 于驅(qū)動油缸中活塞桿的下面，驅(qū)動油缸固定在固定支座上，固定支座焊接在出渣槽的兩內(nèi) 側(cè)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，其特征在 于每個邊刮刀靠螺栓固裝在一個邊刮刀滑座上，這個邊刮刀滑座的兩端各與一個邊刮刀 座板的一端相連，且邊刮刀滑座被兩端的邊刮刀座板夾緊，每個邊刮刀座板的另一端與一 個連接桿的一端相連結(jié)，每個連接桿的另一端與支撐梁固接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，其特 征在于磨損極限檢測頭是一個空心螺栓，它靠螺紋旋裝在沿刀盤徑向伸出的套管上，空心 螺栓內(nèi)穿有絕緣導線，空心螺栓中填充環(huán)氧樹脂，絕緣導線一端與螺栓頭粘結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，其特征在 于磨損極限檢測裝置中的報警裝置由繼電器、報警燈和蜂鳴器構(gòu)成，空心螺栓內(nèi)穿有絕緣 導線的另一端穿過套管進入中心回轉(zhuǎn)接頭與報警裝置中的繼電器圈的一個連接端相連接， 繼電器線圈另一個連接端與電源線相連接，報警燈和蜂鳴器一端與控制回路的公共端連 接，另一端通過繼電器的常閉觸點與電源線相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，其特征在 于驅(qū)動油缸的外部有一個內(nèi)護套，內(nèi)護套外邊有一個外護套，內(nèi)護套與外護套之間有導向 ±夬，導向塊與外護套固連，導向塊的內(nèi)壁與內(nèi)護套的外壁間隙配合；內(nèi)護套的上頂面與一個 軸承座的下底面固接，軸承座的上頂面與油缸頂板相連接；軸承座內(nèi)裝有軸承，軸承的外圓 周與軸承座的內(nèi)孔過盈配合，軸承的內(nèi)孔與驅(qū)動油缸內(nèi)的活塞桿的外徑間隙配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，其特征在 于與驅(qū)動油缸內(nèi)的位移傳感器相連的信號線，通過中心回轉(zhuǎn)接頭和信號處理模塊與工業(yè) 計算機相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，其特征在 于刀盤中1個或2個出渣槽端部安裝有邊刮刀。
專利摘要一種軟巖盾構(gòu)機中具有小范圍變徑功能的切削裝置，它由刀盤、裝配在刀盤上的切刀、及邊刮刀伸縮機構(gòu)、液壓控制裝置和磨損極限檢測裝置所組成，刀盤中至少有一個出渣槽端部的兩邊各安裝一個邊刮刀，這兩個邊刮刀以出渣槽的徑向中心線為左右對稱，這兩個邊刮刀與一個伸縮機構(gòu)相連結(jié)，伸縮機構(gòu)安裝在刀盤的出渣槽內(nèi)；伸縮機構(gòu)由液壓控制裝置中的驅(qū)動油缸驅(qū)動，驅(qū)動油缸內(nèi)置有位移傳感器，磨損極限檢測裝置中的磨損極限檢測頭裝在沿刀盤徑向伸出的套管上。由于本實用新型中的裝置，對切削裝置的切削直徑可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，顯然要比使用現(xiàn)有的切削裝置優(yōu)越，它能提高工作效率，且能保證工程質(zhì)量，并確保了操作者的人身安全。
文檔編號E21D9/093GK201826850SQ20102050264
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者何於璉, 李建斌 申請人:中鐵隧道裝備制造有限公司