阅读说明：本技术 一种盾构机刀盘及其控制方法 (Shield tunneling machine cutter head and control method thereof ) 是由 吴昊 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及隧道掘进设备技术领域,公开了一种盾构机刀盘及其控制方法,包括刀盘壳体,刀盘壳体上安装有外刀盘,外刀盘内设有至少两个内刀盘,内刀盘包括一级内刀盘和二级内刀盘,外刀盘和内刀盘上均安装有主刀具,内刀盘上设有漏孔,刀盘壳体中设有与内刀盘连接的传动组件,内刀盘通过传动组件与伸缩组件连接,传动组件中包括有转动连接件,通过多级内刀盘以及伸缩组件的设置,使盾构机的刀盘可以是平面切削也可以为多级的阶梯切削,从而能够适应不同的土质以及工作要求,可根据岩土层的实际情况选择阶梯之间的高度；在多级阶梯切削时,可使相邻的刀盘转动方向相反,提高岩层破碎效率,进而提高掘进效率。(The invention relates to the technical field of tunnel tunneling equipment, and discloses a shield tunneling machine cutter head and a control method thereof, wherein the shield tunneling machine cutter head comprises a cutter head shell, an outer cutter head is arranged on the cutter head shell, at least two inner cutter heads are arranged in the outer cutter head, each inner cutter head comprises a first-stage inner cutter head and a second-stage inner cutter head, main cutters are arranged on the outer cutter head and the inner cutter heads, leak holes are formed in the inner cutter heads, a transmission assembly connected with the inner cutter heads is arranged in the cutter head shell, the inner cutter heads are connected with a telescopic assembly through the transmission assembly, a rotary connecting piece is arranged in the transmission assembly, and the cutter heads of the shield tunneling machine can be subjected to plane cutting or multi-stage ladder cutting through the arrangement of the multi-stage inner cutter heads and the telescopic assembly, so that the shield tunneling machine cutter head can adapt to different soil qualities and working requirements, and the height between the ladders can be selected according to the actual situation of rock-soil layers; when multi-stage ladder cutting is carried out, the rotating directions of the adjacent cutter heads are opposite, the rock stratum crushing efficiency is improved, and the tunneling efficiency is further improved.)

一种盾构机刀盘及其控制方法

技术领域

本发明涉及隧道掘进设备技术领域，具体为一种盾构机刀盘及其控制方法。

背景技术

现阶段的盾构机刀盘为圆盘状的平面结构，刀具设置在刀盘上，进行掘进的过程中，盾构机整体向前推进，刀具对前方土层进行切削，刀盘的主掘进面和刀盘上的刀具分别位于同一平面上，刀盘和刀具同时并直接承受隧道岩层整体的磨削力作用，导致刀盘的主受力面和刀具承受较大应力、磨损严重，不利于掘进速度的提升，还会降低刀盘和刀具的使用寿命，并且，现阶段的平面结构刀盘换刀较为繁琐，如中国专利“CN201910655377.3盾构机刀盘系统及其换刀方法”中公开的，利用机械手进行换刀工作，机械手距离刀盘较远，需要位移距离较长，并且还需要在盾构机中预留机械手的运动空间，降低了盾构机内部的空间利用率，针对上述问题，提出了本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构机刀盘及其控制方法，用于克服现有技术中盾构机刀盘使用寿命低、换刀不方便的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

本发明的一种盾构机刀盘及其控制方法，包括刀盘壳体，所述刀盘壳体上安装有外刀盘，所述外刀盘内设有至少两个内刀盘，所述内刀盘包括一级内刀盘和二级内刀盘，所述外刀盘和内刀盘上均安装有主刀具，所述内刀盘上设有漏孔，所述刀盘壳体中设有与所述内刀盘连接的传动组件，所述内刀盘通过所述传动组件与伸缩组件连接，所述传动组件中包括有转动连接件。

进一步地，所述外刀盘与所述内刀盘的接触面和多级所述内刀盘相互之间的接触面均设置有副刀具，所述内刀盘上设有与副刀具对应设置的容纳槽。

进一步地，所述容纳槽与所述副刀具之间为间隙配合，最小间隙为零。

进一步地，所述刀盘壳体和所述内刀盘中均设有供人通过的过人通道。

进一步地，所述传动组件还包括分别安装在所述一级内刀盘和所述二级内刀盘上的第一伸缩传动件和第二伸缩传动件，所述转动连接件包括与所述一级内刀盘连接的第一转动连接件和与所述二级内刀盘连接的第二转动连接件。

进一步地，所述第一伸缩传动件中设有用于连接所述第二伸缩传动件的连接件，所述第二伸缩传动件与所述伸缩组件连接。

进一步地，所述连接件为伸缩插销，所述第二伸缩传动件中设有与伸缩插销对应的插销孔。

进一步地，所述第一伸缩传动件为环形，所述第二伸缩传动件为圆盘形，第二伸缩传动件设置在所述第一伸缩传动件内，所述连接件沿着所述第一伸缩传动件内壁均匀设置。

盾构机刀盘的控制方法，确定当前工作地质，根据地质结构选择刀盘结构；

当岩层整体硬度较低时，选择平面切削模式，此时刀盘为平面刀盘，整体对前方岩层进行切削；

当岩层整体硬度较高时，选择多级切削模式，伸缩组件带动内刀盘向内收缩，形成多级切削结构；

处于多级切削模式时，盾构机中的转动驱动组件分别与内刀盘连接，可对内刀盘的旋转方向进行选择，使相邻的刀盘旋转方向相反，实现快速破碎岩层的效果。

进一步地，需要换刀时，向伸缩组件发出指令，使内刀盘向内收缩，内刀盘收缩完成后，开启刀盘壳体和内刀盘中的过人通道。

本发明的有益效果：

通过多级内刀盘以及伸缩组件的设置，使盾构机的刀盘可以是平面切削也可以为多级的阶梯切削，从而能够适应不同的土质以及工作要求，并且，可根据岩土层的实际情况选择阶梯之间的高度，在需要较长时间的破碎时，使阶梯之间距离增加，延长破碎岩土的时间；在多级阶梯切削时，可使相邻的刀盘转动方向相反，从而可与岩层形成剪切力，提高岩层破碎效率，进而提高掘进效率；

通过在刀盘中设置过人通道；更换刀具或维修刀具时，使内刀盘向内收缩，从而在刀盘和岩层之间形成空隙，工作人员可以通过过人通道进入到空隙中，从而可以方便的得知刀盘的情况，便于对刀盘以及刀具进行维修和更换。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的一种盾构机刀盘的整体结构示意图；

图2是一种盾构机刀盘的正视结构示意图；

图3是一种盾构机刀盘的侧剖结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1-3对本发明进行详细说明。

本发明的一种盾构机刀盘及其控制方法，包括刀盘壳体1，刀盘壳体1上安装有外刀盘2，外刀盘2内设有至少两个内刀盘，内刀盘包括一级内刀盘6和二级内刀盘7，外刀盘2和内刀盘上均安装有主刀具3，内刀盘上设有漏孔5，漏孔5用于排出碎石和渣土，刀盘壳体1中设有与内刀盘连接的传动组件，内刀盘通过传动组件与伸缩组件12连接，伸缩组件12为液压缸或电缸，传动组件中包括有转动连接件，用于与盾构机中的转动驱动机构连接。

切削较软的岩土层时，外刀盘2、一级内刀盘6和二级内刀盘7处于同一平面，此时盾构机的刀盘整体同时对岩土层进行切削，外刀盘、一级内刀盘6和二级内刀盘7同时转动进行切削，切削较硬的岩土层时，刀盘，由于刀盘和刀具同时直接承受隧道岩层整体的磨削力作用，导致刀盘的主受力面和刀具承受较大应力、磨损严重，此时开启伸缩组件12，伸缩组件12分别带动一级内刀盘6和二级内刀盘7向内运动，从而形成阶梯状，实现多级切削，避免刀盘和刀具承受较大应力导致的磨损较快、寿命降低的问题，并且，可根据岩土层的实际情况选择阶梯之间的高度，在需要较长时间的破碎时，使阶梯之间距离增加，延长破碎岩土的时间，同时形成多级切削结构后，盾构机中的转动驱动机构与一级内刀盘6和二级内刀盘7的传动组件分别连接，并驱动一级内刀盘6和二级内刀盘7转动，一级内刀盘6和二级内刀盘7转动方向相反，从而可与岩层形成剪切力，提高岩层破碎效率，进而提高掘进效率。

有益地，外刀盘2与内刀盘的接触面和多级内刀盘相互之间的接触面均设置有副刀具4，内刀盘上设有与副刀具4对应设置的容纳槽。

有益地，容纳槽与副刀具4之间为间隙配合，最小间隙为零。

形成多级阶梯切削后，刀盘之间的副刀具4漏出，内刀盘向内收缩的距离大于等于副刀具4的长度，避免副刀具4影响内刀盘的转动，副刀具4有助于对岩土的破碎，并且在刀盘整体为平面切削时，副刀具4还能起到外刀盘和内刀盘之间的传动作用，使刀盘转动更加平稳。

有益地，刀盘壳体1和内刀盘中均设有供人通过的过人通道。

更换刀具或维修刀具时，使内刀盘向内收缩，从而在刀盘和岩层之间形成空隙，工作人员可以通过过人通道进入到空隙中，从而可以方便的得知刀盘的情况，便于对刀盘以及刀具进行维修和更换。

有益地，传动组件还包括分别安装在一级内刀盘6和二级内刀盘7上的第一伸缩传动件8和第二伸缩传动件9，第一伸缩传动件8和第二伸缩传动件9分别通过连接杆11与一级内刀盘6和二级内刀盘7连接，转动连接件包括与一级内刀盘6连接的第一转动连接件13和与二级内刀盘7连接的第二转动连接件14。

有益地，第一伸缩传动件8中设有用于连接第二伸缩传动件9的连接件10，第二伸缩传动件9与伸缩组件12连接，当第一伸缩传动件8和第二伸缩传动件9通过连接件10连接后，只需要设置一个伸缩组件12，伸缩组件12先带动第一伸缩传动件8和第二伸缩传动件9同时运动，运动至一级内刀盘6的停止位置后，第一伸缩传动件8和第二伸缩传动件9脱离，伸缩组件12继续带动二级内刀盘7运动至指定位置。

有益地，连接件10为伸缩插销，第二伸缩传动件9中设有与伸缩插销对应的插销孔。

有益地，第一伸缩传动件8为环形，第二伸缩传动件9为圆盘形，第二伸缩传动件9设置在第一伸缩传动件8内，连接件10沿着第一伸缩传动件8内壁均匀设置，使受力更加均匀。

盾构机刀盘的控制方法，确定当前工作地质，根据地质结构选择刀盘结构；

当岩层整体硬度较低时，选择平面切削模式，此时刀盘为平面刀盘，整体对前方岩层进行切削；

当岩层整体硬度较高时，选择多级切削模式，伸缩组件带动内刀盘向内收缩，形成多级切削结构；

处于多级切削模式时，盾构机中的转动驱动组件分别与内刀盘连接，可对内刀盘的旋转方向进行选择，使相邻的刀盘旋转方向相反，实现快速破碎岩层的效果。

有益地，需要换刀时，向伸缩组件发出指令，使内刀盘向内收缩，内刀盘收缩完成后，开启刀盘壳体和内刀盘中的过人通道，操作人员通过过人通道到达刀盘与被切削岩层之间对刀盘上的刀具进行维修更换工作。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。