盾构机三刀座旋转自动换刀装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108825252A(43)申请公布日2018.11.16(21)申请号201811053574.X(22)申请日2018.09.11(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市迎泽西大街79号(72)发明人杨双锁杨欢欢牛少卿鲍飞翔糜瑞杰赵智辉庞星(74)专利代理机构太原科卫专利事务所(普通合伙)14100代理人朱源武建云(51)Int.Cl.E21D9/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称盾构机三刀座旋转自动换刀装置及方法(57)摘要本发明公开了一种盾构机刀盘自动换刀装置及方法，装置包括由正三棱柱构成的刀箱、三组刀具以及辅助装置橡胶密封条和高压喷嘴，橡胶密封条设置于刀箱工作面两侧与刀盘接触处，高压喷嘴对称设置于两侧刀盘轴线处。限位齿轮与三棱柱刀箱中心通过旋转传动轴相连，第一限位千斤顶、第二限位千斤顶左右设置在限位齿轮两侧，动力传动齿轮与限位齿轮相啮合传动。当三刀座刀箱上工作面的刀具损坏后，高压喷嘴对旧刀具进行冲洗去除表面泥土砂石，随后第一限位千斤顶和第二限位千斤顶油缸卸荷，其活塞杆缩短行程，同时动力传动齿轮带动限位齿轮旋转120°。该装置结构简单、可靠性好，能自动切换盾构机刀盘刀具，方便快捷，解决了人工换刀难度大、风险高、成本高等问题。CN108825252ACN108825252A权利要求书1/1页1.一种盾构机三刀座旋转自动换刀装置，其特征在于：包括安装于盾构机刀盘（1）上的三刀座刀箱（2），所述三刀座刀箱（2）的形状为正三棱柱状，所述三刀座刀箱（2）的三个侧面分别安装有刀具，所述三刀座刀箱（2）的轴向中心安装有旋转传动轴（7），所述旋转传动轴（7）轴端部固定安装有限位齿轮（8），所述限位齿轮（8）与动力传动齿轮（12）啮合传动，所述动力传动齿轮（12）安装于动力传动轴（11）上，所述限位齿轮（8）的两侧设置有第一限位千斤顶（9）和第二限位千斤顶（10），所述第一限位千斤顶（9）和第二限位千斤顶（10）的伸缩杆伸出后能够抵于限位齿轮（8）的齿间；所述三刀座刀箱（2）旋转后其某一侧面位于刀盘（1）表面时作为工作面，该工作面与刀盘（1）表面的两侧接触处之间设有橡胶密封条（5）。2.根据权利要求1所述的盾构机三刀座旋转自动换刀装置，其特征在于：所述刀盘（1）表面上位于每个橡胶密封条（5）旁边设有高压喷嘴（6）。3.根据权利要求1所述的盾构机三刀座旋转自动换刀装置，其特征在于：所述第一限位千斤顶（9）和第二限位千斤顶（10）之间夹角为120°。4.根据权利要求1所述的盾构机三刀座旋转自动换刀装置，其特征在于：所述三刀座刀箱（2）的三个侧面分别安装有滚刀（3）、切刀（13）和齿刀（14）。5.根据权利要求1所述的盾构机三刀座旋转自动换刀装置，其特征在于：所述三刀座刀箱（2）的每个侧面均安装有三个刀具，其中，中间安装滚刀（3），位于滚刀的两边对称安装贝壳刀（15）。6.一种盾构机三刀座旋转自动换刀方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、盾构机掘进时，刀盘（1）的公转利用其上刀具掘削前方岩体或土体；（2）、当三刀座刀箱（2）上工作面的刀具损坏后，高压喷嘴（6）对旧刀具进行冲洗去除表面泥土砂石，随后第一限位千斤顶（9）和第二限位千斤顶（10）油缸卸荷，其活塞杆缩短行程，同时动力传动齿轮（12）带动限位齿轮（8）旋转120°；（3）、随后第一限位千斤顶（9）、第二限位千斤顶油缸（10）加载，活塞杆伸长，锁止限位齿轮（8），这时三刀座刀箱（2）在旋转传动轴（7）的带动下也旋转120°，将已损坏旧刀具切换为其第二侧面的新刀具；（4）、盾构机继续掘进，同时橡胶密封条（5）隔绝了盾构机工作时的泥水，使三刀座刀箱（2）处形成封闭空间；（5）、如此往复，当三刀座刀箱（2）的第二侧面刀具损坏后按上述步骤完成其第三侧面的新刀具切换。2CN108825252A说明书1/4页盾构机三刀座旋转自动换刀装置及方法技术领域[0001]本发明属于盾构设备技术领域，具体为一种盾构机三刀座旋转自动换刀装置及方法。背景技术[0002]随着我国城市化进程的加速，城市轨道交通工程成为缓解各大中城市交通压力的必然选择。因盾构机开挖隧道具有自动化程度高、施工速度快、对地层扰动较小等优点，被广泛应用于地下隧道的开挖。[0003]在盾构隧道开挖过程中，由于复杂的地质条件以及长距离盾构施工等因素，导致刀盘上刀具的严重磨损或需更换不同类型刀具情况的出现。现阶段，盾构机换刀需要作业人员经过繁琐的升压-降压过程进入高压力土仓带压换刀，这种方式不仅风险高、难度大，还增加了施工的时间和成本。[0004]因此，有必要研究一种结构简单、安全可靠的盾构机刀盘自动换刀装置，解决现有技