一种新型降应力滚刀刀圈制造技术

本发明专利技术公开了一种新型降应力滚刀刀圈，包括环形刀圈基体，刀圈基体的外侧为刃口，刀圈基体的内侧为内环，且刃口比内环厚度薄，刃口到内环采用弧形过渡，在内环与刃口之间的过渡圆位置按圆周方向钻有若干通孔，通孔呈圆周等分均匀分布。本发明专利技术降低了刀圈刃口部位的拉应力，有效避免了刀圈被破岩工作诱发进行应力释放的现象，从根本上减小了刀圈崩碎、断裂的风险，使用寿命显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种新型降应力滚刀刀圈
本专利技术属于盾构机配件，具体涉及一种安装在盾构机刀盘上滚刀的新型降应力刀圈。
技术介绍
随着国家日益强盛，城市化进程的进一步加快，城市拥堵问题越来越严重，特别是大中型城市地下交通的开发已经刻不容缓。而盾构施工则以安全、快速、高自动化、对施工线路周边干扰小等诸多优点越来越被广泛应用于地铁建设。滚刀则是盾构机在进行地下挖掘作业时的关键破岩部件，滚刀主要由滚刀体（刀体、刀轴、轴承，密封圈、端盖、润滑油）与刀圈组成，利用刀盘的转动与自身的自转及盾构机对整个刀盘向开挖方向的推力对岩体进行碾压、破碎，从而完成掘进作业。滚刀刀圈的失效形式一般分为刀圈正常磨损、刀圈崩缺与刀圈断裂三种现象，正常磨损失效为正常情况，但刀圈的崩缺特别是刀圈断裂现象则为非正常情况，大大增加了施工的成本。现在国内使用的滚刀的刀圈与刀体的安装采用过盈配合，因而在过盈装配时会改变刀圈尺寸使刀圈发生变形。根据材料力学应力分析，物体由于外因发生变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用。因此过盈装配后整个刀圈内部及表面都布满了应力，并且由于过盈配合所产生的应力效果是使刀圈膨胀尺寸变大，因此根据应力图判断引起刀圈变形的力的方向是背离刀圈截面，可以判断刀圈的表面应力为拉应力。在拉应力存在的同时刀圈在受到外界作用后会诱使应力释放，致使在应力位置开裂。而国内一些在建地铁的城市经常遇到岩石抗压强度达到甚至超过100MPa的硬岩地层，盾构机在此地层中掘进，滚刀在破岩时受到岩石的冲击力与刀圈拉应力的同时作用，造成刀圈缺口、断裂现象，使用寿命短导致频繁换刀，加大了施工风险和工程成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不改变刀体与刀圈安装方式，不改变刀圈材质及热处理工艺，只改变刀体结构，达到减小内应力，增加刀圈使用寿命的新型降应力滚刀刀圈。这种新型降应力滚刀刀圈，包括环形刀圈基体，刀圈基体的外侧为刃口，刀圈基体的内侧为内环，且刃口比内环厚度薄，刃口到内环采用弧形过渡，其特征在于，在内环与刃口之间的过渡圆位置按圆周方向钻有若干通孔，通孔呈圆周等分均匀分布。本专利技术的优点：相比现有技术，本专利技术在刀圈内环与刃口之间的过渡圆位置钻通孔，刀圈与刀体采用过盈配合安装时产生的变形量很大部分将会由通孔吸收，从而减少了传递至刃口部位的变形量，降低了刀圈刃口部位的拉应力，有效避免了刀圈被破岩工作诱发进行应力释放的现象，从根本上减小了刀圈崩碎、断裂的风险，使用寿命显著提高。附图说明图1为现常用刀圈过盈装配后应力示意图图2为现常用刀圈过盈装配后工作状态应力示意图图3为本专利技术刀圈过盈装配后应力示意图图4为本专利技术刀圈过盈装配后工作状态应力示意图图中：1、内环，2、刃口，3、通孔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明：在图3、图4中，这种新型降应力滚刀刀圈包括环形的刀圈基体，刀圈基体的外侧为刃口2，刀圈基体的内侧为内环1，且刃口2比内环1厚度薄，刃口2到内环1采用弧形过渡，在内环1与刃口2之间的过渡圆位置按圆周方向钻有若干通孔3，通孔3呈圆周等分均匀分布。通孔3的直径与数量按刀圈尺寸分别设计，需在保证刀圈强度的前提下尽量降低刀圈表面的应力。图1中现常用刀圈在过盈装配后内环1表面会受到径向均布的作用力P。根据材料力学分析，在力的作用点会同时形成与作用力垂直并且方向相反的两个环向应力。同时P会沿径向传递至刀圈刃口2表面，在刃口表面形成环向应力。所以刀圈在过盈装配后，内部每个点都会受到方向相反的环向拉应力。图2中现常用刀圈过盈装配后，在破岩使用过程中受到的岩石冲击力F会直接与径向应力P及刀圈环向拉应力作用在一起，导致刀圈崩碎甚至断裂。图3中本专利技术刀圈过盈装配后内环1同样受到径向均布作用力P，并且在通孔3环面以内的刀圈内部产生环向拉应力。但是同样装配过盈量的情况下，由于装配过程中通孔3将吸收部分因过盈产生的变形量，会使作用力P的值减少，从而使得拉应力相应减小。作用力P大部分沿径向传递至刀圈刃口2表面的路径被通孔3切断，大量减少了传递至刀圈刃口2表面的作用力，相应则减小了刃口2表面产生的拉应力。同时通孔3还能吸收通孔环面的刀圈内部产生的应力，减小刀圈内部应力值。图4中本专利技术刀圈过盈装配后，在破岩实用过程中会受到岩石冲击力F、作用力P及内部产生的环向拉应力的共同作用。但力F的冲击作用有部分将被通孔3缓冲吸收，同时由于作用力P及刀圈刃口2表面拉应力的大幅度减小，本专利技术刀圈破岩工作时有效减小了拉应力与外力作用导致刀圈崩碎、断裂的风险，从而大幅提高刀圈的使用寿命。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型降应力滚刀刀圈，包括环形刀圈基体，刀圈基体的外侧为刃口，刀圈基体的内侧为内环，且刃口比内环厚度薄，刃口到内环采用弧形过渡，其特征在于，在内环与刃口之间的过渡圆位置按圆周方向钻有若干通孔，通孔呈圆周等分均匀分布。

【技术特征摘要】
1.一种新型降应力滚刀刀圈，包括环形刀圈基体，刀圈基体的外侧为刃口，刀圈基体的内侧为内环，且刃口比内环厚度薄，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进高，甘威，肖挺，刘安，
申请(专利权)人：常德市中天精密工具有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43