一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法技术

本发明专利技术属于工程机械技术领域，具体公开了一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法，包括主刀盘机构，扩张刀盘机构和连接体；所述连接体上设置有用于连接刀盘驱动机构的连接体安装孔；所述主刀盘机构包括主刀盘，第一除渣刀，第一滚刀组和第一水刀组；扩张刀盘机构包括若干副刀盘机构；副刀盘机构包括副刀盘，副刀盘安装架，伸缩机构；副刀盘的切削端上设置第二滚刀组，第二水刀组和第二除渣刀。本发明专利技术刀盘水刀组能够水流切割隧道岩石，水流切割后隧道岩石变得更松散，然后滚刀组滚压碾碎更松散的隧道岩石，有效减小了掘进应力，保护了滚刀；副刀盘连接的伸缩机构能够改变刀盘的切削直径，适用于多种直径隧道的需求。

A kind of cutter head and tunneling method of full section hard rock tunnel boring machine

The invention belongs to the technical field of engineering machinery, in particular discloses a full face rock tunnel boring machine cutter and driving method, including the main disc mechanism, expansion cutter mechanism and a connecting body; the connecting body is arranged on the cutter driving mechanism for connecting the connector mounting hole; the main mechanism comprises a disc the main dish, first removing knife, the first group and the first group of water jet cutter; expansion cutter mechanism comprises a plurality of side cutter mechanism; side cutter mechanism comprises a side cutter, mounting frame, side cutter telescopic mechanism; cutting end side cutter is arranged on the hob second group, second group and second slag water knife. The invention can flow waterjet cutter group cutting rock, rock tunnel become more loose water after cutting, rock and roll up more loose hob group, effectively reduces the driving stress, protect the hob; the telescopic mechanism is connected with the cutter can change the cutting diameter side cutter, suitable for various diameter tunnels demand.

【技术实现步骤摘要】
一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法
本专利技术属于工程机械
，具体涉及一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法。
技术介绍
全断面掘进机是世界上经常用到的隧道掘进设备，因其施工对地表影响小，施工速度快而广泛应用于世界各地，但是现有的全断面硬岩掘进机的刀盘的切割方式为只用滚刀纯摩擦式切割，掘进应力大，因而刀盘受力大，故刀盘和刀具磨损较大，造成掘进速度慢施工故障繁多。现有刀盘的切割直径不易调节，不能适用于多种直径隧道的需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法，减小掘进应力，保护滚刀，改变刀盘切割直径。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘，其特征在于，包括主刀盘机构，扩张刀盘机构和连接体；所述连接体上设置有用于连接刀盘驱动机构的连接体安装孔；所述主刀盘机构包括主刀盘，第一除渣刀，用于滚压碾碎隧道岩石的第一滚刀组和能够用水流切割隧道岩石的第一水刀组，主刀盘一端连接在连接体的连接体安装孔端面，另一端为切削端，切削端设置有第一滚刀组和第一水刀组和第一除渣刀；扩张刀盘机构包括若干副刀盘机构，所有副刀盘机构呈放射状连接在连接体的与连接体安装孔圆周面同轴的侧面；副刀盘机构包括副刀盘，副刀盘安装架，伸缩机构，第二除渣刀，第二滚刀组和第二水刀组；副刀盘连接在副刀盘安装架圆周运动的外端面，伸缩机构一端连接在副刀盘安装架上，另一端连接在连接体上；副刀盘的切削端上设置有用于滚压碾碎隧道岩石的第二滚刀组，能够用水流切割隧道岩石的第二水刀组和第二除渣刀。所述主刀盘的切削端设置成圆柱状结构，圆柱端面和外圆周面之间设置有第一过渡面；第一滚刀组包括中心滚刀，第一端面滚刀，第一过渡面滚刀和第一扩张滚刀；第一水刀组包括第一端面水刀，第一过渡面水刀和第一扩张水刀；主刀盘圆柱端面设置有中心滚刀、若干第一端面滚刀和若干第一端面水刀；中心滚刀设置在圆柱端面的回转中心，每个第一端面滚刀设置在一个第一端面水刀的回转轨迹之后；主刀盘的第一过渡面设置有若干第一过渡面滚刀和若干第一过渡面水刀，每个第一过渡面滚刀设置在一个第一过渡面水刀的回转轨迹之后；外圆周面设置有第一扩张滚刀和第一扩张水刀，每个第一扩张滚刀设置在第一扩张水刀的回转轨迹之后。所述第一端面水刀，第一过渡面水刀和第一扩张水刀均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口；进水口和进沙口均与切料出口连通；所述连接体的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转接头、高压水运输管，沙料运输管、高压气运输管和气沙合成管；回转接头设置在连接体安装孔内，回转接头上设置有沙料运输管、高压水运输管和高压气运输管；沙料运输管和高压气运输管分别与气沙合成管的一端连通，气沙合成管的另一端与水刀进沙口连通；高压水运输管的一端与水刀进水口连通。所述副刀盘的切削端包括副刀盘前进端面，副刀盘过渡端面和副刀盘圆周面；副刀盘前进端面位于连接体前进方向，副刀盘圆周面位于连接体的圆周运动方向，副刀盘前进端面和副刀盘圆周面之间设置副刀盘过渡端面；第二滚刀组包括第二端面滚刀、第二过渡面滚刀和第二扩张滚刀；第二水刀组包括第二端面水刀、第二过渡面水刀和第二扩张水刀；副刀盘前进端面设置若干第二端面滚刀和若干第二端面水刀，每个第二端面滚刀设置在一个第二端面水刀的回转轨迹之后；副刀盘过渡端面设置若干第二过渡面滚刀和若干第二过渡面水刀，每个第二过渡面滚刀设置在一个第二过渡面水刀的回转轨迹之后；副刀盘圆周面设置第二扩张滚刀和第二扩张水刀，每个第二扩张滚刀设置在第二扩张水刀的回转轨迹之后。所述第二端面水刀、第二过渡面水刀和第二扩张水刀均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口；进水口和进沙口均与切料出口连通；所述连接体的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转机构包括回转接头、高压水运输管，沙料运输管、高压气运输管和气沙合成管，回转接头设置在连接体安装孔内，回转接头上设置有沙料运输管、高压水运输管和高压气运输管；沙料运输管和高压气运输管分别与气沙合成管的一端连通，气沙合成管的另一端与水刀进沙口连通；高压水运输管的一端与水刀进水口连通。所述第一水刀组和第二水刀组均设置有出水角度调节机构。所述出水角度调节机构包括调角齿轮。所述伸缩机构包括液压缸以及平行设置在液压缸两侧的支撑柱。所述连接体的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转机构包括回转接头和油料运输管；油料运输管设置在回转接头上，所述液压缸的进油口和出油口分别连接一根油料运输管，所述液压缸的进油管路上设置有防止液压油回流的闭锁机构。一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘的掘进方法，包括：当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的扩张刀盘机构处于完全缩回状态，主刀盘机构推进切削工作时，连接体内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，扩张刀盘机构的伸缩机构收缩，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的主刀盘机构先停止推进，扩张刀盘机构扩张后主刀盘机构再推进切削工作时，连接体内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，扩张刀盘机构的伸缩机构伸长，同时第二水刀组中的各个水刀和第二滚刀组的各个滚刀在伸缩机构伸长过程中按先后顺序全部调整至工作状态，外层水刀先打开，内层水刀后打开，避免第二水刀组中的水刀切割到主刀盘；第二水刀组先将第二工作面上的岩石割裂；第二滚刀组将割裂后的岩石从第二工作面上剥离下来，第二除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；扩张刀盘机构的伸缩机构伸长至指定位置后，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的扩张刀盘机构在主刀盘机构推进的同时扩张切削工作时，连接体内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部调整至工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上剥离下来，第一除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；扩张刀盘机构的伸缩机构伸长，同时第二水刀组中的各个水刀和第二滚刀组的各个滚刀在伸缩机构伸长过程中按先后顺序全部调整至工作状态，外层水刀先打开，内层水刀后打开，避免第二水刀组中的水刀切割到主刀盘；第二水刀组先将第二工作面上的岩石割裂；第二滚刀组将割裂后的岩石从第二工作面上剥离下来，第二除渣刀将剥离后的岩石刮进掘进机的出渣系统；当全断面硬岩隧道掘进机刀盘的主刀盘机构在推进过程中，扩张刀盘机构由扩张状态收缩时，连接体内端连接在掘进机的刀盘驱动轴上，连接体带动主刀盘机构和扩张刀盘机构旋转，推进过程中主刀盘机构的第一水刀组和第一滚刀组全部位于工作状态，第一水刀组先将第一工作面上的岩石割裂；第一滚刀组将割裂后的岩石从第一工作面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘，其特征在于，包括主刀盘机构，扩张刀盘机构和连接体(3)；所述连接体(3)上设置有用于连接刀盘驱动机构的连接体安装孔；所述主刀盘机构包括主刀盘(1)，第一除渣刀(13)，用于滚压碾碎隧道岩石的第一滚刀组和能够用水流切割隧道岩石的第一水刀组，主刀盘(1)一端连接在连接体(3)的连接体安装孔端面，另一端为切削端，切削端设置有第一滚刀组和第一水刀组和第一除渣刀(13)；扩张刀盘机构包括若干副刀盘机构，所有副刀盘机构呈放射状连接在连接体(3)的与连接体安装孔圆周面同轴的侧面；副刀盘机构包括副刀盘(2)，副刀盘安装架(5)，伸缩机构，第二除渣刀(74)，第二滚刀组和第二水刀组；副刀盘(2)连接在副刀盘安装架(5)圆周运动的外端面，伸缩机构一端连接在副刀盘安装架(5)上，另一端连接在连接体(3)上；副刀盘(2)的切削端上设置有用于滚压碾碎隧道岩石的第二滚刀组，能够用水流切割隧道岩石的第二水刀组和第二除渣刀(74)。

【技术特征摘要】
1.一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘，其特征在于，包括主刀盘机构，扩张刀盘机构和连接体(3)；所述连接体(3)上设置有用于连接刀盘驱动机构的连接体安装孔；所述主刀盘机构包括主刀盘(1)，第一除渣刀(13)，用于滚压碾碎隧道岩石的第一滚刀组和能够用水流切割隧道岩石的第一水刀组，主刀盘(1)一端连接在连接体(3)的连接体安装孔端面，另一端为切削端，切削端设置有第一滚刀组和第一水刀组和第一除渣刀(13)；扩张刀盘机构包括若干副刀盘机构，所有副刀盘机构呈放射状连接在连接体(3)的与连接体安装孔圆周面同轴的侧面；副刀盘机构包括副刀盘(2)，副刀盘安装架(5)，伸缩机构，第二除渣刀(74)，第二滚刀组和第二水刀组；副刀盘(2)连接在副刀盘安装架(5)圆周运动的外端面，伸缩机构一端连接在副刀盘安装架(5)上，另一端连接在连接体(3)上；副刀盘(2)的切削端上设置有用于滚压碾碎隧道岩石的第二滚刀组，能够用水流切割隧道岩石的第二水刀组和第二除渣刀(74)。2.根据权利要求1所述的全断面硬岩隧道掘进机刀盘，其特征在于，所述主刀盘(1)的切削端设置成圆柱状结构，圆柱端面和外圆周面之间设置有第一过渡面；第一滚刀组包括中心滚刀(9)，第一端面滚刀(6)，第一过渡面滚刀(7)和第一扩张滚刀(8)；第一水刀组包括第一端面水刀(10)，第一过渡面水刀(11)和第一扩张水刀(12)；主刀盘(1)圆柱端面设置有中心滚刀(9)、若干第一端面滚刀(6)和若干第一端面水刀(10)；中心滚刀(9)设置在圆柱端面的回转中心，每个第一端面滚刀(6)设置在一个第一端面水刀(10)的回转轨迹之后；主刀盘(1)的第一过渡面设置有若干第一过渡面滚刀(7)和若干第一过渡面水刀(11)，每个第一过渡面滚刀(7)设置在一个第一过渡面水刀(11)的回转轨迹之后；外圆周面设置有第一扩张滚刀(8)和第一扩张水刀(12)，每个第一扩张滚刀(8)设置在第一扩张水刀(12)的回转轨迹之后。3.根据权利要求2所述的全断面硬岩隧道掘进机刀盘，其特征在于，所述第一端面水刀(10)，第一过渡面水刀(11)和第一扩张水刀(12)均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口；进水口和进沙口均与切料出口连通；所述连接体(3)的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转接头(4)、高压水运输管(20)，沙料运输管(21)、高压气运输管(22)和气沙合成管；回转接头(4)设置在连接体安装孔内，回转接头(4)上设置有沙料运输管(21)、高压水运输管(20)和高压气运输管(22)；沙料运输管(21)和高压气运输管(22)分别与气沙合成管的一端连通，气沙合成管的另一端与水刀进沙口连通；高压水运输管(20)的一端与水刀进水口连通。4.根据权利要求1所述的全断面硬岩隧道掘进机刀盘，其特征在于，所述副刀盘(2)的切削端包括副刀盘前进端面，副刀盘过渡端面和副刀盘圆周面；副刀盘前进端面位于连接体(3)前进方向，副刀盘圆周面位于连接体(3)的圆周运动方向，副刀盘前进端面和副刀盘圆周面之间设置副刀盘过渡端面；第二滚刀组包括第二端面滚刀(68)、第二过渡面滚刀(69)和第二扩张滚刀(70)；第二水刀组包括第二端面水刀(71)、第二过渡面水刀(72)和第二扩张水刀(73)；副刀盘前进端面设置若干第二端面滚刀(68)和若干第二端面水刀(71)，每个第二端面滚刀(68)设置在一个第二端面水刀(71)的回转轨迹之后；副刀盘过渡端面设置若干第二过渡面滚刀(69)和若干第二过渡面水刀(72)，每个第二过渡面滚刀(69)设置在一个第二过渡面水刀(72)的回转轨迹之后；副刀盘圆周面设置第二扩张滚刀(70)和第二扩张水刀(73)，每个第二扩张滚刀(70)设置在第二扩张水刀(73)的回转轨迹之后。5.根据权利要求4所述的全断面硬岩隧道掘进机刀盘，其特征在于，所述第二端面水刀(71)、第二过渡面水刀(72)和第二扩张水刀(73)均设置为包括水刀架，水刀架上设置有水刀切料出口，水刀进水口和水刀进沙口；进水口和进沙口均与切料出口连通；所述连接体(3)的连接体安装孔内还设置有回转输送机构，所述回转输送机构包括回转机构包括回转接头(4)、高压水运输管(20)，沙料运输管(21)、高压气运输管(22)和气沙合成管，回转接头(4)设置在连接体安装孔内，回转接头(4)上设置有沙料运输管(21)、高压水运输管(20)和高压气运输管(22)；沙料运输管(21)和高压气运输管(22)分...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈南南，
申请(专利权)人：陈南南，
类型：发明
国别省市：陕西,61