本發(fā)明屬于隧道施工中開挖掘進設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)TBM刀盤大直徑擴挖要求的邊滾刀刀箱。

背景技術(shù)：

TBM在特殊地質(zhì)條件下，需要擴大開挖直徑，以解決由巖石收斂、塌方造成的卡機情況。傳統(tǒng)刀盤分為兩種擴挖方式：①通過加厚刀盤刀箱中的C型塊，使開挖直徑加大；②通過移動刀箱(可移動式刀箱)、在預(yù)留刀箱上安裝滾刀，從而形成新的開挖軌跡，使開挖直徑加大。但兩種結(jié)構(gòu)都存在致命缺點：第一種結(jié)構(gòu)只能滿足50mm(半徑方向)的擴挖量；第二種結(jié)構(gòu)雖然能夠滿足150mm(半徑方向)的擴挖量，但是實際運用中，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，移動刀箱時經(jīng)?？ㄋ溃詫嵱眯圆?。

鑒于這種情況，要設(shè)計出一種擴挖量大且實用性強的刀盤擴挖裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可伸縮式邊滾刀刀箱，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)TBM刀盤大直徑擴挖的要求，從而應(yīng)對大埋深、巖石收斂性強的工程地質(zhì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種可伸縮式邊滾刀刀箱，包括滾刀、內(nèi)刀箱和外刀箱，內(nèi)刀箱和外刀箱之間設(shè)有螺栓孔，利用第三螺栓將內(nèi)刀箱和外刀箱連接起來，內(nèi)刀箱中安裝楔形塊和C型塊，楔形塊和C型塊用于固定滾刀刀軸，楔形塊通過第一螺栓與拉緊塊相連，拉緊塊安裝在外刀箱下部，C型塊與內(nèi)刀箱、外刀箱通過第二螺栓相連。

所述內(nèi)刀箱和外刀箱之間還設(shè)有刀箱墊塊，內(nèi)刀箱、刀箱墊塊和外刀箱之間通過第三螺栓相連。

所述C型塊包括至少兩款C型塊，兩款C型塊底部厚度不同。

楔形塊與第一螺栓之間安裝有球面墊圈Ⅱ，拉緊塊與第一螺栓之間安裝有球面墊圈Ⅰ。

所述滾刀為單刃滾刀。

本申請通過內(nèi)、外刀箱的相對移動，再結(jié)合C型塊的增高，從而實現(xiàn)刀盤大直徑擴挖；這種裝置結(jié)構(gòu)可靠，實用性強，能夠滿足掌子面極惡劣的工況。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為TBM在實際掌子面工作狀態(tài)示意圖。

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2的A-A向示意圖。

圖4為圖3的B-B向示意圖。

圖5為本發(fā)明使用狀態(tài)示意圖。

圖6為本發(fā)明爆炸示意圖。

圖7為C型塊厚度改變狀態(tài)示意圖。

圖8為安裝墊塊和改變C型塊后結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖。

其中：1.內(nèi)刀箱，2.外刀箱，3.滾刀，4.C型塊，5.楔形塊，6.拉緊塊，7.環(huán)，8.螺母，9.第一螺栓，10.球面組合墊片I，11.球面組合墊片II，12.第三螺栓，13.第二螺栓，14.刀箱墊塊。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，實際施工中掌子面是由巖石構(gòu)成的，所以其存在不穩(wěn)定性，經(jīng)常會有巖塊從高處掉落，如果有人在掌子面作業(yè)，會存在很高的危險性，所以對于更換滾刀及調(diào)節(jié)滾刀高度，都是在刀盤內(nèi)部進行的，稱之為背裝刀。

申請?zhí)枮?01310689220.5的發(fā)明專利中對于調(diào)節(jié)滾刀高度主要包括兩種方法：基于墊片的滾刀高度調(diào)節(jié)方法和基于定位塊的滾刀高度調(diào)節(jié)方法，其中，調(diào)節(jié)定位塊高度的方法所適用的刀具結(jié)構(gòu)在硬巖TBM中已經(jīng)被淘汰；調(diào)節(jié)墊片高度來調(diào)節(jié)滾刀高度，缺點是其結(jié)構(gòu)剛度低、接觸面多，實用性差。而且在實際運用中此類方法最多只能將滾刀高度調(diào)高50mm(單邊)，如果使用此種方法將滾刀調(diào)高100mm(單邊)，則裝置的穩(wěn)定性很差，刀具容易異常損壞。另外，該專利中調(diào)節(jié)墊片高度的方法所設(shè)計的結(jié)構(gòu)在實際施工運用時具有很高的危險性與困難性，具體如下：該刀箱使用的時候，通過拆除右邊螺栓，更換墊片來實現(xiàn)滾刀高度的調(diào)節(jié)，但是在刀盤內(nèi)部是無法拆除這顆螺栓的，操作人員必須到掌子面進行作業(yè)。

如圖2～4和6所示，本申請的可伸縮式邊滾刀刀箱，包括滾刀3、內(nèi)刀箱1和外刀箱2，內(nèi)刀箱1和外刀箱2之間設(shè)計有螺栓孔，利用第三螺栓12將內(nèi)刀箱1和外刀箱2連接起來，內(nèi)刀箱1安裝有楔形塊5和C型塊4，楔形塊5和C型塊4用于固定滾刀刀軸，楔形塊5通過第一螺栓9與拉緊塊6相連，拉緊塊6安裝在外刀箱2下部，C型塊4與內(nèi)刀箱1、外刀箱2通過第二螺栓13相連。

本申請中，內(nèi)、外刀箱通過14顆M30的螺栓連接，相比于C型塊(墊片)通過2顆M20的螺栓連接，本申請剛度與強度都要大很多，這樣可以保證滾刀的正常使用，避免異常損壞。

所述內(nèi)刀箱1和外刀箱2之間還設(shè)有刀箱墊塊14，內(nèi)刀箱1、刀箱墊塊14和外刀箱2之間通過第三螺栓12相連；擴挖時利用刀箱墊塊14將內(nèi)刀箱1相對外刀箱2抬起，從而實現(xiàn)滾刀的擴挖。

如圖7所示，所述C型塊5包括若干種厚度不相同的C型塊。當需要擴挖的時候，更換底部厚度大的C型塊即可。

楔形塊5與第一螺栓9之間安裝有球面墊圈Ⅱ11，拉緊塊6與第一螺栓9之間安裝有球面墊圈Ⅰ10。

所述滾刀3為單刃滾刀。

如圖7、8所示，本申請結(jié)合以往刀盤擴挖形式的優(yōu)點，通過內(nèi)、外刀箱的相對移動，再結(jié)合C型塊的增高，從而實現(xiàn)刀盤大直徑擴挖；這種裝置結(jié)構(gòu)可靠，實用性強，能夠滿足掌子面極惡劣的工況。

(一)本裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力可靠性如下：

1、本裝置的刀箱分為內(nèi)外兩部分，在正常掘進時，內(nèi)刀箱由14顆M30×180-10.9的內(nèi)六角螺栓固定在外刀箱上，保證內(nèi)、外刀箱的連接可靠性；同時內(nèi)刀箱上安裝有C型塊，用于安裝滾刀。

刀盤在擴挖時，邊刀箱受力比正常掘進時大20％-40％左右，且受到更大的傾覆力矩，所以本裝置要具有很高的強度及韌性，增強使用可靠性；其中外刀箱要焊在刀盤盤體上，采用Q345D鍛件，其具有很好的焊接性及較高的強度；內(nèi)刀箱通過螺栓與外刀箱連接，采用42CrMo，其具有很高的強度及較好的韌性。

從有限元分析結(jié)果來看，本裝置在所加負載的情況下(所加負載大于滾刀的極限承受力)等效最大應(yīng)力為206MPa，位置在C型塊上，它的材料為42CrMo，許用應(yīng)力遠大與206MPa；同時內(nèi)刀箱的等效應(yīng)力在80MPa以下，所以本裝置在使用時可靠性很高。

(二)本裝置使用在刀盤擴挖時的技術(shù)方案如下：

如圖5所示，現(xiàn)以開挖直徑10130mm的刀盤(共有16個進渣口)為例，說明本裝置如何應(yīng)用。刀盤上#64—#71號為19寸可伸縮式邊滾刀刀箱，正常掘進時#69—#71號刀箱為預(yù)留刀箱，不安裝滾刀。如圖7所示，當要擴挖時(半徑方向100mm)，將#58—#63號刀箱的C型塊換為擴挖(增高)C型塊，

然后#64—#71號刀箱安裝刀箱墊塊，使內(nèi)刀箱伸出，安裝時可以利用外刀箱上的4個螺紋孔，通過擰螺栓的方式，使內(nèi)刀箱被伸長的螺栓頂起來，然后安裝上刀箱墊塊；最后將滾刀安裝在預(yù)留刀箱內(nèi)，這樣即可實現(xiàn)擴挖100mm(半徑方向)。

如圖8所示，如果要求擴挖量為150mm(半徑方向)，則將#64—#71號刀箱的C型塊更換為擴挖C型塊，既可滿足要求。

本裝置在使用時能夠適應(yīng)實際的工況需求，同時結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強，在刀盤使用一定時間后，裝置受到的影響很小，能夠照常使用；并且這種擴挖滿足長距離使用，如果項目需要，可以在擴挖條件下一直掘進。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。