一種新型降應(yīng)力滾刀刀圈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于盾構(gòu)機(jī)配件，具體涉及一種安裝在盾構(gòu)機(jī)刀盤上滾刀的新型降應(yīng)力刀圈。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家日益強(qiáng)盛，城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，城市擁堵問題越來越嚴(yán)重，特別是大中型城市地下交通的開發(fā)已經(jīng)刻不容緩。而盾構(gòu)施工則以安全、快速、高自動化、對施工線路周邊干擾小等諸多優(yōu)點(diǎn)越來越被廣泛應(yīng)用于地鐵建設(shè)。滾刀則是盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)行地下挖掘作業(yè)時的關(guān)鍵破巖部件，滾刀主要由滾刀體(刀體、刀軸、軸承，密封圈、端蓋、潤滑油）與刀圈組成，利用刀盤的轉(zhuǎn)動與自身的自轉(zhuǎn)及盾構(gòu)機(jī)對整個刀盤向開挖方向的推力對巖體進(jìn)行碾壓、破碎，從而完成掘進(jìn)作業(yè)。滾刀刀圈的失效形式一般分為刀圈正常磨損、刀圈崩缺與刀圈斷裂三種現(xiàn)象，正常磨損失效為正常情況，但刀圈的崩缺特別是刀圈斷裂現(xiàn)象則為非正常情況，大大增加了施工的成本?，F(xiàn)在國內(nèi)使用的滾刀的刀圈與刀體的安裝采用過盈配合，因而在過盈裝配時會改變刀圈尺寸使刀圈發(fā)生變形。根據(jù)材料力學(xué)應(yīng)力分析，物體由于外因發(fā)生變形時，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用。因此過盈裝配后整個刀圈內(nèi)部及表面都布滿了應(yīng)力，并且由于過盈配合所產(chǎn)生的應(yīng)力效果是使刀圈膨脹尺寸變大，因此根據(jù)應(yīng)力圖判斷引起刀圈變形的力的方向是背離刀圈截面，可以判斷刀圈的表面應(yīng)力為拉應(yīng)力。在拉應(yīng)力存在的同時刀圈在受到外界作用后會誘使應(yīng)力釋放，致使在應(yīng)力位置開裂。而國內(nèi)一些在建地鐵的城市經(jīng)常遇到巖石抗壓強(qiáng)度達(dá)到甚至超過I OOMPa的硬巖地層，盾構(gòu)機(jī)在此地層中掘進(jìn)，滾刀在破巖時受到巖石的沖擊力與刀圈拉應(yīng)力的同時作用，造成刀圈缺口、斷裂現(xiàn)象，使用壽命短導(dǎo)致頻繁換刀，加大了施工風(fēng)險和工程成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種不改變刀體與刀圈安裝方式，不改變刀圈材質(zhì)及熱處理工藝，只改變刀體結(jié)構(gòu)，達(dá)到減小內(nèi)應(yīng)力，增加刀圈使用壽命的新型降應(yīng)力滾刀刀圈。
[0004]這種新型降應(yīng)力滾刀刀圈，包括環(huán)形刀圈基體，刀圈基體的外側(cè)為刃口，刀圈基體的內(nèi)側(cè)為內(nèi)環(huán)，且刃口比內(nèi)環(huán)厚度薄，刃口到內(nèi)環(huán)采用弧形過渡，其特征在于，在內(nèi)環(huán)與刃口之間的過渡圓位置按圓周方向鉆有若干通孔，通孔呈圓周等分均勻分布。
[0005]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型在刀圈內(nèi)環(huán)與刃口之間的過渡圓位置鉆通孔，刀圈與刀體采用過盈配合安裝時產(chǎn)生的變形量很大部分將會由通孔吸收，從而減少了傳遞至刃口部位的變形量，降低了刀圈刃口部位的拉應(yīng)力，有效避免了刀圈被破巖工作誘發(fā)進(jìn)行應(yīng)力釋放的現(xiàn)象，從根本上減小了刀圈崩碎、斷裂的風(fēng)險，使用壽命顯著提尚O
【附圖說明】
[0006]圖I為現(xiàn)常用刀圈過盈裝配后應(yīng)力示意圖
[0007]圖2為現(xiàn)常用刀圈過盈裝配后工作狀態(tài)應(yīng)力示意圖
[0008]圖3為本實(shí)用新型刀圈過盈裝配后應(yīng)力示意圖
[0009]圖4為本實(shí)用新型刀圈過盈裝配后工作狀態(tài)應(yīng)力示意圖
[0010]圖中：1、內(nèi)環(huán)，2、刃口，3、通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明：
[0012]在圖3、圖4中，這種新型降應(yīng)力滾刀刀圈包括環(huán)形的刀圈基體，刀圈基體的外側(cè)為刃口 2，刀圈基體的內(nèi)側(cè)為內(nèi)環(huán)I，且刃口 2比內(nèi)環(huán)I厚度薄，刃口 2到內(nèi)環(huán)I采用弧形過渡，在內(nèi)環(huán)I與刃口 2之間的過渡圓位置按圓周方向鉆有若干通孔3，通孔3呈圓周等分均勻分布。通孔3的直徑與數(shù)量按刀圈尺寸分別設(shè)計(jì)，需在保證刀圈強(qiáng)度的前提下盡量降低刀圈表面的應(yīng)力。
[0013]圖I中現(xiàn)常用刀圈在過盈裝配后內(nèi)環(huán)I表面會受到徑向均布的作用力P。根據(jù)材料力學(xué)分析，在力的作用點(diǎn)會同時形成與作用力垂直并且方向相反的兩個環(huán)向應(yīng)力。同時P會沿徑向傳遞至刀圈刃口2表面，在刃口表面形成環(huán)向應(yīng)力。所以刀圈在過盈裝配后，內(nèi)部每個點(diǎn)都會受到方向相反的環(huán)向拉應(yīng)力。
[0014]圖2中現(xiàn)常用刀圈過盈裝配后，在破巖使用過程中受到的巖石沖擊力F會直接與徑向應(yīng)力P及刀圈環(huán)向拉應(yīng)力作用在一起，導(dǎo)致刀圈崩碎甚至斷裂。
[0015]圖3中本實(shí)用新型刀圈過盈裝配后內(nèi)環(huán)I同樣受到徑向均布作用力P，并且在通孔3環(huán)面以內(nèi)的刀圈內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力。但是同樣裝配過盈量的情況下，由于裝配過程中通孔3將吸收部分因過盈產(chǎn)生的變形量，會使作用力P的值減少，從而使得拉應(yīng)力相應(yīng)減小。作用力P大部分沿徑向傳遞至刀圈刃口 2表面的路徑被通孔3切斷，大量減少了傳遞至刀圈刃口 2表面的作用力，相應(yīng)則減小了刃口 2表面產(chǎn)生的拉應(yīng)力。同時通孔3還能吸收通孔環(huán)面的刀圈內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力，減小刀圈內(nèi)部應(yīng)力值。
[0016]圖4中本實(shí)用新型刀圈過盈裝配后，在破巖實(shí)用過程中會受到巖石沖擊力F、作用力P及內(nèi)部產(chǎn)生的環(huán)向拉應(yīng)力的共同作用。但力F的沖擊作用有部分將被通孔3緩沖吸收，同時由于作用力P及刀圈刃口 2表面拉應(yīng)力的大幅度減小，本實(shí)用新型刀圈破巖工作時有效減小了拉應(yīng)力與外力作用導(dǎo)致刀圈崩碎、斷裂的風(fēng)險，從而大幅提高刀圈的使用壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型降應(yīng)力滾刀刀圈，包括環(huán)形刀圈基體，刀圈基體的外側(cè)為刃口，刀圈基體的內(nèi)側(cè)為內(nèi)環(huán)，且刃口比內(nèi)環(huán)厚度薄，刃口到內(nèi)環(huán)采用弧形過渡，其特征在于，在內(nèi)環(huán)與刃口之間的過渡圓位置按圓周方向鉆有若干通孔，通孔呈圓周等分均勻分布。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型降應(yīng)力滾刀刀圈，包括環(huán)形刀圈基體，刀圈基體的外側(cè)為刃口，刀圈基體的內(nèi)側(cè)為內(nèi)環(huán)，且刃口比內(nèi)環(huán)厚度薄，刃口到內(nèi)環(huán)采用弧形過渡，在內(nèi)環(huán)與刃口之間的過渡圓位置按圓周方向鉆有若干通孔，通孔呈圓周等分均勻分布。本實(shí)用新型降低了刀圈刃口部位的拉應(yīng)力，有效避免了刀圈被破巖工作誘發(fā)進(jìn)行應(yīng)力釋放的現(xiàn)象，從根本上減小了刀圈崩碎、斷裂的風(fēng)險，使用壽命顯著提高。
【IPC分類】E21D9/08
【公開號】CN205154170
【申請?zhí)枴緾N201520992131
【發(fā)明人】王進(jìn)高, 甘威, 肖挺, 劉安
【申請人】常德市中天精密工具有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月4日