CN112727485A - 一种盘形滚刀安装结构及在岩石顶管机上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盘形滚刀安装结构及在岩石顶管机上的应用，包括滚刀机构和滚刀座，所述滚刀机构包括盘形滚刀、滚刀轴、光轴、外锯齿键和内圆锥面，所述滚刀轴为圆柱体结构，所述盘形滚刀固定设置在滚刀轴上，所述滚刀轴两端的外圆周面上固定设置有外锯齿键，所述滚刀轴两端的端面上开设有内圆锥面，所述滚刀轴位于盘形滚刀与外锯齿键的部分为光轴，所述滚刀机构通过滚刀轴架设在滚刀座的容纳槽内，并通过端盖实现对滚刀轴在滚刀座上的锁紧固定，本发明在滚刀轴端面设置一内圆锥面，内圆锥面与水平滑块上的外圆锥面相互配合，水平滑块可向后滑动，拆卸时，用手按压水平滑块向后滑动即可取出滚刀机构，实现装卸的简易化。

Description

一种盘形滚刀安装结构及在岩石顶管机上的应用

技术领域

本发明属于顶管机技术领域，具体是一种盘形滚刀安装结构及在岩石顶管机上的应用。

背景技术

盘形滚刀是一种破碎坚硬岩石的挖掘工具，安装于盾构、顶管等大型非开挖施工设备的刀盘上。刀盘在挖掘过程中作旋转运动，安装在刀盘上的盘形滚刀在随刀盘公转的同时，自己在外力作用下实现自转，从而利用刀圈刃口对岩石表面产生滚动切削作用，进而破岩。

在现有技术中，对盘形滚刀的安装普遍采用的是埋入式滚刀安装方式，刀具安装后仅有1/3露出刀盘表面。而这种设计会存在以下问题和缺点：

1、埋入式方法普遍采用螺栓固定滚刀刀轴，这使得安装滚刀时装卸过程复杂；

2、由于刀具转动设置在刀盘上，工作人员对于滚刀的拆卸和安装时需要极其小心，防止在拆卸安装时刀具转动对操作人员造成伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盘形滚刀安装结构及在岩石顶管机上的应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盘形滚刀安装结构，包括滚刀机构和滚刀座，所述滚刀机构包括盘形滚刀、滚刀轴、光轴、外锯齿键和内圆锥面，所述滚刀轴为圆柱体结构，所述盘形滚刀固定设置在滚刀轴上，所述滚刀轴两端的外圆周面上固定设置有外锯齿键，所述滚刀轴两端的端面上开设有内圆锥面，所述滚刀轴位于盘形滚刀与外锯齿键的部分为光轴；

所述滚刀座包括竖直滑块、水平滑块、端盖、外壳，所述外壳的两端开设有容纳槽，所述滚刀座两侧的容纳槽的内部竖直滑动连接有竖直滑块，所述滚刀座两侧的容纳槽的内部水平滑动连接有水平滑块，所述滚刀机构通过滚刀轴架设在滚刀座的容纳槽内，并通过端盖实现对滚刀轴在滚刀座上的锁紧固定。

作为本发明再进一步的方案：所述竖直滑块位于滚刀座两端，所述竖直滑块包括下半圆孔、下滑槽和竖直滑块弹簧，所述滚刀轴两端分别架设在竖直滑块的下半圆孔内，所述竖直滑块纵向两侧开设有与凸起相适配的下滑槽，所述竖直滑块通过两侧的下滑槽滑动连接在容纳槽的凸起内，所述竖直滑块的底面固定设置有竖直滑块弹簧，所述竖直滑块弹簧的底端与容纳槽底面相抵。

作为本发明再进一步的方案：所述水平滑块位于滚刀座两端，所述水平滑块包括外圆锥面、内锯齿键、外花键和水平滑块弹簧，所述外圆锥面位于水平滑块主体中部位置，所述外圆锥面呈圆锥状结构且与滚刀轴端面的内圆锥面相适配，所述水平滑块上的内锯齿键与所述滚刀轴两端的外圆周面上的外锯齿键相适配，所述水平滑块的外圆周面上开设有外花键，所述外花键与端盖上的上內花键及容纳槽内的下內花键相适配，所述水平滑块远离盘形滚刀的端面上固定设置有水平滑块弹簧，所述水平滑块弹簧的另一端与容纳槽的侧面相抵。

作为本发明再进一步的方案：所述端盖包括上半圆孔、上內花键、上凹槽和上螺钉孔，所述端盖位于滚刀座的两端且固定设置在水平滑块上，所述上半圆孔与竖直滑块上的下半圆孔相互配合形成一圆孔，所述上內花键位于上半圆孔的后方，且上內花键与水平滑块上的外花键相适配，所述端盖的纵向两侧开设有与凸起相适配的上凹槽，所述端盖通过两侧的上凹槽滑动连接在容纳槽的凸起内，所述端盖的纵向两侧沿水平方向开设有若干个上螺钉孔。

作为本发明再进一步的方案：所述滚刀轴两端的光轴转动连接在所述端盖上半圆孔与竖直滑块下半圆孔所形成的圆孔内。

作为本发明再进一步的方案：所述外壳包括容纳槽、凸起、下內花键和下螺钉孔，所述容纳槽位于外壳内部，容纳槽容纳竖直滑块，所述凸起位于容纳槽左右两端的外壁上，凸起与上凹槽、下滑槽相互配合，所述下內花键位于容纳槽的底面上，所述下內花键与水平滑块上的外花键啮合所述下螺钉孔位于外壳主体表面上，所述下螺钉孔与上螺钉孔相适配。

作为本发明再进一步的方案：所述盘形滚刀为三刃滚刀。

作为本发明再进一步的方案：所述外壳内部且位于容纳槽的内侧设置有支撑板。

作为本发明再进一步的方案：一种盘形滚刀安装结构的应用，将该盘形滚刀安装结构装配在岩石顶管机上，所述岩石顶管机包括主刀盘、驱动电机、支撑板、螺旋输送机和皮带输送机，所述主刀盘上设有所述滚刀机构和滚刀座，所述主刀盘位于滚刀座后方，所述驱动电机位于主刀盘后方，所述支撑板固定驱动电机、螺旋输送机及皮带输送机所述螺旋输送机位于主刀盘后方，所述皮带输送机位于螺旋输送机后方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在滚刀轴端面设置一内圆锥面，内圆锥面与水平滑块上的外圆锥面相互配合，水平滑块可向后滑动，拆卸时，用手按压水平滑块向后滑动即可取出滚刀机构，实现装卸的简易化；

2、本发明盘形滚刀与滚刀轴为一体，在滚刀轴两端的表面上设置外锯齿键，与水平滑块上的内锯齿键相互配合，在工作时，盘形滚刀受向下压力传递给滚刀轴，滚刀轴压着竖直滑块向下移动，外锯齿键与内锯齿键分离，盘形滚刀自转，一旦停止受压，竖直滑块弹簧释放弹力，使得竖直滑块归位，外锯齿键与内锯齿键重新啮合，及时使盘形滚刀停止转动，避免对操作人员造成伤害。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的正视图。

图2为本发明的滚刀结构示意图。

图3为本发明的滚刀座爆炸图。

图4为本发明的竖直滑块示意图。

图5为本发明的水平滑块示意图。

图6为本发明的端盖示意图。

图7为本发明的外壳示意图。

图8为本发明的岩石破碎顶管机整体示意图。

图中：1、滚刀机构；11、盘形滚刀；12、滚刀轴；121、光轴；122、外锯齿键；123、内圆锥面；2、滚刀座；21、竖直滑块；211、下半圆孔；212、下滑槽；213、竖直滑块弹簧；22、水平滑块；221、外圆锥面；222、内锯齿键；223、外花键；224、水平滑块弹簧；23、端盖；231、上半圆孔；232、上內花键；233、上凹槽；234、上螺钉孔；24、外壳；241、支撑板；242、容纳槽；243、凸起；244、下內花键；245、下螺钉孔；31、主刀盘；32、驱动电机；33、支撑板；34、螺旋输送机；35、皮带输送机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，一种盘形滚刀安装结构，包括:滚刀机构1、滚刀座2；

如图2所示，所述滚刀机构1，包括：盘形滚刀11、滚刀轴12、光轴121、外锯齿键122、内圆锥面123；

所述盘形滚刀11为三刃滚刀；

所述滚刀轴12贯穿盘形滚刀11中心处，滚刀轴12与盘形滚刀11为一体，滚刀轴12旋转会带动盘形滚刀11共同旋转；

所述光轴121靠近盘形滚刀11处，盘形滚刀11主要依靠光轴121支撑实现自转；

所述外锯齿键122位于滚刀轴12主体两端部，外锯齿键122的齿形为三角状，当重新需要啮合时，即使错齿啮合，三角状的齿会沿着三角的斜面划过去，达到正确啮合；

所述内圆锥面123位于滚刀轴12主体最前端，内圆锥面123表面光滑，在受到向下压力时，可以通过圆锥面挤压物体；

如图3所示，滚刀座2包括：竖直滑块21、水平滑块22、端盖23、外壳24；

如图4所示，所述竖直滑块21位于滚刀座2两端，其包括：下半圆孔211、下滑槽212、竖直滑块弹簧213；

所述下半圆孔211与光轴121相互配合，光轴121可以在下半圆孔211上稳定旋转；

所述下滑槽212位于竖直滑块21主体侧面，当竖直滑块21受到光轴121向下压力时，竖直滑块21会通过下滑槽212滑动；

所述竖直滑块弹簧213的数量有两个，均匀排布在竖直滑块21主体下方，与竖直滑块21滑动方向一致，在竖直滑块21受压向下滑动时，挤压竖直滑块弹簧213，当竖直滑块21不受压时，竖直滑块弹簧213储存的弹性势能释放，使得竖直滑块21向上滑动；

如图5所示，水平滑块22，包括：外圆锥面221、内锯齿键222、外花键223、水平滑块弹簧224；

所述水平滑块22位于滚刀座2两端；

所述外圆锥面221位于水平滑块22主体中部，与滚刀轴12一端的内圆锥面123对应，当滚刀轴12受到压力向下移动时，位于滚刀轴12上的内圆锥面123会挤压外圆锥面221，此时外圆锥面221会向后移动；

所述内锯齿键222与外锯齿键122相互配合，当滚刀轴12不受切割面压力，自动弹回时，内锯齿键222与外锯齿键122重新配合，内锯齿键222就会阻止滚刀轴12持续旋转；

所述外花键223位于水平滑块22主体外周，它的作用是为水平滑块22提供滑动轨道，并且使水平滑块22无法转动，以来达到阻止滚刀轴12持续旋转的效果；

所述水平滑块弹簧224位于水平滑块22主体后部，与水平滑块22滑动方向一致，均匀分布四个，为了确保当滚刀轴12上升时，水平滑块22可以依靠水平滑块弹簧224滑回预定配合位置；

如图6所示，所述端盖23位于滚刀座2两端，分别覆盖在水平滑块22上，其包括：上半圆孔231、上內花键232、上凹槽233、上螺钉孔234；

所述上半圆孔231与下半圆孔211相互配合形成一圆孔，固定光轴121，使得滚刀轴12只可转动；

所述上內花键232位于上半圆孔231后方，上內花键232与外花键223相互配合，为水平滑块22提供滑动轨迹；

所述上凹槽233位于端盖23主体两侧，作用为让端盖23可以精准定位，使上半圆孔231与下半圆孔211正确配合；

所述上螺钉孔234位于上凹槽233上方，在此位置安置螺钉，固定端盖23；

如图7所示，外壳24，包括：支撑板241、容纳槽242、凸起243、下內花键244、下螺钉孔245；

所述支撑板241与外壳24为一体，位于外壳24内部，它的作用是为竖直滑块21挡住因切割带来的泥土，使机构正常运行而不被泥土卡住；

所述容纳槽242位于支撑板241后方，容纳槽242容纳竖直滑块21，使竖直滑块21有足够的空间移动；

所述凸起243位于容纳槽242左右两端的外壁上，凸起243与上凹槽233、下滑槽212相互配合，为竖直滑块21提供滑动轨道；

所述下內花键244与上內花键232相互配合，形成一圆孔，下內花键244与上內花键232共同与水平滑块22上的外花键223啮合，为水平滑块22提供滑动轨道；

所述下螺钉孔245位于外壳24主体表面，在此位置安置螺钉，使得端盖23与外壳24相互连接，固定端盖23。

实施例2：

如图8所示，一种岩石破碎顶管机，包括：主刀盘31、驱动电机32、支撑板33、螺旋输送机34、皮带输送机35；

所述主刀盘31上设有实施例1中所述的滚刀机构1、滚刀座2，主刀盘31位于切割面后方，主刀盘31的作用为承装刀具组件；

所述驱动电机32位于主刀盘31后方，为主刀盘31提供旋转动力；

所述支撑板33起到支撑其它组件作用；

所述螺旋输送机34位于主刀盘31后方，螺旋输送机34运输主刀盘31切割下来的障碍物；

所述皮带输送机35位于螺旋输送机34后方，皮带输送机35的作用为将螺旋输送机34运出的障碍物运出隧道。

本发明工作原理：

安装时：用手按住水平滑块22向后滑动，再将滚刀机构1上的内圆锥面123与水平滑块22上的外圆锥面221相互配合上，放开水平滑块22，用手抵住滚刀机构1，再将另一面的圆锥面配合上，最后将端盖23扣在外壳24上面，用螺钉拧紧固定；

工作时：盘形滚刀11受到切割面向下压力，压力传给滚刀轴12，这时滚刀轴12会向下压动竖直滑块21，导致竖直滑块弹簧213压缩，同时滚刀轴12上的内圆锥面123挤压水平滑块22上的外圆锥面221，使水平滑块22向后滑动，导致水平滑块弹簧224压缩，此时，滚刀机构1开始正常工作；

拆卸时：当滚刀机构1远离切割面后，不会再受到向下压力，所以竖直滑块弹簧213恢复形变，使得竖直滑块21归还原位，内圆锥面123不再挤压外圆锥面221，水平滑块弹簧224恢复形变，使得水平滑块22归还原位，水平滑块22上的内锯齿键222与滚刀轴12上的外锯齿键122啮合，阻止滚刀机构1持续旋转，以防拆卸时会伤害到技术人员，此时将端盖23上的螺钉拆卸下来，用手按住水平滑块22向后滑动，就可以将滚刀机构1拆卸下来了。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种盘形滚刀安装结构，其特征在于：包括滚刀机构(1)和滚刀座(2)，所述滚刀机构(1)包括盘形滚刀(11)、滚刀轴(12)、光轴(121)、外锯齿键(122)和内圆锥面(123)，所述滚刀轴(12)为圆柱体结构，所述盘形滚刀(11)固定设置在滚刀轴(12)上，所述滚刀轴(12)两端的外圆周面上固定设置有外锯齿键(122)，所述滚刀轴(12)两端的端面上开设有内圆锥面(123)，所述滚刀轴(12)位于盘形滚刀(11)与外锯齿键(122)的部分为光轴(121)；

所述滚刀座(2)包括竖直滑块(21)、水平滑块(22)、端盖(23)、外壳(24)，所述外壳(24)的两端开设有容纳槽(242)，所述滚刀座(2)两侧的容纳槽(242)的内部竖直滑动连接有竖直滑块(21)，所述滚刀座(2)两侧的容纳槽(242)的内部水平滑动连接有水平滑块(22)，所述滚刀机构(1)通过滚刀轴(12)架设在滚刀座(2)的容纳槽(242)内，并通过端盖(23)实现对滚刀轴(12)在滚刀座(2)上的锁紧固定。

2.根据权利要求1所述的一种盘形滚刀安装结构，其特征在于，所述竖直滑块(21)位于滚刀座(2)两端，所述竖直滑块(21)包括下半圆孔(211)、下滑槽(212)和竖直滑块弹簧(213)，所述滚刀轴(12)两端分别架设在竖直滑块(21)的下半圆孔(211)内，所述竖直滑块(21)纵向两侧开设有与凸起(243)相适配的下滑槽(212)，所述竖直滑块(21)通过两侧的下滑槽(212)滑动连接在容纳槽(242)的凸起(243)内，所述竖直滑块(21)的底面固定设置有竖直滑块弹簧(213)，所述竖直滑块弹簧(213)的底端与容纳槽(242)底面相抵。

3.根据权利要求1所述的一种盘形滚刀安装结构，其特征在于，所述水平滑块(22)位于滚刀座(2)两端，所述水平滑块(22)包括外圆锥面(221)、内锯齿键(222)、外花键(223)和水平滑块弹簧(224)，所述外圆锥面(221)位于水平滑块(22)主体中部位置，所述外圆锥面(221)呈圆锥状结构且与滚刀轴(12)端面的内圆锥面(123)相适配，所述水平滑块(22)上的内锯齿键(222)与所述滚刀轴(12)两端的外圆周面上的外锯齿键(122)相适配，所述水平滑块(22)的外圆周面上开设有外花键(223)，所述外花键(223)与端盖(23)上的上內花键(232)及容纳槽(242)内的下內花键(244)相适配，所述水平滑块(22)远离盘形滚刀(11)的端面上固定设置有水平滑块弹簧(224)，所述水平滑块弹簧(224)的另一端与容纳槽(242)的侧面相抵。

4.根据权利要求1所述的一种盘形滚刀安装结构，其特征在于，所述端盖(23)包括上半圆孔(231)、上內花键(232)、上凹槽(233)和上螺钉孔(234)，所述端盖(23)位于滚刀座(2)的两端且固定设置在水平滑块(22)上，所述上半圆孔(231)与竖直滑块(21)上的下半圆孔(211)相互配合形成一圆孔，所述上內花键(232)位于上半圆孔(231)的后方，且上內花键(232)与水平滑块(22)上的外花键(223)相适配，所述端盖(23)的纵向两侧开设有与凸起(243)相适配的上凹槽(233)，所述端盖(23)通过两侧的上凹槽(233)滑动连接在容纳槽(242)的凸起(243)内，所述端盖(23)的纵向两侧沿水平方向开设有若干个上螺钉孔(234)。

5.根据权利要求4所述的一种盘形滚刀安装结构，其特征在于，所述滚刀轴(12)两端的光轴(121)转动连接在所述端盖(23)上半圆孔(231)与竖直滑块(21)下半圆孔(211)所形成的圆孔内。

6.根据权利要求1所述的一种盘形滚刀安装结构，其特征在于，所述外壳(24)包括容纳槽(242)、凸起(243)、下內花键(244)和下螺钉孔(245)，所述容纳槽(242)位于外壳(24)内部，容纳槽(242)容纳竖直滑块(21)，所述凸起(243)位于容纳槽(242)左右两端的外壁上，凸起(243)与上凹槽(233)、下滑槽(212)相互配合，所述下內花键(244)位于容纳槽(242)的底面上，所述下內花键(244)与水平滑块(22)上的外花键(223)啮合所述下螺钉孔(245)位于外壳(24)主体表面上，所述下螺钉孔(245)与上螺钉孔(234)相适配。

7.根据权利要求1所述的一种盘形滚刀安装结构，其特征在于，所述盘形滚刀(11)为三刃滚刀。

8.根据权利要求1所述的一种盘形滚刀安装结构，其特征在于，所述外壳(24)内部且位于容纳槽(242)的内侧设置有支撑板(241)。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的盘形滚刀安装结构的应用，其特征在于，将该盘形滚刀安装结构装配在岩石顶管机上，所述岩石顶管机包括主刀盘(31)、驱动电机(32)、支撑板(33)、螺旋输送机(34)和皮带输送机(35)，所述主刀盘(31)上设有所述滚刀机构(1)和滚刀座(2)，所述主刀盘(31)位于滚刀座(2)后方，所述驱动电机(32)位于主刀盘(31)后方，所述支撑板(33)固定驱动电机(32)、螺旋输送机(34)及皮带输送机(35)所述螺旋输送机(34)位于主刀盘(31)后方，所述皮带输送机(35)位于螺旋输送机(34)后方。

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