[发明专利]一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法

说明书

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种全断面硬岩隧道掘进机刀盘及掘进方法。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明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。

本发明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。