[发明专利]变厚度全断面岩石掘进机刀盘

说明书

本发明涉及全断面岩石掘进机技术领域，尤其涉及一种变厚度全断面岩石掘进机刀盘。该变厚度全断面岩石掘进机刀盘采用边缘支撑，令刀盘中心挠度为0，则根据刀盘中心厚度t₀与刀盘支撑处的厚度t₁的关系式得出t₀；其中，t₁通过采用现在等厚度全断面岩石掘进机刀盘的刀盘厚度的确定方法进行确定或根据刀盘强度理论进行确定。本发明的目的在于提供变厚度全断面岩石掘进机刀盘，以解决现有技术中存在的在全断面岩石掘进机掘进作业时，刀盘变形均匀性差的技术问题。

技术领域

本发明涉及全断面岩石掘进机技术领域，尤其涉及一种变厚度全断面岩石掘进机刀盘。

背景技术

全断面岩石掘进机(简称TBM)是技术密集程度较高的机、电、液一体的大型地下施工设备，主要用于岩石地质结构的铁路、公路、水利水电引水导洞、地铁及地下工程隧道掘进建筑施工。全断面岩石掘进机可交替完成掘进、步进工作，并可实现掘进、出碴连续作业，将挖掘的碴石通过刀盘头部送达皮带输送机，运出隧道。

目前，全断面岩石掘进机上应用的都是等厚度刀盘，且刀盘前面为平面(又称为平面刀盘)；其中，刀盘前面为刀盘远离安装面的表面。

全断面岩石掘进机刀盘设计时，令作业的盘形滚刀的刀刃都在一个平面上以使每把盘形滚刀受力均匀一致；但实际上由于作业过程中，因刀盘受力和边界条件的影响，刀盘变形并不均匀。变形大的区域盘形滚刀的贯入度小，破岩力亦小；而变形小的区域盘形滚刀的贯入度不仅大，其破岩力亦大，使得该区域盘形滚刀的寿命极大降低，严重影响全断面岩石掘进机利用率。

因此，本申请针对上述问题提供一种新的变厚度全断面岩石掘进机刀盘，以在全断面岩石掘进机掘进作业时刀盘变形更加均匀，从而可以提高全断面岩石掘进机的利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供变厚度全断面岩石掘进机刀盘，以解决现有技术中存在的在全断面岩石掘进机掘进作业时，刀盘变形均匀性差的技术问题。

本发明提供的变厚度全断面岩石掘进机刀盘，该刀盘采用边缘支撑，令刀盘中心挠度为0，则该刀盘的刀盘中心厚度t₀与刀盘支撑处的厚度t₁的关系式为：

式中，

刀盘中心弯曲刚度E为刀盘材料杨氏模量，μ为刀盘材料泊松比，t₀为刀盘中心厚度；

q₀为刀盘面载荷；

R为刀盘半径。

本发明的可选技术方案为，刀盘支撑处的厚度t₁，通过采用现在等厚度全断面岩石掘进机刀盘的刀盘厚度的确定方法进行确定或根据刀盘强度理论进行确定。

本发明的可选技术方案为，刀盘单元体之单元块的刀盘挠度w与刀盘单元体之单元块的极径r的关系式为：

式中，

t₀为刀盘的刀盘中心厚度；

t₁为刀盘支撑处的厚度；

刀盘中心弯曲刚度E为刀盘材料杨氏模量，μ为刀盘材料泊松比，t₀为刀盘中心厚度；

q₀为刀盘面载荷；

R为刀盘半径。

本发明的可选技术方案为，以过刀盘单元体之单元块的中心点的周向切线为矩轴，取平衡，得平衡关系式为：

式中：