[发明专利]一种新型盾构滚刀

说明书

本发明公开了一种新型盾构滚刀，包括刀圈、刀体、左转动支撑组件和右转动支撑组件；所述左、右转动支撑组件的结构相同并分别位于刀体的两侧，左转动支撑组件包括轴承座、圆锥滚子轴承、浮动油封座和法兰盖板。两侧的圆锥滚子轴承面对面安装，且分别位于两侧的轴承座内，浮动油封座位于圆锥滚子内圈与轴承座之间；每个轴承座一侧与刀体之间均安装有防尘密封圈，每个轴承座另一侧与刀体之间均安装有反向金属浮动油封。本发明盾构滚刀采用刀轴刀体一体化设计，将两套轴承面对面安装，并采用了双重密封设计，使滚刀的强度更高、密封可靠性和稳定性更好。

技术领域

本发明涉及一种盾构机用的刀具，具体涉及一种安装在盾构机刀盘上的新型盾构滚刀。

背景技术

盾构机作为一种先进、高效、环保的隧道掘进施工高端装备，以其自动化程度高、掘进效率高、施工安全、对周围岩层扰动小等优点成为城市地铁、公路、市政管廊、水利水电等工程隧道掘进施工的首选装备。而盾构刀具作为盾构机的“牙齿”，安装在刀盘面板上，按不同轨迹半径凸前布置，直接与岩土接触，是盾构机掘进施工的关键部件。

盾构滚刀是一种破岩刀具，主要通过刀圈对岩层的滚动碾压作用挤压破碎岩石，盾构滚刀性能的好坏直接决定了盾构机的破岩效率。现在市场上广泛应用的盾构滚刀的标准结构，如图3所示，是将两套圆锥滚子轴承背靠背安装在同一个刀体的内腔中，刀圈装配在刀体外圆上。工作时刀轴不动，刀圈随刀体以及轴承外圈一起绕刀轴转动，同时滚刀随刀盘绕刀盘中心公转，以达到破碎岩石的目的。然而现有结构的滚刀普遍存在以下缺陷：一、受轴承、刀圈装配尺寸的限制，使得刀体的壁厚也受到限制；刀体壁厚不够则其结构强度也不够，在承载较大或冲击载荷较大的工况环境里，易出现因刀体变形、崩碎、断裂而导致刀体损坏失效的问题。二、由于两套圆锥滚子轴承安装在同一个刀体内腔，仅靠两侧金属浮动密封来密封，密封的可靠性和稳定性较差，经常出现密封失效的问题；一旦密封失效，泥沙就会从刀体侧面进入刀体内腔，从而导致轴承卡死、损坏，滚刀被迫停止工作。三、目前滚刀两侧的动密封是采用传统的金属浮动油封，如图4所示，包括两个对称的金属环，两个金属环之间通过高平面度和粗糙度的密封面相贴，在其上部形成了一个动密封界面，金属环与密封型腔之间通过压缩的O型密封圈传递压力，以保证密封界面紧密贴合实现密封。但这种密封只能在内外压差小于0.3Mpa的工况环境下使用，在实际的施工过程中当隧道埋深较大时，如修建过海过江隧道，经常会出现内外压差大于0.3MPa的情况。因此，当外界与内部的压力差大于0.3MPa时，位于密封型腔内的O型密封圈会被外部施加的压力推向型腔开口方向，O型密封圈挤压变形滑落后导致密封失效，泥浆进入滚刀内部，从而造成滚刀损坏。四、现有结构的滚刀，在其圆锥滚子轴承的两侧虽然都装有端盖，但由于两套圆锥滚子轴承安装在同一个刀体内腔，一旦出现故障，只能将滚子轴承、刀轴、刀体、油封一一拆除，才能对故障处进行更换维修，因此维修比较繁琐，且成本高昂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种全新结构的盾构机用滚刀，该滚刀采用刀轴刀体一体化设计，将轴承面对面安装，并采用了双重密封设计，使滚刀的强度更高、密封可靠性和稳定性更好。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型盾构滚刀，其特征在于，包括刀圈、刀体、左转动支撑组件和右转动支撑组件；所述刀体为整体式轮毂结构，即刀体与原刀轴整合为一体。所述左转动支撑组件和右转动支撑组件分别位于刀体的两侧，左转动支撑组件包括轴承座、圆锥滚子轴承、浮动油封座和法兰盖板，所述圆锥滚子轴承包括圆锥滚子外圈和圆锥滚子内圈，右转动支撑组件的结构与左转动支撑组件相同。两侧的圆锥滚子轴承面对面安装，且分别位于两侧的轴承座内，两侧的轴承座的外侧通过螺钉分别安装有法兰盖板，浮动油封座位于圆锥滚子内圈与轴承座之间。每个轴承座的台阶外沿与刀体配合处之间均安装有防尘密封圈，每个轴承座内孔与刀体轴头配合处之间均安装有反向金属浮动油封，反向金属浮动油封包括两个对称的金属环、两个密封型腔，每个密封型腔内均设有O型密封圈，其中一个金属环和密封型腔位于浮动油封座上，另外一个金属环和密封型腔位于轴承座上，两个金属环内侧的下部相贴，形成一个密封界面。