[发明专利]盾构机三刀座旋转自动换刀装置及方法

说明书

本发明公开了一种盾构机刀盘自动换刀装置及方法，装置包括由正三棱柱构成的刀箱、三组刀具以及辅助装置橡胶密封条和高压喷嘴，橡胶密封条设置于刀箱工作面两侧与刀盘接触处，高压喷嘴对称设置于两侧刀盘轴线处。限位齿轮与三棱柱刀箱中心通过旋转传动轴相连，第一限位千斤顶、第二限位千斤顶左右设置在限位齿轮两侧，动力传动齿轮与限位齿轮相啮合传动。当三刀座刀箱上工作面的刀具损坏后，高压喷嘴对旧刀具进行冲洗去除表面泥土砂石，随后第一限位千斤顶和第二限位千斤顶油缸卸荷，其活塞杆缩短行程，同时动力传动齿轮带动限位齿轮旋转120°。该装置结构简单、可靠性好，能自动切换盾构机刀盘刀具，方便快捷，解决了人工换刀难度大、风险高、成本高等问题。

技术领域

本发明属于盾构设备技术领域，具体为一种盾构机三刀座旋转自动换刀装置及方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加速，城市轨道交通工程成为缓解各大中城市交通压力的必然选择。因盾构机开挖隧道具有自动化程度高、施工速度快、对地层扰动较小等优点，被广泛应用于地下隧道的开挖。

在盾构隧道开挖过程中，由于复杂的地质条件以及长距离盾构施工等因素，导致刀盘上刀具的严重磨损或需更换不同类型刀具情况的出现。现阶段，盾构机换刀需要作业人员经过繁琐的升压-降压过程进入高压力土仓带压换刀，这种方式不仅风险高、难度大，还增加了施工的时间和成本。

因此，有必要研究一种结构简单、安全可靠的盾构机刀盘自动换刀装置，解决现有技术问题。

发明内容

本发明目的是提出一种结构简单、安全可靠的盾构机三刀座旋转自动换刀装置及换刀方法，以解决现有技术中存在的盾构机换刀风险高、难度大的难题，达到提高作业效率、保护作业人员的目的。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种盾构机三刀座旋转自动换刀装置，包括安装于盾构机刀盘上的三刀座刀箱，所述三刀座刀箱的形状为正三棱柱状，所述三刀座刀箱的三个侧面分别安装有刀具，所述三刀座刀箱的轴向中心安装有旋转传动轴，所述旋转传动轴轴端部固定安装有限位齿轮，所述限位齿轮与动力传动齿轮啮合传动，所述动力传动齿轮安装于动力传动轴上，所述限位齿轮的两侧设置有第一限位千斤顶和第二限位千斤顶，所述第一限位千斤顶和第二限位千斤顶的伸缩杆伸出后能够抵于限位齿轮的齿间；所述三刀座刀箱旋转后其某一侧面位于刀盘表面时作为工作面，该工作面与刀盘表面的两侧接触处之间设有橡胶密封条。

基于上述换刀装置，一种盾构机三刀座旋转自动换刀方法，包括如下步骤：

（1）、盾构机掘进时，刀盘的公转利用其上刀具掘削前方岩体或土体；

（2）、当三刀座刀箱上工作面的刀具损坏后，高压喷嘴对旧刀具进行冲洗去除表面泥土砂石，随后第一限位千斤顶和第二限位千斤顶油缸卸荷，其活塞杆缩短行程，同时动力传动齿轮带动限位齿轮旋转120°；

（3）、随后第一限位千斤顶、第二限位千斤顶油缸加载，活塞杆伸长，锁止限位齿轮，这时三刀座刀箱在旋转传动轴的带动下也旋转120°，将已损坏旧刀具切换为其第二侧面的新刀具；

（4）、盾构机继续掘进，同时橡胶密封条隔绝了盾构机工作时的泥水，使三刀座刀箱处形成封闭空间；

（5）、如此往复，当三刀座刀箱的第二侧面刀具损坏后按上述步骤完成其第三侧面的新刀具切换。