[发明专利]一种适用于柔臂掘进机的TBM刀盘及其开挖方法

说明书

本发明公开了一种适用于柔臂掘进机的TBM刀盘及其开挖方法，解决了现有技术中TBM刀盘配合柔臂掘进机开挖效率低的问题。本发明包括固定刀筒，固定刀筒通过并联油缸机构与主驱动相连接，固定刀筒的前面板上设有主开挖刀具，固定刀筒的外环面上设有侧面旋挖刀具。本发明固定刀筒的外壁上沿轴向设有侧滚刀组，配合主开挖刀具对掌子面和洞壁进行挤压加旋切破岩，提高柔臂掘进机的挖掘效率。此外本发明的刀盘能相对并联油缸机构进行自转，由传统的挤压破岩转变为旋压破岩，两种工作模式可任意切换，以满足不同工况需求，提高装置的适用性。

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，特别是指一种适用于柔臂掘进机的TBM刀盘及其开挖方法。

背景技术

目前的全断面掘进机刀盘主要由正滚刀、边滚刀、刮刀组成，破岩方式为挤压破岩，柔臂掘进机需采用小刀盘工作，要求刀盘既要具备正面挤压破岩的能力又要具有旋切破岩的能力，而旋切破岩时刀盘正面平行于掌子面或与掌子面有较小的倾角，主要靠刀盘侧面的刀具受力完成破岩，刀盘受力方向由轴向受力变为了径向受力。但目前的刀盘，主要靠前面板上的刀具进行挤压破岩，侧向很少有边滚刀，且刀盘侧面的滚刀布置位置并没有向刀盘轴向方向延伸，因此现有刀盘形式无法具备旋切破岩能力，导致柔臂掘进机掘进效率效率低。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种适用于柔臂掘进机的TBM刀盘及其开挖方法，解决了现有技术中TBM刀盘配合柔臂掘进机开挖效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种适用于柔臂掘进机的TBM刀盘，包括固定刀筒，固定刀筒通过并联油缸机构与主驱动相连接，固定刀筒的前面板上设有主开挖刀具，固定刀筒的外环面上设有侧面旋挖刀具。

所述主开挖刀具包括正滚刀和边滚刀，正滚刀垂直设置在固定刀筒的前面板上，边滚刀倾斜设置在固定刀筒前面板的外边沿。

所述侧面旋挖刀具为沿固定刀筒周向设置的侧滚刀组，固定刀筒上设有至少一圈侧滚刀组，每圈侧滚刀组包括至少两个垂直设置的侧滚刀。

所述侧滚刀伸出固定刀筒外环面的高度不低于边滚刀伸出固定刀筒外环面的高度。

所述固定刀筒通过回转驱动机构与并联油缸机构相连接。

所述回转驱动机构包括刀盘座和自转驱动，刀盘座的一端与固定刀筒转动连接、另一端与并联油缸机构铰接，自转驱动固定连接在刀盘座上，自转驱动的输出端设有主动齿轮，主动齿轮与设置在固定刀筒内部的内齿圈啮合。

一种适用于柔臂掘进机的TBM刀盘的开挖方法，包括该TBM刀盘主转动下的掘进和该TBM刀盘自转辅助转动下的掘进；所述该TBM刀盘主转动下的掘进时：对掌子面进行垂直开挖时，主驱动通过并联油缸机构带动固定刀筒转动，固定刀筒的前面板上的主开挖刀具对掌子面进行主挤压旋切破岩，固定刀筒外环面上的侧面旋挖刀具进行辅助旋切破岩扩挖；

对掌子面进行摆动开挖时，主驱动通过并联油缸机构带动固定刀筒转动，固定刀筒外环面上的侧面旋挖刀具对掌子面进行主旋切破岩扩挖，固定刀筒的前面板上的主开挖刀具对掌子面进行辅助挤压旋切破岩；

该TBM刀盘自转辅助转动下的掘进时：对掌子面进行垂直开挖时，主驱动通过并联油缸机构带动固定刀筒转动，同时，自转驱动带动固定刀筒自转，固定刀筒的前面板上的主开挖刀具对掌子面进行主挤压和旋切联合破岩，固定刀筒外环面上的侧面旋挖刀具进行辅助旋切破岩；

对掌子面进行摆动开挖时，驱动通过并联油缸机构带动固定刀筒转动，同时，自转驱动带动固定刀筒自转，固定刀筒外环面上的侧面旋挖刀具进行主旋切破岩，固定刀筒的前面板上的主开挖刀具对掌子面进行辅助挤压和旋切联合破岩。