[发明专利]一种锁合式的顶管掘进机刀盘主轴连接结构

说明书

本发明公开了一种锁合式的顶管掘进机刀盘主轴连接结构，刀盘套，所述刀盘套为内部设置有沟槽的套筒，所述刀盘套的内孔壁上均匀设置有同等数量的轴向通槽和扇形环槽，所述刀盘套上耦合有刀盘；主轴，所述主轴的前端设置有多个榫头，相邻两个榫头之间开设有凹槽，所述榫头与凹槽的数量与刀盘套内部的轴向通槽和扇形环槽的数量一致；所述主轴与刀盘套的之间通过连接锁结构进行锁紧固定，本发明中摒弃了现有顶管掘进机刀盘与动力主轴连接结构中依靠螺栓实现轴向限位的设计；采用了锁合式刀盘与动力主轴连接结构自锁设计和刀盘与动力主轴连接结构主轴限位刀盘套设计；解决了受到严重的冲击载荷而导致螺栓形变失效乃至断裂的连接失稳问题。

技术领域

本发明属于顶管机技术领域，具体是一种锁合式的顶管掘进机刀盘主轴连接结构。

背景技术

如图1-3所示，现有顶管掘进机刀盘连接结构包括刀盘10、壳体20、动力箱30、刀盘套40、动力主轴50、盖板60、螺栓组70。刀盘10与刀盘套40固定连接；刀盘套40与动力主轴50键连接；盖板60与动力主轴50通过螺栓组70进行螺栓连接；动力箱30内部设置有轴承用以支承动力主轴50；动力箱30与壳体20固定连接；刀盘10后部支承辐条与壳体20前部筒体内锥面之间设置有间隙，以形成二次破碎机构。工作时，动力箱30驱动动力主轴50转动，动力主轴50通过键将动力传输至刀盘套40，刀盘套40带动刀盘10实现旋转破碎。盖板60通过螺栓组70防止刀盘套40从动力主轴50上脱落。

在现有顶管掘进机的刀盘连接结构中，刀盘系统与动力系统之间依靠螺栓组70紧固盖板60来限制刀盘套40的轴向位移。在静载荷下，螺纹副满足自锁条件，尚且可以保证不会松动。但在设备运转时，刀盘10的前部盘面与不规则地层断面之间的相互作用，以及进入二次破碎机构的卵石与刀盘10后部支承辐条之间的相互作用，均会使得刀盘10承受大量的变载荷。以进入二次破碎机构的卵石对刀盘10的作用为例，卵石对刀盘10的作用力F可以分解为沿动力主轴50的径向(即竖直方向)力f₁和沿动力主轴50的轴向(即水平方向)的力f₂。其中，力f₂等效作用于螺栓组70中的螺栓上，使得各螺栓承受着沿旋出方向的轴向力f₂。在变载、振动和冲击作用下，螺纹副的摩擦因数急剧降低，且螺纹副的摩擦阻力会瞬时消失，螺纹副不能满足自锁条件而有微量滑动，多次重复就会导致螺栓连接松动；在受到严重的冲击载荷时，较大的轴向拉力会导致螺栓螺牙形变失效，甚至会使螺栓柱体直接断裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锁合式的顶管掘进机刀盘主轴连接结构，解决现有顶管掘进机刀盘连接结构中螺栓松动、断裂所致的刀盘连接失稳问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锁合式的顶管掘进机刀盘主轴连接结构，刀盘套，所述刀盘套为内部设置有沟槽的套筒，所述刀盘套的内孔壁上均匀设置有同等数量的轴向通槽和扇形环槽，所述刀盘套上耦合有刀盘；

主轴，所述主轴的前端设置有多个榫头，相邻两个榫头之间开设有凹槽，所述榫头与凹槽的数量与刀盘套内部的轴向通槽和扇形环槽的数量一致；

所述主轴与刀盘套的之间通过连接锁结构进行锁紧固定。

作为本发明再进一步的方案：所述连接锁结构包括垫块组和楔块组，垫块组为扇形柱体，其两侧为矩形侧面，所述楔块组为弧形板，其弧形板的底部设置有矩形凸台；

所述主轴前端的榫头耦合在刀盘套内部的扇形环槽中，所述垫块组也耦合在刀盘套内部的扇形环槽中，所述垫块组一侧的矩形侧面与榫头的侧面相抵；

所述楔块组耦合在刀盘套内部的轴向通槽中，所述楔块组的矩形凸台耦合在主轴的凹槽内，所述垫块组另一侧的矩形侧面与矩形凸台的侧面相抵。

作为本发明再进一步的方案：还包括盖板，所述盖板通过螺栓组紧固于刀盘套的前端面上。