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1、10申请公布号CN102337896A43申请公布日20120201CN102337896ACN102337896A21申请号201110264982122申请日20110908E21D9/0020060171申请人上海盾构设计试验研究中心有限公司地址200137上海市浦东新区东集路58号申请人上海隧道工程股份有限公司72发明人庄欠伟吕建中孙永华舒钢强朱敏明蒋华钦杨正74专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人祖志翔54发明名称滚筒式刀盘矩形顶管机57摘要一种滚筒式刀盘矩形顶管机包括刀盘、刀盘驱动系统、螺旋机出土系统、液压推进系统和矩形壳体，所述刀盘为复合性地层滚筒式刀盘，其套置于。
2、刀盘驱动系统上且由之驱动进行旋转，该复合性地层滚筒式刀盘包括若干普通刀具、摆动刀具和超挖刀具，刀盘壳体为圆管状构件，内壁上设有垂直其轴线的间壁，若干普通刀具均匀排列地固定于该刀盘壳体的外壁上，摆动刀具通过销轴铰接于该刀盘壳体外壁的内侧且能够绕该销轴旋转，超挖刀具固定于该刀盘壳体外壁的外侧。本发明具有地层适应性强、掘进效率高的优点，同时大幅降低了施工风险，保证了施工安全，能够适应微风化岩石地层、复合地层、回填土地层、穿越地下连续墙、桩基等各种复杂地层及工况的施工。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN102337909A1/1页21一种。
3、滚筒式刀盘矩形顶管机，包括刀盘、刀盘驱动系统2、螺旋机出土系统3、液压推进系统4和矩形壳体5，其特征在于所述刀盘为复合性地层滚筒式刀盘1，其套置于所述刀盘驱动系统2上且由之驱动进行旋转，该复合性地层滚筒式刀盘1包括刀盘壳体12、若干普通刀具11、摆动刀具13和超挖刀具15，所述刀盘壳体12为圆管状构件，内壁上设有垂直其轴线的间壁，所述若干普通刀具11均匀排列地固定于该刀盘壳体12的外壁上，所述摆动刀具13通过销轴14铰接于该刀盘壳体12外壁的内侧且能够绕该销轴14旋转，所述超挖刀具15固定于该刀盘壳体12外壁的外侧。2根据权利要求1所述的滚筒式刀盘矩形顶管机，其特征在于所述刀盘驱动系统2包括轴。
4、承座21、芯轴23、双列圆锥滚子轴承24、两轮毂25、齿型密封圈26和低速大转矩马达27，所述轴承座21包括圆筒部和支撑板，该支撑板固定于所述圆筒部的中央且与之轴线垂直，所述低速大转矩马达27通过螺栓连接于轴承座21圆筒部的内壁上，其内孔通过花键与所述芯轴23连接，所述两轮毂25左右各一，内孔通过花键与芯轴23的两端部连接，外圈连接于所述双列圆锥滚子轴承24的内圈中，所述两轮毂25外圈的侧端部固定连接于所述复合性地层滚筒式刀盘1刀盘壳体12内壁的间壁上，所述双列圆锥滚子轴承24的外圈连接于所述轴承座21圆筒部的内壁上。3根据权利要求2所述的滚筒式刀盘矩形顶管机，其特征在于所述轴承座21圆筒部的。
5、外壁与所述复合性地层滚筒式刀盘1刀盘壳体12的内壁之间设置有齿型密封圈26。4根据权利要求1至3中任一项所述的滚筒式刀盘矩形顶管机，其特征在于所述超挖刀具15的刀尖部超出所述刀盘壳体12侧面边界线10MM。5根据权利要求1至3中任一项所述的滚筒式刀盘矩形顶管机，其特征在于所述螺旋机出土系统3包括螺旋机和螺旋机液压驱动系统，该螺旋机由螺旋机液压驱动系统控制并能够比例调节转速。6根据权利要求1至3中任一项所述的滚筒式刀盘矩形顶管机，其特征在于所述液压推进系统4包括若干推进油缸和液压系统，该推进油缸后侧抵靠在一后靠板上，各推进油缸之间用钢板进行连接固定，该若干推进油缸由所述液压系统控制。权利要求书C。
6、N102337896ACN102337909A1/4页3滚筒式刀盘矩形顶管机技术领域0001本发明涉及一种隧道施工设备，具体涉及一种适用于微风化岩石隧道掘进的滚筒式刀盘矩形顶管机，属于建筑机械领域。背景技术0002矩形顶管机主要适用于地下通道、共同沟等地下工程的施工。通过检索发现，名称为多刀盘矩形顶管机的中国专利专利号2009200675745通过多刀盘切削土体来实现矩形顶管施工，但是多刀盘矩形顶管机有一个致命的弱点，就是不能够全断面切削，造成对土体扰动大、挤压明显。针对这个问题，组合刀盘式土压平衡矩形顶管机专利号021362076、矩形顶管机的组合刀盘专利号022657711以及矩形顶管机的。
7、仿形刀专利号022657703等三件中国专利公开了各自的组合刀盘，利用这样的组合刀盘可以实现全断面的切削施工，将矩形顶管机的施工水平推上了一个台阶。但是以上专利所述的矩形顶管机都只适用于软土地层，因为切削刀在刀盘的转动下带动刀具切削土体，一旦遇到硬岩时，刀具就会崩掉刀尖，导致无法继续切削。而随着地下空间的不断开发，施工将会面临各种各样的复杂工况，对于微风化岩石地层、复合地层、回填土地层、穿越地下连续墙、桩基等复杂地层，现有矩形顶管机都不能正常进行掘进，给施工带来极大的困难，甚至会有很大的风险。发明内容0003本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足和缺陷，提供一种适合软土和硬岩的滚筒式刀。
8、盘矩形顶管机，其刀具在滚筒的带动下冲击破碎岩石或切削土体，因此能够在各种复杂地层，包括微风化岩石地层、复合地层、回填土地层、穿越地下连续墙、桩基等地层进行掘进施工，从而大大加强隧道施工的掘进能力，同时大幅度降低施工风险，保证施工安全。0004本发明针对现有，提供一种使本发明主要包括复合性地层滚筒式刀盘、刀盘驱动系统、螺旋机出土系统、液压推进系统和矩形壳体。0005本发明是通过以下技术方案来解决其技术问题的0006一种滚筒式刀盘矩形顶管机包括刀盘、刀盘驱动系统、螺旋机出土系统、液压推进系统和矩形壳体，所述刀盘为复合性地层滚筒式刀盘，其套置于所述刀盘驱动系统上且由之驱动进行旋转，该复合性地层滚筒式。
9、刀盘包括若干普通刀具、摆动刀具和超挖刀具，所述刀盘壳体为圆管状构件，内壁上设有垂直其轴线的间壁，所述若干普通刀具均匀排列地固定于该刀盘壳体的外壁上，所述摆动刀具通过销轴铰接于该刀盘壳体外壁的内侧且能够绕该销轴旋转，所述超挖刀具固定于该刀盘壳体外壁的外侧。0007本发明所述的滚筒式刀盘矩形顶管机，其刀盘驱动系统包括轴承座、芯轴、双列圆锥滚子轴承、两轮毂、齿型密封圈和低速大转矩马达，所述轴承座包括圆筒部和支撑板，该支撑板固定于所述圆筒部的中央且与之轴线垂直，所述低速大转矩马达通过螺栓连接于轴说明书CN102337896ACN102337909A2/4页4承座圆筒部的内壁上，其内孔通过花键与所述芯轴。
10、连接，所述两轮毂左右各一，内孔通过花键与芯轴的两端部连接，外圈连接于所述双列圆锥滚子轴承的内圈中，所述两轮毂外圈的侧端部固定连接于所述复合性地层滚筒式刀盘刀盘壳体内壁的间壁上，所述双列圆锥滚子轴承的外圈连接于所述轴承座圆筒部的内壁上；所述轴承座圆筒部的外壁与所述复合性地层滚筒式刀盘刀盘壳体的内壁之间设置有齿型密封圈；所述超挖刀具的刀尖部超出所述刀盘壳体侧面边界线10MM。所述螺旋机出土系统包括螺旋机和螺旋机液压驱动系统，该螺旋机由螺旋机液压驱动系统控制并能够比例调节转速；所述液压推进系统包括若干推进油缸和液压系统，该推进油缸后侧抵靠在一后靠板上，各推进油缸之间用钢板进行连接固定，该若干推进油缸。
11、由所述液压系统控制。0008本发明所述滚筒式刀盘矩形顶管机在原有顶管机的基础上通过优化设计刀盘、刀具、驱动等等技术措施，其刀盘创新地采用了复合性地层滚筒式刀盘的结构形式，在刀盘壳体上布置了一系列的普通型刀具、超挖刀具和特制摆动刀具，该刀具在滚筒的带动下冲击破碎岩石或切削土体，其能够在各种复杂地层，包括微风化岩石地层、复合地层、回填土地层、穿越地下连续墙、桩基等地层中进行正常切削施工，大大加强了所述矩形顶管机对地层的适应性，提高了其隧道施工的掘进能力，克服了很多施工难题，同时大幅度降低了施工风险，保证了施工安全。此外，本发明配置了与复合性地层滚筒式刀盘相匹配的刀盘驱动系统，该刀盘驱动系统能够提供。
12、大功率的扭矩，从而能够有效地切削各种复杂地层，使刀盘不至于在高负载下发生堵转现象。0009总之，本发明在各方面性能都上了一个大台阶，能够适应各种复杂地层及工况的施工，不但提升了隧道掘进的效率，而且大大降低了施工风险，减小了对土层的扰动和对周围环境的破坏。附图说明0010图1为本发明的结构示意图。0011图2为本发明复合性地层滚筒式刀盘外形的结构示意图。0012图3为图2的A向视图。0013图4为本发明刀盘驱动系统及刀盘的结构示意图。具体实施方式0014下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。0015首先请参阅图1本发明的结构示意图，图示滚筒式刀盘矩形顶管机的整体结构与普通顶管机相似，主要包括。
13、刀盘、刀盘驱动系统2、螺旋机出土系统3、液压推进系统4和矩形壳体5。当面对各种复杂工况时，本发明就比现有顶管机体现出更好的适应性，能够完成普通矩形顶管机不能的掘进任务。其原因主要是由于本发明改进了刀盘的形式，创新地采用复合性地层滚筒式刀盘，同时在刀盘上配有特制摆动刀具，在这两者的结合下，可以顺利地切削各种复杂地层，包括直接穿越各种障碍物，例如地下连续墙、桩基、微风化岩石地层等等；再给该特别研制的复合性地层滚筒式刀盘配置与之相匹配的刀盘驱动系统，该刀盘驱动系统能够提供大功率的扭矩，从而能够有效地切削各种复杂地层，不至于在高负载下发生堵转现象；此外，由于各种复杂地层切削下来的土体也很复杂，因此选用。
14、更为合理的螺说明书CN102337896ACN102337909A3/4页5旋机出土方式，将各种复杂切削物连同土体一并送到顶管机外，完成出土工作。在出土的同时启动液压推进系统，将顶管机向前顶进，如此循环往复工作，不断向前推进，最终达到隧道贯通的目的。0016请结合参阅图2、图3和图4，所述刀盘为复合性地层滚筒式刀盘1，其位于所述滚筒式刀盘矩形顶管机的最前端，该刀盘在结构上进行了创新，采用了滚筒刀盘，更加有利于切削土体。整个刀盘套置于所述刀盘驱动系统2上，并且由该刀盘驱动系统2驱动进行旋转。再请参阅图4，该复合性地层滚筒式刀盘1包括刀盘壳体12、若干普通刀具11、摆动刀具13和超挖刀具15。所述。
15、刀盘壳体12为圆管状构件，该圆管的内壁上设有垂直其轴线的间壁；该刀盘壳体12上布置有各种不同类型的刀具而形成一个完整的刀盘，用于切削各种微风化岩石地层、回填土地层、地下连续墙和其它复杂的土体。所述若干普通刀具11均匀排列地固定于该刀盘壳体12的外壁上，所述摆动刀具13通过销轴14铰接于该刀盘壳体12外壁的内侧，并且能够绕该销轴14旋转，所述超挖刀具15固定于该刀盘壳体12外壁的外侧，该超挖刀具15的刀尖部超出所述刀盘壳体12侧面边界线10MM。所述普通刀具11可以进行开挖面大部分的切削工作，所述超挖刀具15可以进行开挖面周边的超挖工作，特制的摆动刀具13可以绕销轴14旋转，在接近轴承座21处进。
16、行土体切削。0017请参阅图4，所述刀盘驱动系统2包括轴承座21、芯轴23、双列圆锥滚子轴承24、两轮毂25、齿型密封圈26和低速大转矩马达27。所述轴承座21是刀盘和驱动系统的受力结构，其承担将刀盘的切削受力传递到矩形壳体5上的作用。所述轴承座21包括水平的圆筒部和支撑板；该支撑板固定于所述圆筒部的中央，并且与圆筒部的轴线垂直，该支撑板的外缘具有两斜面28，支撑板前部的根部处设有凸轮圈16，用以推动转动中的摆动刀具13进行摆动。所述低速大转矩马达27是复合性地层滚筒式刀盘1转动的驱动力，其通过螺栓固定连接于所述轴承座21圆筒部的内壁上；该低速大转矩马达27的内孔通过花键与所述芯轴23连接。在。
17、该芯轴23的两端左右各一地设有两轮毂25，该两轮毂25的内孔通过花键与芯轴23的两端部连接，其外圈连接于所述双列圆锥滚子轴承24的内圈中；所述双列圆锥滚子轴承24的外圈连接于所述轴承座21圆筒部的内壁上，从而所述芯轴23通过两轮毂25和双列圆锥滚子轴承24架设于所述轴承座21圆筒部的内壁上；所述两轮毂25外圈的侧端部通过螺栓和销子固定连接于所述复合性地层滚筒式刀盘1刀盘壳体12内壁的间壁上，从而将复合性地层滚筒式刀盘1固定连接在所述刀盘驱动系统2上。所述两轮毂25内圈的外侧端盖置有轴端盖22。藉此结构，所述低速大转矩马达27驱动所述芯轴23转动，进而带动两轮毂25和所述复合性地层滚筒式刀盘1一。
18、起旋转，切削前方土体，与此同时，所述复合性地层滚筒式刀盘1的切削受力通过两轮毂25和双列圆锥滚子轴承24传递到所述轴承座21上。所述轴承座21圆筒部的外壁与所述复合性地层滚筒式刀盘1刀盘壳体12的内壁之间设置有齿型密封圈26，以达到两者间隙的密封。0018所述螺旋机出土系统3包括螺旋机和螺旋机液压驱动系统，该螺旋机由螺旋机液压驱动系统控制，并能够比例调节转速，从而达到比例控制排土量管。0019所述液压推进系统4包括若干推进油缸和液压系统，该推进油缸后侧抵靠在一整块大后靠板上，各推进油缸之间用钢板进行连接固定，该若干推进油缸由所述液压系统控说明书CN102337896ACN102337909A4。
19、/4页6制，并能实现推进系统的压力和流量控制，从而达到控制顶管机推进里程和推进速度的目的。0020整个系统由PLC可编程逻辑控制器自动控制，控制方式成熟，人机界面友好，所有控制信号实时反馈，且全部存入数据库，以便将来进行调取、分析。0021本发明的整个工作流程为刀盘驱动系统2驱动复合性地层滚筒式刀盘1开始运转，复合性地层滚筒式刀盘1带动刀具在土体里进行切削；普通刀具11进行开挖面大部分的切削工作，超挖刀具15进行开挖面周边的超挖工作，特制的摆动刀具13在接近轴承座21的支撑板处进行土体切削。当摆动刀具13运动到开挖面处时，其在所述轴承座21凸轮圈16的作用下，将摆动刀具绕销轴14摆动到刀尖向内的位置；当摆动刀具13运动离开开挖面时，其在轴承座21的斜面28的作用下，绕销轴14摆动到平行的位置。切削下来的土体经过螺旋机出土系统3排到顶管机之外，在切削排土的同时液压推进系统4将顶管机逐步往前顶进，保证正常的隧道掘进工作，然后缩回油缸，进行管片的拼接；如此循环往复，逐步向前掘进，使隧道能够顺利贯通。说明书CN102337896ACN102337909A1/3页7图1图2说明书附图CN102337896ACN102337909A2/3页8图3说明书附图CN102337896ACN102337909A3/3页9图4说明书附图CN102337896A。