外径从动可变刀盘及变径方法与流程

1.本发明涉及一种可变径刀盘及变径方法，具体讲是一种外径从动可变刀盘及变径方法，属于盾构设备领域。


背景技术：

2.小型掘进机(顶管机)常规配置的刀盘，其外径通常都是大于掘进机机身的外径，加上小型掘进机自身结构紧凑、空间有限，在实际掘进过程中难以实现人工进入机身到刀盘工作区域对刀盘的刀具磨损状况进行检查、更换磨损刀具或检修保养等工作。现有的掘进机因刀盘外径大于机身外径，其在发生损坏或故障等情况下无法进行回退维修，给实际施工过程中带来了诸多不便和资源的浪费。此外，由于现有技术中顶管机的刀盘外径大于机身外径施工结束后无法进行直接回退，掘进工作完成后通常需要在顶管机刀盘对应的位置另行打接收井进行回收，其不仅增加施工难度，而且加大了工程资金的投入和浪费。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种能根据需要快速变换外径的可变径刀盘及变径方法。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供的外径从动可变刀盘，包括主动盘、从动盘、多组沿从动盘周向均布的刀具和与刀具数量相对应的刀具转动限位机构；
5.所述主动盘与从动盘间隔且同轴安装在同一传动轴上，所述从动盘与传动轴之间安装轴承单元，主动盘与传动轴固定连接；
6.所述主动盘与从动盘之间设有传动机构，主动盘的直径小于从动盘；
7.所述刀具转动限位机构的一端穿过从动盘并连接刀具，另一端与主动盘活动连接；所述主动盘通过刀具转动限位机构控制刀具向外展开或向内收缩并限位；
8.当所述刀具呈向外展开状态时，多组刀具的外沿之间形成的圆形直径大于从动盘的直径；
9.当所述刀具呈向内收缩状态时，多组刀具的外沿之间形成的圆形直径等于或小于从动盘的直径。
10.本发明中，所述刀具转动限位机构包括刀具连杆、拨块、限位块和限位点；所述刀具连杆的前端穿过从动盘连接刀具，后端连接拨块；所述拨块插入主动盘上位置相对应的凹形豁口内；
11.所述限位点为4个，固定于从动盘上，沿刀具连杆的周向均匀分布呈四角状；
12.所述限位块位于4个限位点内，与刀具连杆固连；限位块的长度大于任意对角两个限位点之间的距离。
13.本发明中，所述传动机构包括与主动盘固连的主动盘传动腹板和与从动盘固连的从动盘传动腹板，所述主动盘传动腹板和从动盘传动腹板均为至少2条沿周向均布的传动条板；
14.所述主动盘传动腹板与从动盘传动腹板相互错开设置；
15.当所述从动盘传动腹板的传动条板与主动盘传动腹板上的传动条板呈贴合状态时，主动盘带动从动盘整体转动。
16.本发明还提供了上述外径从动可变刀盘的变径方法：当主动盘逆时针旋转，通过刀具转动限位机构带动刀具向外转动到限位位置,刀盘外径从动变大，刀盘被固定；同时，主动盘通过传动机构带动从动盘整体旋转进行工作；
17.当主动盘顺时针旋转，通过刀具转动限位机构带动刀具向内转动到限位位置,刀盘外径从动变小。
18.本发明的有益效果在于：(1)通过主刀盘正、反方向的旋转传动可以使得刀盘外径根据实际施工或检修需要实现从动可变；当掘进施工时可以使刀盘外径变大，当进行刀具更换或其他检修保养时使刀盘外径变小至小于机身外径，进而能够实现顶管机的快速收回，从而满足检查或者更换磨损刀具的要求；(2)由于刀盘外径从动可变小，从而为顶管机刀盘的回收提供可行方案，顶管机能够实现按原有路径回退回收利用，无须另打接收井进行回收，可以大大减少施工成本和施工工期；并且可以在掘进的中途回退刀盘，以检查、维护硬岩刀盘或者回收刀盘。(3)刀具连杆的前端穿过从动盘连接刀具，后端连接插入主动盘上位置相对应的凹形豁口，可以在不增加额外动力的情况下，使用刀盘可以方便地进行变径；限位块与限位点的配合，不仅可以精准地的控制刀盘变径幅度，还保证本身结构的紧凑，以适应顶管机的推广应用；(5)主动盘传动腹板与从动盘传动腹板上的对应传动条相互错开设置，可以便于根据需要实时控制主动盘与从动盘之间的位置关系，以满足不同的施工场景；而且传动机构结构简单，易于实现。
附图说明
19.图1为本发明外径从动可变刀盘结构示意图；
20.图2为外径从动可变刀盘的刀具张开状态图；
21.图3为外径从动可变刀盘的刀具自由状态图；
22.图4外径从动可变刀盘的刀具收回状态图；
23.图5外径从动可变刀盘部分结构装配示意图。
24.图中，1-从动盘，2-主动盘，3-刀具，4-传动轴，5-支撑座，6-外套管，7-支撑筋板，8-第二端盖，9-密封圈，10-第二轴承，11-第一轴承，12-隔圈，13-主动盘传动腹板，14-从动盘传动腹板，15-刀具连杆，16-拨块，17-轴承端盖，18-轴承防尘盖，19-限位块，20-限位点，21-凹形豁口，22-传动条板。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
26.如图1至5示，本发明的外径从动可变刀盘包括从动盘1、主动盘2和刀具3，从动盘1和主动盘2同轴安装在顶管机的传动轴4上，主动盘2位于从动盘1后方。传动轴4通过第二轴承10安装在支撑座5在上，支撑座5固定在外套管6内。从动盘1、主动盘2和刀具3均伸出外套管6外。主动盘2与传动轴4之间连接支撑筋板7。支撑座5的两端分别安装第二端盖8，第二端盖8与传动轴4连接处设有密封圈9。
27.从动盘1通过第一轴承11安装在传动轴4上，主动盘2与传动轴4固定连接。从动盘1和主动盘2之间设有隔圈12，隔圈12套装在传动轴4上。第一轴承11支撑着从动盘1。
28.主动盘2的直径小于从动盘1。主动盘2前端面安装主动盘传动腹板13，从动盘1的后端面安装从动盘传动腹板14。主动盘传动腹板13和从动盘传动腹板14均为4条呈周向均布的传动条板22。主动盘传动腹板13上的传动条板22和从动盘传动腹板14上的传动条板22相互错开设置，当主动盘传动腹板13上的传动条板22和从动盘传动腹板14上的传动条板22相贴合时，主动盘2带动从动盘1转动。
29.在本实施例中，主动盘传动腹板13和从动盘传动腹板14上的传动条板22均为两对，共4条。在实际使用过程中，传动条板22的数量可以根据实际需要结合需要的刀具3角度进行合理地调整。
30.在本实施例中，刀具3为两个，对称设置于从动盘1的前端面处。从动盘1上对称开的一对通孔，刀具连杆15的前端穿过从动盘1上的通孔然后与刀具3固定连接。刀具连杆15的后端连接拨块16。从刀盘1的对称位置开有一对凹形豁口21，拨块16分别插入凹形豁口21内。这样主动盘2转动时，带动拨块16经刀具连杆15驱动刀具3的旋转，实现刀具3的变径。
31.在从动盘1的后端面上通孔的周向间隔均匀分布4个呈四角状的限位点20。限位块19为长条状，与刀具连杆15固定连接，可随着刀具连杆15转动。限位块19的长度应该大于任意对角两个限位点20之间的距离，这样才能与限位点20接触实现限位。
32.限位块19位于4个限位点20形成的空间内，相对角的两个限位点20分别对限位块19进行限位，限制刀具连杆15的转动，进而控制了刀具3的展开或收缩位置。
33.在实际使用中，刀具3为的数量可以多于2个，刀具3沿从动盘1的前端面处周向均布结构。同样，刀具连杆17及拨块16的数量应进行相应地调整。
34.第一轴承11外侧安装轴承端盖17，轴承端盖17用于对第一轴承11进行限位。轴承端盖17的外周设置轴承防尘盖18，以防止在掘进过程中灰尘进入第一轴承11。
35.本发明的外径从动可变刀盘中刀盘变径方法如下：
36.如图2所示，当外径从动可变刀盘处于工作状态时，主动盘2逆时针旋转时，通过拨块16拨动刀具连杆15带动刀具3绕连杆15的轴线顺时针转，运动到一限位点位置后限位块19被限位点20机械限位，进而限制住刀具连杆15的转动,此时两个刀具3最外沿之间的距离(即两个刀具3外沿形成的圆形)大于外套管6外径，刀盘被固定住同时主动盘传动腹板13与从动盘传动腹板14贴合，主动盘2推动从动盘1整体旋转工作。
37.如图3所示，当外径从动可变刀盘在自由状态时，刀具3可以在从动盘1上限位点20的机械限位结构下进行一定角度范围内的转动，此时刀具3不进行掘进工作。
38.如图4所示，当外径从动可变刀盘处于回收状态时，主动盘2顺时针旋转时，经拨块16拨动刀具连杆15带动刀具3连杆15的轴线反时针转，运动到一限位点位置后限位块19被限位点20机械限位，进而限制住刀具连杆15的转动，刀具3被固定，此时刀具3直径小于外套管6内径，从而可以从外套管6中将刀具3整体拉出。
39.通过上述操作可以方便地在掘进过程中对刀盘进行变径从而使刀盘回退以检查、维护或者回收所述的外径从动可变刀盘。通过对刀盘结构优化改变，用于装有外径从动可变刀盘设备掘进到特定距离需要按原有路径回退的场合，解决刀盘外径从动可变的技术问题。
40.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。