一种轴承密封结构的隧道掘进机滚刀总成的制作方法

1.本实用新型涉及一种轴承密封结构的隧道掘进机滚刀总成，属隧道掘进机械技术领域。


背景技术：

2.隧道挖掘机是目前国际上最先进的隧道施工机械之一，适合深埋、长距离隧道的施工，挖掘机在隧道施工过程中，刀具是保证隧道掘进机掘进效率的关键性控制部位，一旦刀具的密封结构损坏、以及超过轴承的额定承载力，将会造成刀具的大批量报废，给隧道的掘进施工造成困难，甚至直接影响到人员、设备的安全。
3.如图7和图8所示为现有技术的掘进机滚刀结构示意图，包括现有技术掘进机滚刀为上端盖、下端盖及刀轴三部分，刀轴采用分体式刀轴结构；由于上、下端盖的尺寸所限，现有常规技术只能采用m16螺栓将滚刀连接到滚刀刀箱上，难于实现大推力、高转速的隧道掘进需求。现有掘进机滚刀总成的密封结构如图5所示，其浮动密封结构为两套骨架14和两套0 型圈15。
4.现在的技术只适宜软土地层的掘进，不适宜强度在60mpa以上的硬岩地层内掘进，否则将会造成密封损坏或轴承碎裂；另外，现有隧道掘进机滚刀比较单薄，其内部空间只允许使用m16的安装螺栓10进行安装，不能够实现大推力、高转速的隧道掘进需求。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是，本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种轴承密封结构的隧道掘进机滚刀总成。
6.本实用新型实现的技术方案如下，一种轴承密封结构的隧道掘进机滚刀总成，包括上端盖、下端盖、滚刀刀圈、滚刀刀毂、轴承结构、轴承隔离环、密封结构和厚度调节板。
7.所述滚刀刀毂内径位置装配轴承外圈，外径装配滚刀刀圈；轴承外圈内径安装密封结构和轴承内圈；所述滚刀总成取消了原有技术刀毂的密封腔结构和刀轴结构，上下端盖加厚后连成一体，形成了两个相对的t形端盖并直接通过螺栓连接；并在上下端盖的径向一端设有 m20螺纹孔，滚刀总成通过m20螺栓连接到滚刀刀箱上。
8.所述轴承结构包括轴承外圈、轴承内圈、密封结构和滚柱；所述轴承外圈包括与端盖接触的密封圈，轴承外圈代替原有技术刀毂的浮动密封，既满足常规轴承外圈的功能要求、又在尺寸上满足单浮动密封的动环结构需求性能的需求。
9.所述密封结构为骨架和o型圈，所述骨架和o型圈为单件，密封结构安装在轴承外圈与端盖的接触面处；所述滚刀总成采用适应所述轴承结构的上端盖和下端盖进行螺栓连接；所述密封结构分别安装在上端盖与轴承的连接处、下端盖与轴承的连接处；两个轴承内圈之间设有轴承隔离环。
10.所述轴承结构的轴承外圈与所述密封结构，形成特有的密封结构环境和轴承受力要求。
11.滚刀总成取消了原有技术中刀毂的密封腔结构和刀轴结构，上下端盖加厚后连成一体，形成了两个相对的t形端盖并直接通过螺栓连接；并在上下端盖的径向一端设有m20螺纹孔，滚刀总成通过m20螺栓连接到滚刀刀箱上。
12.所述滚刀总成结构取消现有技术的分体式刀轴结构，使得滚刀总成的结构更加紧密、其所承受的载荷更大。
13.所述滚刀总成在上端盖及下端盖上分别增加厚度调节板，使滚刀在保证密封结构及轴承受力结构以后，能满足滚刀在刀箱上的安装精度需求。
14.所述滚刀刀毂，其内径位置装配轴承外圈，外径装配滚刀刀圈，左上方设有装配刀圈卡环的卡槽。
15.所述滚刀刀圈与滚刀刀毂采用过盈配合。
16.本实用新型的有益效果是，本实用新型滚刀采用比常规技术的m16螺栓更强硬的m20 螺栓连接到滚刀刀箱上，同时具备滚刀的可更换功能，其稳定性更强、整体使用寿命更长。本实用新型的滚刀，使隧道掘进机在开挖60mpa以上硬岩、刀盘转速超过2.5rpm、隧道掘进机推力超过1000吨时，具有优良的破岩效果，符合隧道掘进机的掘进要求。并且在隧道掘进机掘进时，有效的杜绝了现有滚刀因密封结构、滚刀轴承载荷不足、m16螺栓太小容易断裂导致的刀箱变形、锁具震动脱落、滚刀掉落等现象，有效避免了因滚刀总成的问题导致隧道掘进机刀盘故障、刀盘磨损、隧道施工停工等现象。
17.本实用新型采用的轴承结构和密封结构，不仅适用隧道掘进机在软土地层内的掘进，在硬岩且强度达到60mpa以上时，也能满足隧道掘进机对滚刀的使用要求，破岩效果好、滚刀使用寿命长。能在隧道掘进机液压千斤顶向前推进的同时，隧道掘进机的刀盘旋转，进行隧道岩土的开挖。
附图说明
18.图1是隧道掘进机滚刀总成剖面图；
19.图2是隧道掘进机滚刀总成正面图；
20.图3是滚刀密封及轴承结构配合图；
21.图4是滚刀上端盖及下端盖配合图；
22.图5为现有技术轴承浮动密封结构示意图；
23.图6是滚刀厚度调节板结构图；
24.图7是现有技术掘进机滚刀结构示意图；
25.图8为图7现有技术掘进机滚刀结构的剖视图；
26.图中：1为滚刀刀圈；2为滚刀刀毂；3为下端盖；4为上端盖；5为密封结构；6为轴承外圈；7为轴承内圈；8为轴承隔离环；9为螺栓孔；10为厚度调节板螺丝；11为厚度调节板；12为取消刀毂密封腔；13为m20螺栓；14为骨架；15为o型圈；101为滚刀刀轴；102 为下端盖(现有技术的)；103为刀毂；104为上端盖(现有技术的)；105为压缩环；106为刀具锁紧环；107为刀具轴承；108为刀具密封腔；109为滚刀轴螺母；110为m16安装螺栓； 111、112、113为o型密封圈。
具体实施方式
27.本实用新型的具体实施方式如图所示。
28.如图1所示为本实施例隧道掘进机滚刀总成剖面图，图2为本实施例隧道掘进机滚刀总成正面图。
29.本实施例隧道掘进机滚刀总成，它包括滚刀刀圈1；滚刀刀毂2；下端盖3；上端盖4；密封结构5；轴承外圈6；轴承内圈7；轴承隔离环8；螺栓孔9；厚度调节板螺丝10；厚度调节板11；取消刀毂密封腔12；m20螺栓13。
30.如图3和图4所示，本实施例滚刀总成的轴承结构包括轴承外圈6、轴承内圈7、密封结构5和滚柱；所述密封结构为骨架和o型圈，所述骨架和o型圈为单件；所述滚刀总成采用适应所述轴承结构的上端盖4和下端盖3进行螺栓连接；所述密封结构分别安装在上端盖4 与轴承的连接处、下端盖3与轴承外圈6的连接处；两个轴承内圈7之间设有轴承隔离环8。
31.因隧道掘进机在60mpa以上硬岩地层里进行掘进时，滚刀的轴承不足以支撑超过1000 吨推力，即平均每把滚刀总成超过19吨的载荷。因此，本实施例的滚刀总成将轴承外圈6加厚，使其强度提升，满足载荷提升的要求；同时轴承外圈6进行特殊加工和工艺处理与密封的油膜接触面持平，达到与密封结构5的骨架之间在转动摩擦时形成油膜，起到更好的密封效果；同时对密封结构5的密封橡胶圈进行材质和尺寸进行变更，起到更好的缓震与隔离岩石、泥沙和土的效果。
32.由于本实施例滚刀总成采用了上端盖4和下端盖3的特殊设计，取消了现有常规技术的刀轴，因此使得其受力结构更均衡稳定；同时，节约了滚刀的内部空间，满足了加大端盖尺寸同时提升m16螺栓至m20螺栓的要求，为滚刀总成在刀箱上的链接提供更强的保障；再通过调节轴承隔离环8的厚度以满足合适的轴承游隙(启动扭矩)后，通过密封结构5的密封橡胶圈的材质及尺寸性能满足密封性要求；再通过厚度调节板螺丝10及厚度调节板11的厚度调节来满足整体滚刀总成的安装需求，如图6所示。从而达到了提高滚刀的载荷要求、密封性要求、装配要求、滚刀总成的安装要求、滚刀总成的整体受力要求等。
33.采用本实施例滚刀总成以后，因选用m20螺栓13、厚度调节板螺丝10和厚度调节板11 结构，满足了刀箱和锁具对刀具的安装稳定性要求；上端盖4和下端盖3的设计取消了现有常规技术的刀轴结构，同时轴承外圈6和取消刀毂密封腔12，使得刀具本身的载荷满足了盾构施工的需求；密封结构5和轴承外圈6，满足了滚刀总成的密封性能要求。
34.在满足设计对隧道掘进机的推力、转速、扭矩等要求后，再通过调节滚刀刀圈1的刀圈形式、刀圈的破岩楔形角、刀圈硬度、刀圈韧性、刀圈的抗冲击性能(akv)等，进而达到整体寿命提高90％，提高了隧道掘进工程的经济效益和设备、人员的施工安全。
35.本实施例滚刀总成选用定制的轴承外圈、选用定制的浮动密封，刀毂取消了现有技术的密封腔，同时在满足滚刀总成密封性要求的同时，使得滚刀总成内部的空间更为节约，为加强上下端盖的厚度提供保障。
36.本实施例滚刀采用m20螺栓，使得滚刀更好的固定在刀箱上。
37.本实施例的滚刀总成，在上端盖及下端盖上分别增加厚度调节板，使得滚刀在保证了密封结构及轴承受力结构以后，同时满足滚刀的安装精度需求。
38.本实施例滚刀总成简单实用，在岩层强度60mpa以上硬岩地层、刀盘转速2.5rpm且推力1000吨以上推力时，隧道掘进机可正常推进。可避免因锁具问题导致的螺栓断裂、锁具
震动脱落导致的滚刀异常报废问题，进而引起的刀盘磨损、隧道掘进施工停工、人员换刀风险加大等问题，减小整体隧道掘进施工风险及施工成本，具备广泛的推广意义。