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轴 向 伸 缩 式 切 削 刀 盘 在 矩 形 盾 构 机 上 的 应 用
过浩 侃 ’ 滕 延 锋 ’ 陈 根 林
1．上海市机械施工集团有限公司 上海 200072；2．中煤科工集团上海研究院 上海 200030
摘要 ：针对矩形盾构机刀盘无法在轴向上进行动作的问题，研制了一种刀盘可轴向伸缩的新型切削刀盘。新型切削刀
盘在旋转切削土体时，可同时进行轴向的伸出和缩回动作。试验证明。新型轴向伸缩式切削刀盘在矩形盾构机定位导
向、减小后推顶力和盾构机纠偏等方面具有明显效果，整个切削刀盘具有适应性强和操作简便的特点。
关键词：矩形盾构机；轴向伸缩；切削刀盘；导向；纠偏
中圈分类号：TU621 文献标志码：A DOI：10．14144／j．cnki．jzsg．2017 07．048
Application of Axial Retractable Cutter Disk to
Rectangular Shield M achine
GUO Haokan TENG Yanfeng’ CHEN Genlin
1．Shanghai Mechanized Construction Group Co．，I_td．，Shanghai 200072 China；
2．China Coal Technology&Engineering Group Shanghai Research Institute．Shanghai 200030，China
1 研 究 背 景
在矩形盾构机的刀盘设计中，为了实现最大范围内对
土体进行切削，减少切削盲区的目的，普遍采用 了多刀盘
布置形式 (图1)，在图1中，6个刀盘分前后布置在切削断
面上，切 削面积有部分重叠，最火限度地实现 了对土体切
削的 目标”。l。
图1 多刀盘布置方案
在刀盘驱动系统的设计 中，普遍采用了多个小齿轮驱
动一个大齿轮的驱动方式 (图2)，在图2中，切削刀盘 、
主轴和大齿轮采用刚接，上述结构通过轴承固定在盾构机
的胸板上 。大齿轮 由3个小齿轮进行驱动，每个小齿轮 由
单独 的电机和减速器驱动 。动力经过小齿轮和大齿轮，最
终传递至切削刀盘 上，从而实现对土体 的切削作用。 上述
驱动系统在轴向是 同定的，即切削刀盘无法在轴 向进行动
作 。
主
减速器
图2 现有刀盘的驱动系统
现有 的轴 向固定式切削刀盘在应用 中有许 多不便 之
处：
1)对矩形盾构本体无纠偏功能。矩形盾构在施工过
程 中，容易发生盾构本体偏离预定设计轴线 的问题 。由于
矩 形盾构断面的特殊性，故矩形盾构的纠偏要难于 圆形盾
构。
2)轴向固定式刀盘无超前地质探测功能。在矩形盾构
推进过程中，需要及时了解前方土体的地质特点，以便及
时采取相应的措施，避免发生工程事故。装备轴 向固定式
刀盘的盾构机需要装备专门的前方土体探测装置 ，才能预
先对固定式刀盘进行更换或进行其他处理 ，对设备使用和
造价都有不利影响。
2 轴 向伸 缩 式 切 削 刀 盘
为了解决轴 向固定式切削刀盘在应用中产生的问题，
本文提 出了一种新型的轴向伸缩式切削刀盘 (图3)。
新型 刀盘 的切 削部 分与 现 有 的刀盘 系 统相 同，驱
动 系统为 了实现轴 向移动 ，在设计上做 了相应的调整 ：
1)刀盘主轴和轴承之间增加了滑套装置，主轴可以在
建筑麓工·靖39卷·第7嗣 05日
过浩侃 滕延锋 陈根林： 轴向伸缩式切削刀盘在矩形盾构机上的应用
图3 轴向伸缩式刀盘驱动系统 (未伸出状态 )
滑套内进行滑动。
2)为了使刀盘在旋转的同时可以轴向移动，大齿轮和
刀盘主轴不再进行刚接，而是采用 了花键形式进行扭矩的
传递 ，花键与刀盘主轴进行刚接 ，花键可 以在键槽 内进行
轴 向移动。
3)轴向移动的动力来自于驱动系统后部的液压油缸，
液压油缸的活塞与刀盘主轴进行刚接 ，而液压油缸 的简体
固定不变 。未伸 出时，油缸活塞在油缸简体 的后部 。当需
要进行轴向伸 出时，切削刀盘的主轴在活塞 的带动下，通
过花键
轴向伸缩式切削刀盘在矩形盾构机上的应用（论文）.pdf
