孙相志 马俊江

本文介绍了一种在隧道施工中用于开挖隧道的掘进机刀盘中心阀块组件，论述了刀盘中心阀块组件的部件组成、设计特点以及其与刀盘、中心回转接头组件的连接方式和工作原理。实践证明作为中心回转接头和刀盘的过渡连接部件，该中心阀块组件对刀盘仿形刀的润滑和伸缩、磨损检测刀具磨损量的准确监测、刀盘泥材和泡沫注入口的顺畅工作提供有力保障。

盾构机;复合刀盘;中心阀块组件;中心阀块

盾构机是隧道施工常用工程机械设备，其通过刀盘旋转切削隧道土体实现隧道掘进开挖，刀盘旋转掘进过程中需要通过中心回转接头各接口向刀盘配备的仿形刀润滑和伸缩油路供给油脂，向刀盘上安装的磨损检测刀具进行油脂供给，向刀盘前方面板布置的泥材注入口和泡沫注入口提供渣土改良泥材和泡沫剂等辅助泥材。研究发现：一般软土刀盘可以直接通过空心管过渡连接实现中心回转接头与刀盘的连接，然后通过连接软管管路连接中心回转接头各出口穿过过渡空心管，再连接到刀盘各辐条功能接口位置。但是作为复合型刀盘，由于刀盘中心配备的是中心滚刀，无法像软土刀盘那样直接连接软管实现中心回转接头和刀盘功能接口的连接，考虑到刀盘中心滚刀的空间限制，这时需要设计一个特殊的过渡装置来连接中心回转接头和刀盘功能接口，这个特殊的过渡装置就是刀盘中心阀块组件，通过中心阀块上的各个功能孔道实现中心回转接头与刀盘功能接口的过渡连接。

刀盘中心阀块组件组成零部件如图1所示。

如图1所示，刀盘中心阀块组件主要由中心阀块、阀块连接法兰、空心管、回转接头连接法兰、各端面0型密封圈、工艺孔螺塞及各种法兰连接螺钉组成。如图所示，件1中心阀块通过件8螺钉与刀盘辐条连接并通过件8定位销軸定位，中心阀块左右边界需要保证其与刀盘滚刀辐条中心参考基准B的严格的对称度，中心阀块上下圆弧面通过刀盘滚刀辐条机加工出的安装止口定位安装，件2阀块连接法兰通过件7螺钉与件1中心阀块连接，件3空心管与件1中心阀块和件4回转接头连接法兰焊接连接，件4回转接头连接法兰需要焊后加工，并且必须要保证其与回转接头的安装止口面参考中心基准A严格的同心度和垂直度，以保证整体部件与中心回转接头的同心度，防止刀盘转动过程中刀盘与中心回转接头不同心。件4回转接头连接法兰与中心回转接头组件通过螺钉连接，各连接端面通过O型密封圈进行端面密封。

刀盘中心阀块是通过其内部的各个孔道实现油脂和辅助介质从中心回转接头连接管路输送到刀盘各种连接管路的，具体如图2、图3和图4所示。

如图2和C-C剖视图所示，中心阀块是通过其周圈的连接孔通过螺钉实现与刀盘辐条的定位，并通过定位销孔实现定位 。

如图2和图3中心阀块细节图中的放大图所示，中心阀块中心位置布置的14个孔分别为最大的6个Φ114 mm的泥材注入口用孔、6个Φ42 mm仿形刀润滑和伸缩油道用孔、2个Φ11 mm磨损检测刀具油脂通道用孔。

结合图1、图2和图4可知，中心阀块中心位置的14个功能孔，需要在刀盘滚刀辐条板端面上实现孔位对接布置，由于阀块和刀盘辐条板的空间限制，如图4中心阀块细节示意图所示，需要将这些孔通过侧面打通的工艺孔来与刀盘辐条孔道实现对接，如图4所示，B-B剖视图中可见刀盘中心阀块底部的孔道与刀盘辐条上的孔道端面需要配钻以实现精准对位，各个孔端面设计有O型密封圈安装槽，通过安装对应规格的标准O型密封圈实现结合面的密封以防止油脂和泥材、泡沫等介质泄漏，这就要求阀块的各个连接和密封端面需要有很好地光洁度，否则也会因为端面不平整光滑而导致密封效果受影响泄漏。刀盘中心阀块侧面打通的工艺孔设计成标准密封螺纹通过安装螺塞实现密封。

当盾构机正常掘进时，通过中心回转接头各孔道输入的各种油脂和泥材、泡沫等土体改良剂通过连接管路再通过阀块内部的各孔道能顺利的输送到刀盘辐条孔道，然后再通过刀盘辐条孔道输送到刀盘辐条连接的管路最终输送到目标位置，得以实现其各功能：刀盘正面配置的6个注入口（刀盘中心1个+刀盘辐条5个）能正常喷射膨润土和泡沫等土体改良剂从而改善掘进掌子面的土体和稳定掌子面不坍塌，刀盘0度和180度位置布置的两把超挖仿形刀也可以正常的伸出、缩回和润滑，刀盘正面布置的磨损检测刀具也可以正常的进行油脂压力检测。

如图3中心阀块细节示意图1中的放大图为中心阀块与图1中件3空心管的连接安装止口，以保证其准确定位焊接，从而有效保证刀盘与中心回转接头的同心度。

除了中心阀块，刀盘中心阀块组件中还有连个比较关键的零件：阀块连接法兰和回转接头连接法兰，如图5和图6所示。

如图5所示，阀块连接法兰需要钻出与刀盘中心阀块中心位置匹配的14个孔，背面需要加工出标准密封螺纹与中心回转接头管路连接。由于涉及到与阀块孔位对接，这些孔也需要与刀盘中心阀块孔配钻或制作钻模工装配钻实现精准孔对位。

如图6所示，回转接头连接法兰需要与空心管和阀块组对焊接后再进行机加工，因为法兰的止口端面需要与中心回转接头组件法兰进行对接，所以需要严格控制其安装止口相对阀块中心的垂直度和同心度以防止刀盘旋转过程中出现不同心现象损坏连接法兰延误工期。如图所示，该法兰安装止口端面设计O 型密封圈安装槽安装O型密封圈实现端面密封，所以对该端面的光洁度要求很高。

综上所述，该刀盘中心阀块组件对零件加工制作和组对焊接加工、尤其是各孔位加工配钻对位和整体组件的同心度要求都很高。也正是因为设计的高要求，才能在施工过程中正常发挥其重要的作用，相信在施工过程中该组件会为隧道掘进提供有利保障，同时也会在提高掘进效率的基础上保证施工安全。

This paper introduces a cutterhead central valve block assembly of a roadheader used for tunnel excavation in tunnel construction， and discusses the component composition and design characteristics of the cutterhead central valve block assembly and its assembly with the cutterhead and center rotary joint Connection method and working principle. Practice has proved that as the central rotary joint and cutter disc transition connecting part， the central valve block assembly lubricates and retracts the cutter disc copying knife， wear detection， accurate monitoring of tool wear， smooth work of cutter head mud and foam injection port Provide strong guarantees.

shield machine; compound cutter head; central valve block assembly; central valve block