CN102278118B - 挖掘装置 - Google Patents

Abstract

一种挖掘装置，属于盾构机设备技术领域，包括铲斗等，铲斗后侧上、下端分别通过销轴与铲斗油缸前端及铲斗回转臂前端铰接，动臂和动臂油缸后端分别通过销轴与回转机座铰接，动臂油缸前端通过销轴与动臂下端铰接，铲斗油缸后端通过销轴与法兰盘前端铰接，铲斗回转臂后端与法兰盘前侧面焊接，法兰盘与铲斗回转装置通过螺栓连接，铲斗回转装置后端与伸缩导杆前端连接，动臂和伸缩导杆均为管体，伸缩导杆和伸缩导杆油缸均位于动臂内腔，伸缩导杆油缸前端通过销轴与伸缩导杆铰接，伸缩导杆油缸后端通过销轴与动臂后端铰接。本发明可以实现铲斗各个方向挖掘、操作灵活、结构简单紧凑、占用体积小且挖掘的隧道形状最贴近圆形。

Description

挖掘装置

技术领域

本发明涉及挖掘隧道用的盾构机上的设备，具体说涉及一种挖掘装置。

背景技术

盾构机是一种集机、电、液、激光、传感、测量、控制、信息、计算机等技术为一体专用于地下隧道工程施工的技术密集型重大工程装备，具有开挖掘削土体、渣土输送、隧道衬砌拼装、测量导向纠偏等功能，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道等工程领域。开挖掘削土体就是挖掘装置的工作环节，目前挖掘装置仅为正铲挖掘或反铲挖掘，如图1所示，专利CN201546246U公开了“一种挖掘装载机用的新型挖掘机构”包括大臂1’、大臂油缸2’、中臂3’、中臂油缸4’、小臂5’、小臂油缸6’、铲斗7’、铲斗油缸8’和回转机座9’，大臂1’和大臂油缸2’的后端分别与回转机座9’通过销轴铰接，大臂油缸2’的前端通过销轴与大臂1’的下表面下端铰接，小臂5’的前端通过销轴与铲斗7’的后侧下端铰接，铲斗7’的后侧上端通过销轴与铲斗油缸8’的前端铰接，小臂5’的上表面上端通过销轴与铲斗油缸8’的后端铰接，小臂5’的后端与大臂1’的前端分别通过销轴与中臂3’的前后两端铰接，小臂油缸6’的前后两端分别通过销轴与小臂5’的下表面下端和中臂3’的下表面下端铰接，中臂油缸4’的前后两端分别通过销轴与大臂1’和中臂3’铰接。使用时，通过大臂油缸2’伸缩使大臂1’绕回转机座9’上下运动；中臂油缸4’伸缩使中臂3’上下运动；小臂油缸6’伸缩使小臂5’上下运动；铲斗油缸8’伸缩使铲斗7’动作，从而完成反铲过程中铲斗需要旋转的各种角度，但是该挖掘机构只能进行反铲作业，其挖掘曲线单一，且采用上述连杆机构控制铲斗动作，虽然这种设计可以增大铲斗的转角，但其挖掘力却会下降，并且该连杆机构体积很大，在控制铲斗7’动作时容易受到隧道挖掘空间的限制操作不灵活。

发明内容

本发明的目的是提供一种挖掘装置，其可以实现铲斗各个方向挖掘、操作灵活、结构简单紧凑、占用体积小且挖掘的隧道形状最贴近圆形。

为了实现上述方案，本发明的技术解决方案为：一种挖掘装置，包括铲斗、铲斗油缸、铲斗回转臂、动臂、动臂油缸和回转座，所述铲斗的后侧上端通过销轴与铲斗油缸的前端铰接，所述铲斗的后侧下端通过销轴与铲斗回转臂的前端铰接，所述动臂和动臂油缸的后端分别通过销轴与所述回转机座铰接，所述动臂油缸的前端通过销轴与动臂的下端铰接，其中还包括铲斗回转装置、伸缩导杆及伸缩导杆油缸，所述铲斗油缸的后端通过销轴与一法兰盘的前端铰接，所述铲斗回转臂的后端与所述法兰盘的前侧面焊接，所述法兰盘与所述铲斗回转装置通过螺栓固定连接，所述铲斗回转装置的后端与伸缩导杆的前端固定连接，所述动臂和伸缩导杆均为管体，所述伸缩导杆和伸缩导杆油缸均位于所述动臂的内腔，所述伸缩导杆油缸的前端通过销轴与所述伸缩导杆铰接，所述伸缩导杆油缸的后端通过销轴与动臂后端铰接。

本发明挖掘装置，其中所述铲斗回转装置包括内齿式回转支承、回转油缸和外齿轮，所述回转油缸包括转轴和缸体，所述转轴的前部伸出所述缸体的内腔，所述转轴的前端安装有外齿轮，所述转轴的前端穿过回转支承的中心，且所述外齿轮与所述回转支承的内齿圈啮合，所述回转支承的外圈法兰通过螺栓与所述缸体的前侧法兰连接，所述伸缩导杆的前端设有法兰，所述法兰与所述缸体的后侧法兰通过螺栓连接。

本发明挖掘装置，其中还包括保护铲斗油缸的保护罩，所述保护罩由位于上部的遮挡板和位于下部的焊接板构成，所述遮挡板和焊接板均为钢板，所述焊接板的下端焊接在铲斗的上表面后端，所述遮挡板位于铲斗油缸的正上方，所述遮挡板的宽度大于铲斗油缸的宽度。

本发明挖掘装置，其中所述遮挡板与焊接板垂直，所述遮挡板与所述焊接板之间设置有加强筋板。

本发明挖掘装置，其中所述动臂和伸缩导杆为圆钢管或矩形钢管。

采用上述方案后，本发明挖掘装置通过动臂油缸带动动臂，由动臂带动铲斗实现俯仰，同时通过回转油缸作用使铲斗实现正、反铲挖掘及隧道侧面挖掘，使铲斗可以在垂直于隧道各个面上进行挖掘，其能够保证铲斗油缸的推力均匀通过每一个铲齿传递到开挖面，达到对隧道内壁最贴近圆形的仿形挖掘，并且动臂和伸缩导杆均设置为管状，伸缩导杆和伸缩导杆油缸均安装于动臂内腔，伸缩导杆油缸的一端安装于伸缩导杆内腔，使得该装置结构紧凑、占用隧道体积小，操作灵活。

附图说明

图1是现有挖掘装置反铲状态的结构示意图；

图2是本发明挖掘装置反铲状态的结构示意图；

图2A是图1的A部局部放大示意图；

图3是本发明挖掘装置反铲旋转15度的结构示意图；

图4是本发明挖掘装置正铲状态的结构示意图；

图5是本发明挖掘装置的保护罩俯视结构示意图。

具体实施方式

如图2、图3所示，本发明挖掘装置包括铲斗1、铲斗油缸2、铲斗回转臂3、动臂4、动臂油缸5、回转座6、铲斗回转装置7、伸缩导杆8、伸缩导杆油缸9和保护铲斗油缸2的保护罩11。

铲斗1的后侧上端通过销轴与铲斗油缸2的前端铰接，铲斗1的后侧下端通过销轴与铲斗回转臂3的前端铰接，铲斗油缸2的后端通过销轴与法兰盘10的前端铰接，铲斗回转臂3的后端与法兰盘10的前侧面焊接。

结合图2A所示，铲斗回转装置7包括内齿式回转支承71、回转油缸72和外齿轮73，回转油缸72包括转轴721和缸体722，转轴721的前部伸出缸体722的内腔，转轴721的前端安装有外齿轮73，转轴721的前端穿过回转支承71的中心且外齿轮73与所述回转支承71的内齿圈711啮合，法兰盘10与内齿圈711通过螺栓连接固定，回转支承71的外圈法兰712通过螺栓与缸体722的前侧法兰723连接。

伸缩导杆8的前端加工有法兰81，法兰81与缸体722的后侧法兰724通过螺栓连接。伸缩导杆8为空心圆钢管或矩形钢管，伸缩导杆8的内腔垂直焊接一连接板82，连接板82通过销轴与伸缩导杆油缸9的前端铰接，将连接板82设置于伸缩导杆8的内腔，可以减小伸缩导杆与伸缩导杆油缸9的总体长度，减小该挖掘装置的占用空间，动臂4为后端封闭的空心圆钢管或矩形钢管，伸缩导杆8和伸缩导杆油缸9均位于动臂4的内腔，伸缩导杆油缸9的后端通过销轴与动臂4的后端铰接。动臂油缸5的前端通过销轴与动臂4的下端铰接，动臂4和动臂油缸5的后端分别通过销轴与回转机座6铰接。

结合图5所示，保护罩11由位于上部的遮挡板111和位于下部的焊接板112垂直焊接而成，遮挡板111与焊接板112之间焊接有加强筋板113。遮挡板111和焊接板112均为钢板，焊接板112的下端焊接在铲斗1的上表面后端，遮挡板111位于铲斗油缸11的正上方，遮挡板111的宽度大于铲斗油缸2的宽度。如图3所示，在铲斗油缸5旋转15度伸出时，由于保护罩11正好位于铲斗油缸5上方，使铲斗油缸5的活塞杆由于保护罩11的保护而不被开挖面上掉下的砂石砸伤。

结合图2所示，用该挖掘装置进行挖掘作业时，当铲斗向其前方挖掘沙石时，一般为反铲作业，动臂4在动臂油缸5的作用下实现俯仰，同时将伸缩导杆8伸出即可进行反铲挖掘，由于开挖面为垂直于水平面，且有一定埋深，当遇反铲挖掘遇到大径孤石无法在孤石上部将其挖出时，回转油缸72带动铲斗1、铲斗油缸2及铲斗回转臂3翻转180°，见图4所示，然后动臂4在动臂油缸5的作用下实现俯仰，同时将伸缩导杆8伸出即可进行正铲作业，使铲斗1从孤石底部将孤石挖出；当需要对隧道两侧壁周边进行开挖时，回转油缸72带动铲斗1、铲斗油缸2及铲斗回转臂3旋转90°，使铲斗1旋转至垂直于隧道两侧壁方向，接着动臂4在动臂油缸5的作用下实现俯仰，同时将伸缩导杆8伸出即可进行隧道侧壁的挖掘。

本发明挖掘装置具有以下优点：

(1)可实现在不同角度的位置均垂直于开挖面的挖掘动作，可以保证铲斗油缸2的推力均匀的通过每一个铲齿传递到开挖面，挖掘效果好，同时达到对隧道内壁最贴近圆形的仿形挖掘，降低因开挖不均造成的推力不均匀导致隧道偏离预定轨迹的概率；

(2)该挖掘装置将伸缩导杆8设置于动臂4的管腔内部，将伸缩导杆油缸9的一端伸入管状的伸缩导杆8内腔，使该装置结构紧凑，占用隧道的体积小，可利用有限的空间对开挖面进行最大限度的挖掘，同时伸缩导杆8和动臂4设置为管状，减小了装置整体重量、使该装置操作灵活，挖掘效率高，回转油缸5可实现低速大扭矩传动，对比现有的挖掘装置选用的液压马达加行星减速器的传动机构成本大大降低；

(3)通过回转油缸5的转动，可以使铲斗1对土体硬度略高于设计参数的地层段进行铣削挖掘。

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种挖掘装置，包括铲斗（1）、铲斗油缸（2）、铲斗回转臂（3）、动臂（4）、动臂油缸（5）和回转机座（6），所述铲斗（1）的后侧上端通过销轴与铲斗油缸（2）的前端铰接，所述铲斗（1）的后侧下端通过销轴与铲斗回转臂（3）的前端铰接，所述动臂（4）和动臂油缸（5）的后端分别通过销轴与所述回转机座（6）铰接，所述动臂油缸（5）的前端通过销轴与动臂（4）的下端铰接，其特征在于：还包括铲斗回转装置（7）、伸缩导杆（8）及伸缩导杆油缸（9），所述铲斗油缸（2）的后端通过销轴与一法兰盘（10）的前端铰接，所述铲斗回转臂（3）的后端与所述法兰盘（10）的前侧面焊接，所述法兰盘（10）与所述铲斗回转装置（7）通过螺栓固定连接，所述铲斗回转装置（7）的后端与伸缩导杆（8）的前端固定连接，所述动臂（4）和伸缩导杆（8）均为管体，所述伸缩导杆（8）和伸缩导杆油缸（9）均位于所述动臂（4）的内腔，所述伸缩导杆油缸（9）的前端通过销轴与所述伸缩导杆（8）铰接，所述伸缩导杆油缸（9）的后端通过销轴与动臂（4）后端铰接。

2.如权利要求1所述的挖掘装置，其特征在于：所述铲斗回转装置（7）包括内齿式回转支承（71）、回转油缸（72）和外齿轮（73），所述回转油缸（72）包括转轴（721）和缸体（722），所述转轴（721）的前部伸出所述缸体（722）的内腔，所述转轴（721）的前端安装有外齿轮（73），所述转轴（721）的前端穿过回转支承（71）的中心，且所述外齿轮（73）与所述回转支承（71）的内齿圈（711）啮合，所述回转支承（71）的外圈法兰（712）通过螺栓与所述缸体（722）的前侧法兰（723）连接，所述伸缩导杆（8）的前端设有法兰（81），所述法兰（81）与所述缸体（722）的后侧法兰（724）通过螺栓连接。

3. 如权利要求2所述的挖掘装置，其特征在于：还包括保护铲斗油缸（2）的保护罩（11），所述保护罩（11）由位于上部的遮挡板（111）和位于下部的焊接板（112）构成，所述遮挡板（111）和焊接板（112）均为钢板，所述焊接板（112）的下端焊接在铲斗（1）的上表面后端，所述遮挡板（111）位于铲斗油缸（11）的正上方，所述遮挡板（111）的宽度大于铲斗油缸（2）的宽度。

4. 如权利要求3所述的挖掘装置，其特征在于：所述遮挡板（111）与焊接板（112）垂直，所述遮挡板（111）与所述焊接板（112）之间设置有加强筋板（113）。

5. 如权利要求1-4之一所述的挖掘装置，其特征在于：所述动臂（4）和伸缩导杆（8）为圆钢管或矩形钢管。

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