CN103437775B - 一种开敞式全断面岩石掘进机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种开敞式全断面岩石掘进机，包括刀盘（14）、护盾（15）、驱动组件（16）、主梁（17）、推进油缸（18）和支撑靴及鞍架系统（19），主梁（17）包括主梁一（2）、主梁二（6）、后支撑（9）和导轨（7）；主梁一（2）、主梁二（6）和后支撑（9）之间通过螺栓连接。本发明降低了主梁上部平面高度，扩大了主梁上部工作空间，并且在同等载荷情况下，本发明降低了主梁截面的应力，提高了主梁抵抗弯矩和转矩的能力。

Description

一种开敞式全断面岩石掘进机
技术领域
本发明涉及机械设备领域，尤其涉及一种开敞式全断面岩石掘进机。
背景技术
全断面岩石隧道掘进机（TBM）是一种集机械、电子、液压、激光等技术于一体的大型隧道掘进装备，在山岭隧道及城市地铁的建设中发挥着重要作用。根据TBM的工作原理和结构形式，TBM包括护盾式TBM和开敞式TBM两种，开敞式TBM也称主梁式TBM。开敞式TBM主要由刀盘、护盾、驱动组件、主梁、推进及支撑靴系统和其他辅助系统等结构组成。主梁作为开敞式TBM的关键部件，其主要功能为传递刀盘旋转开挖岩壁产生的转矩和整机前进的推力，同时也为支撑靴系统前后移动提供导向和承受支撑靴系统的重力载荷，因此主梁的结构形式、强度和刚度直接决定了TBM整机的工作可靠性。根据主梁的受载状态，主梁一般设计为钢板焊接的箱形结构。根据支撑靴系统的结构布置位置，传统的主梁主要包括两种：一种为支撑靴系统和主梁沿垂直方向上下布置，两者交叉但互不干涉；另一种为主梁从支撑靴系统的内部通过，支撑靴系统沿主梁外表面设置的导轨前后滑动。
现有技术中存在以下缺陷，第一种结构对隧道垂直方向的空间占用较大，而隧道垂直方向的空间正是工人的工作空间，因此这种结构不利于工人工作和物料输送，对设备的工作效率影响较大；第二种结构虽然增大了工作空间，但由于主梁和支撑靴系统通过导轨连为一体，使得主梁沿水平和垂直方向无移动自由度，整机设备无法在掘进的过程中完成调向功能，且这种形式结构复杂，导轨磨损后整机振动较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种开敞式全断面岩石掘进机，能够在满足功能、强度和刚度的同时，为工人工作提供较大的工作和物料输送空间，且结构简单。
为解决上述技术问题，本发明提出一种开敞式全断面岩石掘进机，包括刀盘14、护盾15、驱动组件16、主梁17、推进油缸18和支撑靴及鞍架系统19，主梁17包括主梁一2、主梁二6、后支撑9和导轨7；主梁一2、主梁二6和后支撑9之间通过螺栓连接；主梁一2包括法兰一1、箱形结构一12、入口4、推进油缸连接座3和法兰二5；主梁二6包括法兰二5、箱形结构二13、导轨7和法兰三8；后支撑9包括法兰三8、箱形结构三10和伸缩结构11；所述箱形结构二13中部设置有开口，在箱形结构二13的中部开口位置处，箱形结构二13分为上下两个箱体；所述支撑靴及鞍架系统19从箱形结构二13的开口位置通过，并与主梁二6上安装的导轨7相连，支撑靴及鞍架系统19沿导轨7具有一定行程的轴向运动位移；所述导轨7通过螺栓与箱形结构二13连接在一起；所述箱形结构三10和伸缩结构11通过油缸连接在一起，伸缩结构11能够沿箱形结构三10的下端实现一定行程的运动位移。
所述法兰一1、入口4、推进油缸连接座3和法兰二5均与箱形结构一12焊接在一起。
所述箱形结构一12、箱形结构二13和箱形结构三10均是由预定厚度的钢板拼焊而成。
所述主梁二6的中部设置有开口位置，所述支撑靴及鞍架系统19从主梁二6的中部开口位置穿过。
与现有技术相比，本发明通过设置的主梁一、主梁二、后支撑和导轨，使得支撑靴系统从主梁的中部通过，降低了主梁上部平面高度，扩大了主梁上部工作空间，并且在同等载荷情况下，本发明降低了主梁截面的应力，提高了主梁抵抗弯矩和转矩的能力。
附图说明
图1是本发明的整体安装结构示意图；
图2是图1沿A-A线的剖视图；
图3是图1沿B-B线的剖视图；
图4是本发明主梁的结构示意图；
图5是图4的俯视结构示意图；
图6是图4的E向结构示意图；
图7是图4沿F-F线的剖视图；
图8是图4沿C-C线的剖视图；
图9是图4的D向结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供的一种开敞式全断面岩石掘进机，包括刀盘14、护盾15、驱动组件16、主梁17、推进油缸18和支撑靴及鞍架系统19。主梁17包括主梁一2、主梁二6、后支撑9和导轨7；主梁一2、主梁二6和后支撑9之间通过螺栓连接；主梁一2包括法兰一1、箱形结构一12、入口4、推进油缸连接座3和法兰二5；主梁二6包括法兰二5、箱形结构二13、导轨7和法兰三8；后支撑9包括法兰三8、箱形结构三10和伸缩结构11；箱形结构二13中部设置有开口，在箱形结构二13的中部开口位置处，箱形结构二13分为上下两个箱体；支撑靴及鞍架系统19从箱形结构二13的开口位置通过，并与主梁二6上安装的导轨7相连，支撑靴及鞍架系统19沿导轨7具有一定行程的轴向运动位移；导轨7通过螺栓与箱形结构二13连接在一起；箱形结构三10和伸缩结构11通过油缸连接在一起，伸缩结构11能够沿箱形结构三10的下端实现一定行程的运动位移。法兰一1、入口4、推进油缸连接座3和法兰二5均与箱形结构一12焊接在一起。箱形结构一12、箱形结构二13和箱形结构三10均是由预定厚度的钢板拼焊而成。主梁二6的中部设置有开口位置，支撑靴及鞍架系统19从主梁二6的中部开口位置穿过。
使用钢板拼焊制作箱形结构一12、箱形结构二13和箱形结构三10，其中箱型结构一12如图6和图7剖面线所示，为一焊接而成的矩形截面梁，在该梁的左右两侧分别焊接推进油缸连接座3，上下两侧分别焊接入口4，最终形成一个两端开口的箱型结构一12，箱型结构二13如图3和图8剖面线所示，为一焊接而成的矩形截面梁，在该梁的水平方向设置有矩形通道，在矩形通道的上下位置分别设置导轨7的安装座，最终形成一个两端开口的箱型结构二13，箱型结构三10如图9和图3右端所示，为一焊接而成的矩形截面梁，该截面梁为T形设计，T形的下部分为两个相同截面的矩形结构，T形的上部两端开口，下部尾端开口，该步骤完成，在箱形结构一12的两端焊接法兰一1和法兰二5，完成主梁一2的制作；在箱形结构二13的两端焊接法兰二5和法兰三8，完成主梁二6的制作；在箱形结构三10的左端焊接法兰三8，并用油缸与伸缩结构11连接，完成后支撑9的制作；将主梁一2、主梁二6和后支撑9用高强度螺栓连接；将导轨7与主梁二6的预留位置用螺栓连接，由此完成了主梁17结构的组装。
然后按照图1，根据组装工艺顺序将支撑靴及鞍架系统19从主梁二6的中部开口位置通过，并与主梁二6上安装的导轨7相连，安装推进油缸，在推进油缸18的伸缩作用下，支撑靴及鞍架系统19沿主梁二6的导轨7，在主梁二6的开口空间内，实现轴向一定行程的运动。工作人员在主梁17的上部平面工作，该平面距离隧道开挖轮廓有较大的垂直高度，增大了工作人员的活动空间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种开敞式全断面岩石掘进机，包括刀盘（14）、护盾（15）、驱动组件（16）、主梁（17）、推进油缸（18）和支撑靴及鞍架系统（19），其特征在于：主梁（17）包括主梁一（2）、主梁二（6）、后支撑（9）和导轨（7）；主梁一（2）、主梁二（6）和后支撑（9）之间通过螺栓连接；主梁一（2）包括法兰一（1）、箱形结构一（12）、入口（4）、推进油缸连接座（3）和法兰二（5）；主梁二（6）包括法兰二（5）、箱形结构二（13）、导轨（7）和法兰三（8）；后支撑（9）包括法兰三（8）、箱形结构三（10）和伸缩结构（11）；所述箱形结构二（13）中部设置有开口，在箱形结构二（13）的中部开口位置处，箱形结构二（13）分为上下两个箱体；所述支撑靴及鞍架系统（19）从箱形结构二（13）的开口位置通过，并与主梁二（6）上安装的导轨（7）相连，支撑靴及鞍架系统（19）沿导轨（7）具有一定行程的轴向运动位移；所述导轨（7）通过螺栓与箱形结构二（13）连接在一起；所述箱形结构三（10）和伸缩结构（11）通过油缸连接在一起，伸缩结构（11）能够沿箱形结构三（10）的下端实现一定行程的运动位移。
2.根据权利要求1所述的开敞式全断面岩石掘进机，其特征在于：所述法兰一（1）、入口（4）、推进油缸连接座（3）和法兰二（5）均与箱形结构一（12）焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的开敞式全断面岩石掘进机，其特征在于：所述箱形结构一（12）、箱形结构二（13）和箱形结构三（10）均是由预定厚度的钢板拼焊而成。
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