CN103643963B

CN103643963B - 一种多功能隧道掘进机

Info

Publication number: CN103643963B
Application number: CN201310713381.3A
Authority: CN
Inventors: 李建斌; 江帅; 王琴; 王锴; 张国良
Original assignee: China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG
Current assignee: China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2033-12-23
Also published as: CN103643963A

Abstract

一种多功能隧道掘进机，包括悬臂掘进机、拱架安装机、机载锚杆钻机、机载湿喷机；拱架安装机设置在悬臂掘进机前部上方，机载锚杆钻机设置在悬臂掘进机的侧面、机载湿喷机也设置在悬臂掘进机的侧面。在隧道掘进时，采用本发明进行机械化作业，简化了钢拱架的安装过程、加快了锚杆或锚索的锚固过程、提高了混凝土的喷射质量、减少了作业人员的数量、降低了作业人员的劳动强度，该设备设计先进、结构简单、操作方便、作业效率高、安全可靠，是一种十分理想的隧道掘进设备。

Description

一种多功能隧道掘进机

技术领域

本发明属于隧道施工设备技术领域，尤其涉及一种应用于隧道施工的掘进设备，该设备具有截割、锚固、湿喷等多种功能。

背景技术

在隧道施工领域，隧道掘进机可分为全断面掘进机（TBM）和悬臂掘进机。

全断面掘进机（TBM）由于采用全机械化施工，施工速度快，安全性好，但整套设备价格昂贵，施工工艺复杂，后期运行成本较高。

悬臂掘进机在施工时利用截割头对隧道岩石进行截割，完成一个截割循环以后，将设备停机进行隧道支护工作。在支护过程中，隧道开挖断面的钢拱架安装、锚固及混凝土喷射工作均为人工作业，需要大量的作业人员长时间、高强度工作，施工安全难以保证，工程进度缓慢，难以满足施工工期要求。

综上可知，现有的隧道掘进机存在着各种各样的缺点和不足，因此，提供一种能解决上述问题的隧道掘进机成为当前隧道施工的当务之急。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有隧道掘进设备存在的问题和不足，提供一种多功能隧道掘进机，本发明作业安全性好、掘进效率高、支护时间短。

为了解决以上技术问题采用以下技术方案：一种多功能隧道掘进机，包括悬臂掘进机、拱架安装机、机载锚杆钻机、机载湿喷机；拱架安装机设置在悬臂掘进机前部上方，机载锚杆钻机设置在悬臂掘进机的侧面、机载湿喷机也设置在悬臂掘进机的侧面；所述的拱架安装机包括活动夹板、固定夹板、伸缩油缸I、回转支撑I、伸缩次臂I、伸缩主臂I、安装底座、升降油缸、第一摆动油缸；其中，活动夹板和伸缩油缸I铰接，固定夹板和回转支撑I连接，活动夹板在伸缩油缸I的作用下可沿固定夹板的滑道滑移；伸缩次臂I和伸缩主臂I之间通过液压伸缩油缸I连接，在液压伸缩油缸I作用下，伸缩次臂I可沿伸缩主臂I滑移；回转支撑I和伸缩次臂I之间通过第一摆动油缸连接，回转支撑I、第一摆动油缸可周向转动；伸缩主臂I和安装底座铰接，升降油缸一端铰接在安装底座上、另一端铰接在伸缩主臂I中部，在升降油缸作用下，伸缩主臂I可上升、下降；安装底座与悬臂掘进机的截割部连接。

所述的悬臂掘进机包括截割部、铲板部、本体部、行走部、后支撑部、刮板运输机；其中，截割部铰接在本体部前端，铲板部铰接在本体部前端的下方；刮板运输机的前端铰接在本体部的后部、刮板运输机的后端和后支撑部的一端铰接，后支撑部的另一端和本体部后端连接；行走部设置在本体部的两侧；截割臂盖板、支撑筋板设置在截割部上；护栏组、内折叠板均设置在截割臂盖板上；外折叠板和内折叠板铰接。

所述的悬臂掘进机还包括液压油缸和电气部件；截割部在液压油缸作用下可左右回转、上下升降，铲板部在液压油缸作用下可上下升降。

所述的机载锚杆钻机包括锚杆钻机、回转支撑II、L型连接件、第二摆动油缸、前伸缩油缸、伸缩次臂II、伸缩主臂II、后伸缩油缸、伸缩臂铰耳、钻机操作箱、滑轨组件、铰耳、直板连接件；锚杆钻机下方设有回转支撑，回转支撑通过L型连接件、直板连接件与第二摆动油缸连接，前伸缩油缸的前端、伸缩次臂II的前端分别铰接在直板连接件上，前伸缩油缸的后端铰接在伸缩次臂II中部；伸缩主臂II通过伸缩臂铰耳与钻机操作箱连接；后伸缩油缸前端铰接在伸缩主臂II中部、后端通过铰耳连接在钻机操作箱上；钻机操作箱下方设有滑轨组件，滑轨组件和悬臂掘进机的本体部连接。

所述的钻机操作箱和滑轨组件之间采用齿轮齿条或链传动；伸缩主臂II在两组后伸缩油缸的联合作用下可左右回转、上下升降；回转支撑II、第二摆动油缸均可周向转动；直板连接件可随着前伸缩油缸的伸缩上下偏转；伸缩次臂II和伸缩主臂II之间通过液压伸缩油缸II连接，在液压伸缩油缸II作用下，伸缩次臂II可沿伸缩主臂II前后滑移。

所述的机载湿喷机包括喷枪组件、摆动油缸I、连接法兰、摆动油缸II、伸缩次臂III、伸缩主臂III、伸缩油缸III、伸缩臂铰耳、湿喷机操作箱、铰耳、滑轨组件；喷枪组件下方设有摆动油缸I，摆动油缸I通过连接法兰与摆动油缸II连接，摆动油缸II设置在伸缩次臂III前端；伸缩主臂III通过伸缩臂铰耳与湿喷机操作箱连接；伸缩油缸III的前端连接在伸缩主臂III中部、后端通过铰耳与湿喷机操作箱铰接；湿喷机操作箱下方设有滑轨组件，滑轨组件与悬臂掘进机的本体部连接。

所述的湿喷机操作箱和滑轨组件之间采用齿轮齿条或链传动；伸缩主臂III在两组伸缩油缸III的联合作用下可左右回转、上下升降；摆动油缸I、摆动油缸II均可周向转动；伸缩次臂III和伸缩主臂III之间通过液压伸缩油缸III连接，在液压伸缩油缸III作用下，伸缩次臂III可沿伸缩主臂III前后滑移。

在隧道掘进时，采用本发明进行机械化作业，简化了钢拱架的安装过程、加快了锚杆或锚索的锚固过程、提高了混凝土的喷射质量、减少了作业人员的数量、降低了作业人员的劳动强度，该设备设计先进、结构简单、操作方便、作业效率高、安全可靠，是一种十分理想的隧道掘进设备。

其中，截割部可进行隧道断面的开挖工作，截割臂上设有方便拆卸的人工作业平台，方便作业人员进行钢拱架或钢筋网安装工作。拱架安装机可用来进行钢拱架的安装，减少了作业人员的数量和劳动强度；机载锚杆钻机可用来进行锚杆或锚索的锚固工作；机载湿喷机可对隧道开挖全断面进行混凝土喷射工作。

附图说明

图1为多功能隧道掘进机的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为拱架安装机的结构示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为机载锚杆钻机的结构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为机载湿喷机的结构示意图。

图8为图7的俯视图。

图1至图8中：截割部1、护栏组2、支撑筋板3、拱架安装机4、机载锚杆钻机5、刮板运输机6、后支撑部7、机载湿喷机8、行走部9、本体部10、截割臂盖板11、铲板部12、外折叠板13、内折叠板14、活动夹板15、固定夹板16、伸缩油缸I17、回转支撑I18、伸缩次臂I19、伸缩主臂I20、安装底座21、升降油缸22、第一摆动油缸23、锚杆钻机24、回转支撑II25、L型连接件26、第二摆动油缸27、前伸缩油缸28、伸缩次臂II29、伸缩主臂II30、后伸缩油缸31、伸缩臂铰耳32、钻机操作箱33、滑轨组件34、铰耳35、直板连接件36、喷枪组件37、摆动油缸I38、连接法兰39、摆动油缸II40、伸缩次臂III41、伸缩主臂III42、伸缩油缸III43、伸缩臂铰耳44、湿喷机操作箱45、铰耳46、滑轨组件47。

具体实施方式

一种多功能隧道掘进机，包括悬臂掘进机、拱架安装机、机载锚杆钻机、机载湿喷机。拱架安装机设置在悬臂掘进机前部上方，机载锚杆钻机设置在悬臂掘进机的两侧、机载湿喷机也设置在悬臂掘进机的两侧。

如图1、2所示，悬臂掘进机由截割部1、铲板部12、本体部10、行走部9、后支撑部7、刮板运输机6及液压部件、电气等部件组成。其中，截割部1铰接在本体部10前端，铲板部12铰接在本体部10前端的下方；截割部1在液压油缸作用下可左右回转、上下升降，铲板部12在液压油缸作用下可上下升降。刮板运输机6前端铰接在本体部10的后部、刮板运输机6前端后端和后支撑部7的一端铰接，后支撑部7的另一端和本体部10后端连接；行走部9连接在本体部10的两侧。拱架安装机4安装在截割部1上方，机载锚杆钻机5、机载湿喷机8分别安装在本体部10两侧。截割臂盖板11、支撑筋板3设置在截割部1上；护栏组2、内折叠板14均设置在截割臂盖板11上；外折叠板13和内折叠板14铰接，外折叠板13、内折叠板14可折叠、展开。

悬臂掘进机开始截割作业时可将护栏组2拆下，将外折叠板13和内折叠板14折叠在一起，待截割作业完成后将外折叠板13展开，并将护栏组2装上，方便作业人员工作；开始支护作业时，悬臂掘进机停止工作，将截割头卧底，作业人员将钢拱架抬到拱架安装机4上，拱架安装机4将钢拱架夹持牢固并将其放置在隧道开挖断面的合适位置，同时作业人员可站在由外折叠板13、内折叠板14、支撑筋板3、截割臂盖板11组成的作业平台上进行钢拱架的连接及挂设钢筋网工作，同时利用机载锚杆钻机5、机载湿喷机8对隧道开挖断面进行锚固及混凝土喷射工作。

如图3、4所示，拱架安装机4包括活动夹板15、固定夹板16、伸缩油缸I17、回转支撑I18、伸缩次臂I19、伸缩主臂I20、安装底座21、升降油缸22、第一摆动油缸23等部件。

活动夹板15和伸缩油缸I17铰接，在伸缩油缸I17作用下，活动夹板15可沿固定夹板16的滑道滑移；固定夹板16和回转支撑I18连接；回转支撑I18和伸缩次臂I19之间通过第一摆动油缸23连接；伸缩主臂I20和安装底座21铰接，升降油缸22一端铰接在安装底座21上、升降油缸22另一端铰接在伸缩主臂I20中部；安装底座21与悬臂掘进机的截割部1连接。

回转支撑I18可周向360°转动，第一摆动油缸23可周向180°转动；伸缩次臂I19和伸缩主臂I20之间有液压伸缩油缸I连接，在液压伸缩油缸I作用下，伸缩次臂I19可沿伸缩主臂I20前后滑移。

拱架安装机4安装在截割部1上，随着截割部1回转、升降，伸缩主臂I20随着升降油缸22的伸缩上下升降，回转支撑I18、第一摆动油缸23可周向转动，通过对拱架安装机4的合理操作，可使由活动夹板15、固定夹板16及伸缩油缸I17组成的拱架机械手将钢拱架放置到隧道开挖断面的任意位置。

如图5、6所示，机载锚杆钻机5包括锚杆钻机24、回转支撑II25、L型连接件26、第二摆动油缸27、前伸缩油缸28、伸缩次臂II29、伸缩主臂II30、后伸缩油缸31、伸缩臂铰耳32、钻机操作箱33、滑轨组件34、铰耳35、直板连接件36等部件。

锚杆钻机24下方设有回转支撑II25，回转支撑II25通过L型连接件26、直板连接件36与第二摆动油缸27连接，前伸缩油缸28的前端、伸缩次臂II29的前端分别铰接在直板连接件36上，前伸缩油缸的后端铰接在伸缩次臂II中部；伸缩主臂II30通过伸缩臂铰耳32与钻机操作箱33连接；后伸缩油缸31前端铰接在伸缩主臂II30中部、后伸缩油缸31后端通过铰耳35连接在钻机操作箱33上；钻机操作箱33下方设有滑轨组件34，滑轨组件34和悬臂掘进机的本体部10连接。

钻机操作箱33和滑轨组件34之间采用齿轮齿条或链传动，使钻机操作箱33沿滑轨组件34前后平稳滑移；伸缩主臂II30在两组后伸缩油缸31的联合作用下可左右回转、上下升降；回转支撑II25、第二摆动油缸27均可周向360°转动；直板连接件36可随着前伸缩油缸28的伸缩上下偏转；伸缩次臂II29和伸缩主臂II30之间通过液压伸缩油缸II连接，在液压伸缩油缸II作用下，伸缩次臂II29可沿伸缩主臂II30前后滑移。

机载锚杆钻机5开始工作时，悬臂掘进机停止截割，钻机操作箱33沿滑轨组件34向前滑移使锚杆钻机24可至隧道开挖断面最前端作业，通过钻机操作箱33合理控制，可使锚杆钻机24进行隧道开挖全断面的锚固作业。

如图7、8所示，机载湿喷机8包括喷枪组件37、摆动油缸I38、连接法兰39、摆动油缸II40、伸缩次臂III41、伸缩主臂III42、伸缩油缸III43、伸缩臂铰耳44、湿喷机操作箱45、铰耳46、滑轨组件47等部件。

喷枪组件37下方设有摆动油缸I38，摆动油缸I38通过连接法兰39与摆动油缸II40连接，摆动油缸II设置在伸缩次臂III41前端；伸缩主臂III42通过伸缩臂铰耳44与湿喷机操作箱45连接；伸缩油缸III43的前端连接在伸缩主臂III中部、伸缩油缸III43的后端通过铰耳46与湿喷机操作箱45铰接；湿喷机操作箱下方设有滑轨组件47，滑轨组件47与悬臂掘进机的本体部10连接。

湿喷机操作箱45和滑轨组件47之间采用齿轮齿条或链传动，使湿喷机操作箱45沿滑轨组件47前后平稳滑移；伸缩主臂III42在两组伸缩油缸III43的联合作用下可左右回转、上下升降；摆动油缸I38、摆动油缸II40均可周向360°转动；伸缩次臂III41和伸缩主臂III42之间有液压伸缩油缸III连接，在液压伸缩油缸III作用下，伸缩次臂III41可沿伸缩主臂III42前后滑移。

机载湿喷机8开始工作时，悬臂掘进机停止截割，湿喷机操作箱45沿滑轨组件47向前滑移使喷枪组件37可至隧道开挖断面最前端作业，通过湿喷机操作箱45合理控制，可使机载湿喷机8进行隧道开挖全断面的混凝土喷射工作。

多功能隧道掘进机在进行隧道作业时，可配套一台物料运输车进行钢拱架、钢筋网、锚杆或锚索等支护材料的运输工作，同时配套一台混凝土输送泵车，进行机载湿喷机8用混凝土的搅拌及输送工作；在多功能隧道掘进机刮板运输机6后部，可采用皮带运输机、轨道运输车或矿用自卸车等后配套输送设备将物料运出。

Claims

1.一种多功能隧道掘进机，其特征是：包括悬臂掘进机、拱架安装机、机载锚杆钻机、机载湿喷机；拱架安装机设置在悬臂掘进机前部上方，机载锚杆钻机设置在悬臂掘进机的侧面、机载湿喷机也设置在悬臂掘进机的侧面；所述的拱架安装机包括活动夹板、固定夹板、伸缩油缸I、回转支撑I、伸缩次臂I、伸缩主臂I、安装底座、升降油缸、第一摆动油缸；其中，活动夹板和伸缩油缸I铰接，固定夹板和回转支撑I连接，活动夹板在伸缩油缸I的作用下可沿固定夹板的滑道滑移；伸缩次臂I和伸缩主臂I之间通过液压伸缩油缸I连接，在液压伸缩油缸I作用下，伸缩次臂I可沿伸缩主臂I滑移；回转支撑I和伸缩次臂I之间通过第一摆动油缸连接，回转支撑I、第一摆动油缸可周向转动；伸缩主臂I和安装底座铰接，升降油缸一端铰接在安装底座上、另一端铰接在伸缩主臂I中部，在升降油缸作用下，伸缩主臂I可上升、下降；安装底座与悬臂掘进机的截割部连接。

2.根据权利要求1所述的多功能隧道掘进机，其特征是：所述的悬臂掘进机包括截割部、铲板部、本体部、行走部、后支撑部、刮板运输机；其中，截割部铰接在本体部前端，铲板部铰接在本体部前端的下方；刮板运输机的前端铰接在本体部的后部、刮板运输机的后端和后支撑部的一端铰接，后支撑部的另一端和本体部后端连接；行走部设置在本体部的两侧；截割臂盖板、支撑筋板设置在截割部上；护栏组、内折叠板均设置在截割臂盖板上；外折叠板和内折叠板铰接。

3.根据权利要求2所述的多功能隧道掘进机，其特征是：所述的悬臂掘进机还包括液压油缸和电气部件；截割部在液压油缸作用下可左右回转、上下升降，铲板部在液压油缸作用下可上下升降。

4.根据权利要求1所述的多功能隧道掘进机，其特征是：所述的机载锚杆钻机包括锚杆钻机、回转支撑II、L型连接件、第二摆动油缸、前伸缩油缸、伸缩次臂II、伸缩主臂II、后伸缩油缸、伸缩臂铰耳、钻机操作箱、滑轨组件、铰耳、直板连接件；锚杆钻机下方设有回转支撑，回转支撑通过L型连接件、直板连接件与第二摆动油缸连接，前伸缩油缸的前端、伸缩次臂II的前端分别铰接在直板连接件上，前伸缩油缸的后端铰接在伸缩次臂II中部；伸缩主臂II通过伸缩臂铰耳与钻机操作箱连接；后伸缩油缸前端铰接在伸缩主臂II中部、后端通过铰耳连接在钻机操作箱上；钻机操作箱下方设有滑轨组件，滑轨组件和悬臂掘进机的本体部连接。

5.根据权利要求4所述的多功能隧道掘进机，其特征是：所述的钻机操作箱和滑轨组件之间采用齿轮齿条或链传动；伸缩主臂II在两组后伸缩油缸的联合作用下可左右回转、上下升降；回转支撑II、第二摆动油缸均可周向转动；直板连接件可随着前伸缩油缸的伸缩上下偏转；伸缩次臂II和伸缩主臂II之间通过液压伸缩油缸II连接，在液压伸缩油缸II作用下，伸缩次臂II可沿伸缩主臂II前后滑移。

6.根据权利要求1所述的多功能隧道掘进机，其特征是：所述的机载湿喷机包括喷枪组件、摆动油缸I、连接法兰、摆动油缸II、伸缩次臂III、伸缩主臂III、伸缩油缸III、伸缩臂铰耳、湿喷机操作箱、铰耳、滑轨组件；喷枪组件下方设有摆动油缸I，摆动油缸I通过连接法兰与摆动油缸II连接，摆动油缸II设置在伸缩次臂III前端；伸缩主臂III通过伸缩臂铰耳与湿喷机操作箱连接；伸缩油缸III的前端连接在伸缩主臂III中部、后端通过铰耳与湿喷机操作箱铰接；湿喷机操作箱下方设有滑轨组件，滑轨组件与悬臂掘进机的本体部连接。

7.根据权利要求6所述的多功能隧道掘进机，其特征是：所述的湿喷机操作箱和滑轨组件之间采用齿轮齿条或链传动；伸缩主臂III在两组伸缩油缸III的联合作用下可左右回转、上下升降；摆动油缸I、摆动油缸II均可周向转动；伸缩次臂III和伸缩主臂III之间通过液压伸缩油缸III连接，在液压伸缩油缸III作用下，伸缩次臂III可沿伸缩主臂III前后滑移。