CN104047608A - 一种硬岩快速掘进机的掘进装置 - Google Patents

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本发明公开了一种硬岩快速掘进机的掘进装置，它包括刀盘，刀盘上设有多个刀箱通孔，刀箱通孔内固定设有与其配合的刀箱，刀箱内外两端开口，刀箱内端固定连接有滚刀盖板，滚刀盖板沿轴线设有滚刀通孔，滚刀通孔内设有与其配合并滑动连接的滚刀；刀箱外端固定连接有固定座，固定座外端固定连接有冲击装置，冲击装置的输出轴穿过设置在固定座端面沿轴线设置的冲击通孔并与滚刀固定连接，冲击装置的输出轴与冲击通孔滑动连接；滚刀两侧与固定座之间均设有压簧。本发明解决了硬磨擦产生的功率消耗大及刀具损耗大的不足，同时也解决了以往盾构机对普氏硬度f＞9的岩石隧道无法掘进的局限，在控制成本的同时，完美实现了硬岩快速掘进的功能。

Description

一种硬岩快速掘进机的掘进装置
技术领域
本发明涉及一种掘进设备，具体地指一种硬岩快速掘进机的掘进装置。
背景技术
据不完全统计，经过近年来煤矿整顿重组，我国共存煤矿1万多处，国有重点和国有地方煤矿2704处，据中科院国情分析研究小组预测到2020年原煤消费量将达到24亿吨。另外，据不完全统计，我国其它矿山，如铜矿、铁矿、磷矿、有色金属矿等非煤矿有2万多处。由此可见，我国矿山开采行业占据了非常大的发展空间。经调查发现，我国矿山行业，对于硬岩快速掘进机的应用几乎空白，占85﹪以上的矿山行业都存在机械化成度不高，还局限于传统打眼、放炮的形式开采，安全性及不可靠，且效率低，为矿山行业的发展带来制约。
我国是一个多山多水的国家，人口密集的中国，交通发展成了当前的重中之重，城市轨道交通隧道、铁路隧道、公路隧道、海底隧道、江底隧道等工程行业有着广阔的市场发展前景。据不完全统计，我国目前已成功修建了7500多座、总延长4500多公里的铁路隧道，隧道总数量均居世界前列。在后续的隧道建设中，将有大量长度超过20公里，和普氏硬度f＞9的岩石隧道修建。经调查，国内外现有的盾构机都无法适应于超长度和高硬度的岩石隧道。目前，针对硬岩隧道的掘进，主要制造厂商有美国罗宾斯、德国海端克公司、德国威尔特公司、加拿大法拉特、日本三菱公司，都是采用的TBM硬岩旋转挤压掘进技术，针对普氏硬度f＞9或者超硬的岩石隧道，以上厂家的TBM硬岩旋转挤压掘进技术却无法适用。
传统硬岩盾构机采用旋转、挤压来实现掘进，其工作功率消耗大、刀具材料要求高、且损耗大。据统计，每公里掘进必须更换刀具，一次所更换损耗的刀具费用就将近200多万元，且针对普氏硬度f＞9的岩石隧道，目前的盾构机尚无能为力。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种能实现在普氏硬度f＞9或者超硬的岩石隧道中快速掘进的硬岩快速掘进机的掘进装置。
本发明的技术方案为：一种硬岩快速掘进机的掘进装置，它包括刀盘，其特征在于：所述刀盘上设有多个刀箱通孔，所述刀箱通孔内固定设有与其配合的刀箱，所述刀箱内外两端开口，所述刀箱内端固定连接有滚刀盖板，所述滚刀盖板沿轴线设有滚刀通孔，所述滚刀通孔内设有与其配合并滑动连接的滚刀；所述刀箱外端固定连接有固定座，所述固定座外端固定连接有冲击装置，所述冲击装置的输出轴穿过设置在固定座端面沿轴线设置的冲击通孔并与滚刀固定连接，所述冲击装置的输出轴与冲击通孔滑动连接；所述滚刀两侧与固定座之间均设有压簧。
进一步地，所述刀箱与刀盘焊接连接。
进一步地，所述滚刀盖板的两侧对称开设有第一螺孔，所述滚刀盖板通过第一螺钉与刀箱固定连接；所述固定座的两侧对称开设有第二螺孔，所述冲击装置通过第二螺钉与刀箱固定连接。
将本发明所设计的硬岩快速掘进机的掘进装置安装在掘进机上，利用轨道行走推进设备，集机、电、气、液压为一体，采用新型的高频率气压震动冲击和液压震动冲击作为冲击装置对前方地质进行冲击，并和旋转刀盘挤压配合，来实现硬岩巷道快速掘进功能，其掘进产生的岩石料，通过自身运输机构输送至机器尾部，将岩石卸入转载机将其运出。
本发明解决了硬磨擦产生的功率消耗大及刀具损耗大的不足，同时也解决了以往盾构机对普氏硬度f＞9的岩石隧道无法掘进的局限，在控制成本的同时，完美实现了硬岩快速掘进的功能。
附图说明
图1为本发明的硬岩快速掘进机的掘进装置的结构示意图；
图2为本发明的硬岩快速掘进机的掘进装置的布置示意图；
图3为图2的侧视示意图；
图4为冲击装置的气路布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
参考图1、图2，本发明的一种硬岩快速掘进机的掘进装置，它包括刀盘1，在刀盘1上设有多个刀箱通孔1.1，刀箱通孔1.1内固定设有与其配合的刀箱2，刀箱2与刀盘1焊接连接。在刀箱2内外两端开口，刀箱2内端固定连接有滚刀盖板3，刀箱2外端固定连接有固定座5，刀箱2、滚刀盖板3与固定座5围成一个容纳空间。
滚刀盖板3沿轴线设有滚刀通孔3.1，滚刀通孔3.1内设有与其配合并滑动连接的滚刀4，滚刀4即设置在容纳空间中，并可在容纳空间内进行位移滑动。
固定座5外端固定连接有冲击装置6，冲击装置6的输出轴6.1穿过设置在固定座4端面沿轴线设置的冲击通孔4.1并与滚刀4固定连接，冲击装置6的输出轴6.1与冲击通孔4.1滑动连接；在滚刀4两侧与固定座5之间均设有压簧7。其工作原理为：冲击装置6向前方地质输出振动，带动滚刀4前移，由于压簧7的限位，冲击装置6和滚刀4向前方移动至压簧7的极限位置后停止前移，随后在压簧7的伸展作用力下复位，随后循环对前方土质进行振动疏松。
在冲击装置对前方土质振动疏松的过程中，与刀盘旋转挤压相互结合，即可实现硬岩巷道快速掘进功能，其掘进产生的岩石料，通过自身运输机构输送至机器尾部，将岩石卸入转载机将其运出。
本发明采用新型的高频率气压震动冲击和液压震动冲击作为冲击装置对前方地质进行冲击，并和旋转刀盘挤压配合，来实现硬岩巷道快速掘进功能。
本发明解决了硬磨擦产生的功率消耗大及刀具损耗大的不足，同时也解决了以往盾构机对普氏硬度f＞9的岩石隧道无法掘进的局限，在控制成本的同时，完美实现了硬岩快速掘进的功能。
本发明的冲击装置可选为气压震动冲击或液压震动冲击，现针对气压震动冲击进行详细说明。
参考图3、图4，沿盾构壳体12内设有用于供气装置相连的进气管10，进气管10与设置在壳体12端面内部的分气座11连接，在分气座11经过分气支管12将气体输送至各个冲击装置6中。
本发明正常工作时，刀具的冲击频率达35次/秒，其每秒的步进距离在1mm以上。经计算：普氏硬度f＞9或f≤12的岩石岩巷，其掘进效率为1米/小时以上；另外，普氏硬度f＜9的岩石岩巷，其掘进效率为1.5～2米/小时。
传统硬岩盾构机采用旋转、挤压来实现掘进，其工作功率消耗大、刀具材料要求高、且损耗大。据统计，每公里掘进必须更换刀具，一次所更换损耗的刀具费用就将近200多万元，且针对普氏硬度f＞9的岩石隧道，目前的盾构机尚无能为力。本发明采用新型的高频率震动冲击，依靠刀盘旋转、挤压来实现快速掘进的功能，其结构解决了硬磨擦产生的功率消耗大及刀具损耗大的不足，同时也解决了以往盾构机对普氏硬度f＞9的岩石隧道无法掘进的局限，在控制成本的同时，完美实现了硬岩快速掘进的功能。
本实施例中，在滚刀盖板3的两侧对称开设有第一螺孔，滚刀盖板3通过第一螺钉8与刀箱2固定连接；固定座5的两侧对称开设有第二螺孔，冲击装置6通过第二螺钉9与刀箱2固定连接。

Claims (3)

1.一种硬岩快速掘进机的掘进装置，它包括刀盘(1)，其特征在于：所述刀盘(1)上设有多个刀箱通孔(1.1)，所述刀箱通孔(1.1)内固定设有与其配合的刀箱(2)，所述刀箱(2)内外两端开口，所述刀箱(2)内端固定连接有滚刀盖板(3)，所述滚刀盖板(3)沿轴线设有滚刀通孔(3.1)，所述滚刀通孔(3.1)内设有与其配合并滑动连接的滚刀(4)；所述刀箱(2)外端固定连接有固定座(5)，所述固定座(5)外端固定连接有冲击装置(6)，所述冲击装置(6)的输出轴(6.1)穿过设置在固定座(4)端面沿轴线设置的冲击通孔(4.1)并与滚刀(4)固定连接，所述冲击装置(6)的输出轴(6.1)与冲击通孔(4.1)滑动连接；所述滚刀(4)两侧与固定座(5)之间均设有压簧(7)。
2.根据权利要求1所述的硬岩快速掘进机的掘进装置，其特征在于：所述刀箱(2)与刀盘(1)焊接连接。
3.根据权利要求1所述的硬岩快速掘进机的掘进装置，其特征在于：所述滚刀盖板(3)的两侧对称开设有第一螺孔，所述滚刀盖板(3)通过第一螺钉(8)与刀箱(2)固定连接；所述固定座(5)的两侧对称开设有第二螺孔，所述冲击装置(6)通过第二螺钉(9)与刀箱(2)固定连接。
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