CN105545317B - 城市地下管廊钻凿敷设机 - Google Patents

Abstract

本发明为城市地下管廊钻凿敷设机，解决微型盾构机不能直接观察到前方的施工障碍，无纠偏功能，振动大的问题。前机壳与后机壳轴向滑动连接，前机壳的内壁与圆柱轴承（17）的外圈固定连接，后机壳内壁与推进外圈（8）固定连接，推进外圈通过钢球（7）与推进内圈（9）轴向滚动配合，前机壳后端盖与圆柱轴承的后端盖（14）固定连接，推进油缸（26）后端与后机壳的端盖（6）铰动连接，推进油缸的前端与前机壳后端盖连接，液压马达（13）的支座与圆柱轴承的后端盖固定连接，液压马达主轴与行星齿轮(16)固定连接，行星齿轮与圆柱轴承的内圈(18)的内齿传动连接，内圈与内圈的前端盖(20)固定连接，内圈前端盖与钻掘机头(21)固定连接。

Description

城市地下管廊钻凿敷设机

技术领域：

本发明与地下管廊钻凿敷设装置有关。

背景技术：

已有的微型盾构机只适合软土层施工，对地层中的石块无法破碎排出。不能直接观察到前方的施工障碍而采取相关措施，无纠偏功能，振动大，易造成沙石崩溃。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可直接观察到前方的施工障碍，渣料不需任何处理直接排出，可实现钻凿方位的纠偏要求，凿动力分散，振动小，阻止了沙石崩溃，管道钻凿和管子敷设交替进行，一次完成的城市地下管廊钻凿敷设机。

本发明是这样实现的：

城市地下管廊钻凿敷设机，有矩形机壳，矩形机壳由前机壳12、后机壳5组成，前机壳12与后机壳5轴向滑动连接，矩形机壳里面有圆形钻掘敷设机，圆形钻掘敷设机由前、后两部分组成，前机壳12的内壁与圆形钻掘敷设机的前部分的圆柱轴承17的外圈固定连接，后机壳5内壁与圆形钻掘敷设机后部分的推进外圈8固定连接，推进外圈8通过钢球7与推进内圈9轴向滚动配合，推进内圈9与前机壳后端盖11相对，前机壳后端盖11与圆柱轴承17的后端盖14固定连接，推进油缸26后端与后机壳5的端盖6铰动连接，推进油缸26的前端与前机壳后端盖11连接，液压马达13的支座与圆柱轴承17的后端盖14固定连接，液压马达13主轴与行星齿轮16固定连接，行星齿轮16与圆柱轴承内齿圈18的内齿传动连接，内齿圈18与内圈前端盖20固定连接，内圈前端盖20与钻掘机头21固定连接，钻掘机头21与刀架25固定连接，刀架25与钻掘刀头24固定连接，矩形管4装在后机壳5的接口内。

圆柱轴承17的后端盖14与圆柱轴承内齿圈18之间有第一推力轴承15，圆柱轴承17的前端盖与圆柱轴承内齿圈18之间有第二推力轴承，圆柱轴承17为双列圆柱滚子轴承，第一、二推力轴承为向心球轴承。

3与前机壳12的前端盖22焊接，清角群钻1与前机壳12的前端盖22固定连接，凿进头3、清角群钻1随前机壳12轴向推进，排料刮板2与钻掘机头21的前端内壁固定连接，排料刮板2、刀架25随钻掘机头21转动，梭料斗23的支架与圆柱轴承17的内齿圈18的防护圈27固定连接，防护圈27与圆柱轴承后端盖14固连。

前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面之间有四个周边均布的纠偏机构，纠偏机构由球头千斤顶10、球面顶盖31、球头螺栓30、螺母28、球面垫圈29组成，球头千斤顶10的支座与推进内圈9内壁固定连接，后机壳5前端即推进内圈9的前端与圆柱轴承17的后端盖14的前机壳后端盖11相对，球头千斤顶10的球头通过推进内圈9的前端的孔与前机壳后端盖11上固定连接的球面顶盖31连接，球头千斤顶10可将前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面顶开，前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面由两个球头螺栓30和螺母28固定连接，球头螺栓30与球面垫圈29连接，调整四个球头千斤顶10将前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面顶开的距离可使前机壳12调整其钻掘方向。

刀架25由4块固定条连接在钻掘机头21前端内壁上构成，4块固定条组合成锥角为130°的锥形刀架，钻掘刀头24为硬质合金，固定在刀架上。

4个排料刮板2均布连接在钻掘机头21前端内圆壁，随钻掘机头旋转，将料渣翻刮到梭料斗23，由拖车运出隧道。

预制矩形管装在后机壳连接口内，和后机壳连成一体，顶进油缸将矩形管顶进敷设，使管道钻凿和管子敷设交替进行，一次完成。

推进油缸26为两个，分别布置在推进内圈9的内壁两侧。

本发明的优点如下：

1，采用特大圆柱轴承，将特大圆柱轴承的外圈设计成圆形钻掘敷设的外圈，将特大圆柱轴承内圈设计成动传动的内齿轮。采用行星传动原理，行星齿与液压马达连接，液压马达与特大异型圆柱轴承后端盖连接。行星齿轮与内齿轮咬合传动。这样设计的优点，使构件功能重叠，结构紧凑，挪出内部空间，开辟了观察前方施工障碍和排料的空间。将排料梭斗设置在中间，钻掘渣料直接由排料刮板翻进梭斗，由拖车运出隧道。可直接观察到前方的施工障碍。当发现到前方施工障碍，就可快速拆去梭斗和刀架，人工机动排除施工障碍。这样就克服了水泥平衡设备和微型盾机构封闭钻掘，无法观察和排除前方施工障，造成施工隐患的技术局限。人机配合排除各种施工障碍，保障施工的安全顺利进行。

2，将4个排料刮板连接在钻掘机头前端内圆，随钻掘机头旋转，将料渣翻刮到梭斗，梭进拖车运出隧道。这种独特的排料方法的优点是结构简单，渣料不需任何处理直接排出。克服了现有水泥平衡设备和微型盾机构必须将渣料破碎浆化排出，对复杂岩层的坚硬石块无法破碎浆化排出，只适用于软土层的技术局限。适合各种复杂坚硬地层的钻凿施工建设。

3，刀架25由4块，连接成整体，固定在连接在钻掘机头前端内壁上，组合成130°锥形。钻掘刀头为专用硬质合金，固定在刀架上。根据不同岩层安装专用钻掘刀头。混合岩层则按岩层特点安装组合钻掘刀头。

4，四点八支撑球面纠偏机构，在前、后机身连接端面的中轴对称点，将2个球面推进油缸26和4个球头千斤顶10将前后机壳用球面连接，将前、后机身用推进油缸26和球头千斤顶10的球相互对顶，调整四个球头千斤顶10将前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面顶开的距离可使前机壳12调整其钻掘方向，实现钻凿在360°方位的纠偏要求。

5，对矩形综合管廊的盾构，采用主体钻掘，对四周无法钻到的死角则采用群钻清角，对周边则采用矩形凿头掘进，这样由主体钻掘、群钻清角、凿头掘进组合盾构成矩形综合管廊。这样盾构的优点是钻、凿动力分散，振动小，减小了施工对岩层的振动影响，保障工程质量。

6，现在的综合管廊都采用人力挖掘对沙石岩层的严重崩溃没有技术阻止能力，大量的沙石崩溃造成地层塌陷空虚，造成严重的工程隐患。而本发明的机头刀架为130°锥面，沙石岩层在锥面的强力支撑和挤压下推进钻掘。同时锥面的径向分力和轴向推力还将部分沙石挤进松散的沙石岩层，这不但彻底阻止了沙石崩溃，还夯实加固了松散的沙石岩层，彻底消除了工程隐患，保障了工程质量。

7，将预制矩形管装在后机壳连接口内，和后机身连成一体，顶进油缸将矩形管顶进敷设，使管道钻凿和管子敷设交替进行，一次完成。

附图说明：

图1为本发明结构图。

图2为图1的A向视图。

具体实施方式：

城市地下管廊钻凿敷设机，有矩形机壳，矩形机壳由前机壳12、后机壳5组成，前机壳12与后机壳5轴向滑动连接，矩形机壳里面有圆形钻掘敷设机，圆形钻敷设机由前、后两部分组成，前机壳12的内壁与圆形钻掘敷设机的前部分的圆柱轴承17的外圈固定连接，后机壳5内壁与圆形钻掘敷设机后部分的推进外圈8固定连接，推进外圈8通过钢球7与推进内圈9轴向滚动配合，推进内圈9与前机壳后端盖11相对，前机壳后端盖11与圆柱轴承17的后端盖14固定连接，推进油缸26后端与后机壳5的端盖6铰动连接，推进油缸26的前端与前机壳后端盖11连接，液压马达13的支座与圆柱轴承17的后端盖14固定连接，液压马达13主轴与行星齿轮16固定连接，行星齿轮16与圆柱轴承17的内齿圈18的内齿传动连接，内齿圈18与内圈前端盖20固定连接，内圈前端盖20与钻掘机头21固定连接，钻掘机头21与刀架25固定连接，刀架25与钻掘刀头24固定连接，矩形管4装在后机壳5的接口内。

圆柱轴承17的后端盖14与圆柱轴承内齿圈18之间有第一推力轴承15，圆柱轴承17的前端盖与圆柱轴承内齿圈18之间有第二推力轴承，圆柱轴承17为双列圆柱滚子轴承，第一、二推力轴承为向心球轴承。

3与前机壳12的前端盖22焊接，清角群钻1与前机壳12的前端盖22固定连接，凿进头3、清角群钻1随前机壳12轴向推进，排料刮板2与钻掘机头21的前端内壁固定连接，排料刮板2、刀架25随钻掘机头21转动，梭料斗23的支架与圆柱轴承17的内齿圈18的防护圈27固定连接，防护圈27与圆柱轴承后端盖14固连。

前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面之间有四个周边均布的纠偏机构，纠偏机构由球头千斤顶10、球面顶盖31、球头螺栓30、螺母28、球面垫圈29组成，球头千斤顶10的支座与推进内圈9内壁固定连接，后机壳5前端即推进内圈9的前端与圆柱轴承17的后端盖14的前机壳后端盖11相对，球头千斤顶10的球头通过推进内圈9的前端的孔与前机壳后端盖11上固定连接的球面顶盖31连接，球头千斤顶10可将前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面顶开，前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面由两个球头螺栓30和螺母28固定连接，球头螺栓30与球面垫圈29连接，调整四个球头千斤顶10将前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面顶开的距离可使前机壳12调整其钻掘方向。

刀架25由4块固定条连接在钻掘机头21前端内壁上构成，4块固定条组合成锥角为130°的锥形刀架，钻掘刀头24为硬质合金，固定在刀架上。

4个排料刮板2均布连接在钻掘机头21前端内圆壁，随钻掘机头旋转，将料渣翻刮到梭料斗23，由拖车运出隧道。

2个推进油缸26和4个球头千斤顶10组成四点八支撑球面纠偏机构，该机构以前、后机壳连接端面的中轴对称，将前后机壳用球面连接，将前、后机壳用推进油缸26、球头千斤顶10的球面相互对顶，调整四个球头千斤顶10将前机壳后端盖11和推进内圈9的前端面顶开的距离可使前机壳12调整其钻掘方向。使前机壳转向纠偏。

预制矩形管装在后机壳连接口内，和后机壳连成一体，顶进油缸将矩形管顶进敷设，使管道钻凿和管子敷设交替进行，一次完成。

钻掘刀头24为硬质合金，固定在刀架上。根据不同岩层安装专用钻掘刀头。混合岩层则安装组合刀头。

推进油缸26为两个，分别布置在推进内圈9的内壁两侧。

城市地下综合管廊钻凿敷设机的管道钻凿和管子敷设是交替进行的一次完成。

城市地下综合管廊钻凿敷设机的工作原理：

管道钻凿前将要敷设的预制矩形管子4的前端装在后机壳5的连接口内。预制矩形管子4后端由4个液压顶力油缸顶着。

启动管子4后端4根顶管油缸，顶着管子4和后机壳端盖6、外套圈8，在钢球7和内套圈9上推进一个行程300mm。管子顶进一个行程完成一次敷设。油缸26又开始推进钻凿程序，管道钻凿和管子敷设交替循环进行。管子顶进由内、外套圈精准导向，内、外套圈滚动配合，不但顶进导向精准，而且顶管阻力小，不但增加了顶管长度，而且保障了工程质量。

Claims (5)

1.城市地下管廊钻凿敷设机，其特征在于有矩形机壳，矩形机壳由前机壳（12）、后机壳（5）组成，前机壳与后机壳轴向滑动连接，矩形机壳里面有圆形钻掘敷设机，圆形钻掘敷设机由前、后两部分组成，前机壳的内壁与圆形钻掘敷设机的前部分的圆柱轴承（17）的外圈固定连接，后机壳内壁与圆形钻掘敷设机后部分的推进外圈（8）固定连接，推进外圈（8）通过钢球（7）与推进内圈（9）轴向滚动配合，推进内圈（9）与前机壳后端盖（11）相对，前机壳后端盖与圆柱轴承（17）的后端盖（14）固定连接，推进油缸（26）后端与后机壳（5）的端盖（6）铰动连接，推进油缸（26）的前端与前机壳后端盖（11）连接，液压马达（13）的支座与圆柱轴承的后端盖（14）固定连接，液压马达主轴与行星齿轮（16）固定连接，行星齿轮与圆柱轴承内齿圈（18）的内齿传动连接，内圈与内圈的前端盖（20）固定连接，内圈前端盖与钻掘机头（21）固定连接，钻掘机头与刀架（25）固定连接，刀架与钻掘刀头（24）固定连接，矩形管（4）装在后机壳（5）的接口内，圆柱轴承（17）的后端盖（14）与圆柱轴承内齿圈（18）之间有第一推力轴承（15），圆柱轴承（17）的前端盖与圆柱轴承内齿圈（18）之间有第二推力轴承，圆柱轴承（17）为双列圆柱滚子轴承，第一、二推力轴承为向心球轴承，凿进头（3）与前机壳（12）的前端盖（22）焊接，清角群钻（1）与前机壳（12）的前端盖（22）固定连接，凿进头（3）、清角群钻（1）随前机壳（12）轴向推进，排料刮板（2）与钻掘机头（21）的前端内壁固定连接，排料刮板（2）、刀架（25）随钻掘机头（21）转动，梭料斗（23）的支架与圆柱轴承内齿圈（18）的防护圈（27）固定连接，防护圈（27）与圆柱轴承后端盖（14）固连，前机壳后端盖（11）和推进内圈（9）的前端面之间有四个周边均布的纠偏机构，每个纠偏机构由球头千斤顶（10）、球面顶盖（31）、球头螺栓（30）、螺母（28）、球面垫圈（29）组成，球头千斤顶的支座与推进内圈内壁固定连接，后机壳（5）前端即推进内圈（9）的前端与前机壳后端盖（11）相对，球头千斤顶的球头通过推进内圈的前端的孔与前机壳后端盖上固定连接的球面顶盖（31）连接，球头千斤顶可将前机壳后端盖和推进内圈的前端面顶开，前机壳后端盖和推进内圈的前端面由两个球头螺栓（30）和螺母（28）固定连接，球头螺栓（30）与球面垫圈（29）连接，调整四个球头千斤顶（10）将前机壳后端盖（11）和推进内圈（9）的前端面顶开的距离可使前机壳（12）调整其钻掘方向。

2.根据权利要求1所述的城市地下管廊钻凿敷设机，其特征在于刀架（25）由4块固定条连接在钻掘机头（21)前端内壁上构成，4块固定条组合成锥角为130°的锥形刀架，钻掘刀头（24）为硬质合金，固定在刀架上。

3.根据权利要求1所述的城市地下管廊钻凿敷设机，其特征在于4个排料刮板（2）均布连接在钻掘机头（21）前端内圆壁，随钻掘机头旋转，将料渣翻刮到梭料斗（23），由拖车运出隧道。

4.根据权利要求1所述的城市地下管廊钻凿敷设机，其特征在于矩形管（4）装在后机壳连接口内，和后机壳连成一体，顶进油缸将矩形管顶进敷设，使管道钻凿和管子敷设交替进行，一次完成。

5.根据权利要求1所述的城市地下管廊钻凿敷设机，其特征在于推进油缸（26）为两个，分别布置在推进内圈（9）的内壁两侧。