CN106884663B - 一种大跨径隧道一次成洞钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大跨径隧道一次成洞钻机，它包括机架，机架上部设有动力系统、钻孔系统和控制系统，动力系统是由发动机、变速箱、分动箱、液压马达、液压泵组成，钻孔系统是由主轴、钻臂、钻头、夹头、护套、内齿轮、外齿轮和轴承圈组成，机架下部设有废料输送系统和行走系统，废料输送系统是由叶片、集料盘和输料皮带组成，叶片通过螺钉与钻臂连接，输料皮带设置在集料盘的下方，行走系统是由引导轮、托带轮、支重轮、驱动轮和履带组成，本发明具有结构简单、使用方便、工作效率高、适用范围广的优点。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工设备技术领域，具体涉及一种大跨径隧道一次成洞钻机。
背景技术
近期我国的基础建设加快，尤其是在隧道施工方面取得了举世瞩目的成绩，盾构施工机械的普及应用，大大提高了隧道的施工速度和工程质量，但盾构技术仍存在下列问题：（1）缺少大跨径隧道专用施工机械普通的盾构机械对于地铁及中、小跨径的隧道可以一次成洞，施工方便、成本低、质量高，但是目前对于双向八车道高速公路的单向四车道单洞或双向四车道高速公路的双向单洞，缺少大跨径隧道专用施工机械，对于大跨径隧道要一次性成洞，需要订购机械，价格很高，机械施工成本太高，（2）使用盾构机进行大跨径隧道施工不能一次成洞使用普通的盾构机进行大跨径隧道施工不能一次成洞，还要使用钻孔、开挖、爆破等其他方式辅助施工，增加了施工成本，施工周期增长，（3）使用大型盾构机进行大跨径隧道施工存在过度开挖问题，使用大型盾构机进行大跨径隧道施工存在过度开挖问题，其超开挖为实际需要的二倍以上，进而不但增加施工成本而且加大了对山体的破坏，不利于环境保护，对此，开发一种结构简单、使用方便、工作效率高、适用范围广的大跨径隧道一次成洞钻机具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种结构简单、使用方便、工作效率高、适用范围广的大跨径隧道一次成洞钻机。
本发明的目的是这样实现的：一种大跨径隧道一次成洞钻机，它包括机架，所述的机架的上部分别设置有动力系统、钻孔系统和控制系统，所述的动力系统是由发动机、变速箱、分动箱、液压马达、液压泵组成，所述的发动机的输出端与变速箱连接，所述的变速箱的输出端与分动箱连接，所述的分动箱的输出端与液压马达连接，所述的液压马达的输出端与液压泵连接，所述的钻孔系统是由主轴、钻臂、钻头、夹头、护套、内齿轮、外齿轮和轴承圈组成，所述的主轴的输入端与液压泵连接，主轴的上端通过轴承连接有顶盖，主轴的下端通过轴承与机架连接，主轴中部的外壁上通过花键与外齿轮连接，所述的外齿轮与内齿轮相啮合，所述的内齿轮的外侧与钻臂连接，所述的钻臂的另一端通过销轴与夹头连接，所述的夹头的外部设置有卡钳，所述的卡钳与钻头连接，机架的下部分别设置有废料输送系统和行走系统，所述的废料输送系统是由叶片、集料盘和输料皮带组成，所述的叶片通过螺钉与钻臂连接，所述的输料皮带设置在集料盘的下方，所述的行走系统是由引导轮、托带轮、支重轮、驱动轮和履带组成。
所述的控制系统是由计量仪、控制元件、控制软件和操作开关组成。
所述的护套为空心圆柱体结构，且护套的内径与内齿轮的外径相同。
所述的轴承圈与护套固定连接，且轴承圈与内齿轮相配合。
所述的内齿轮为凹齿。
所述的外齿轮为凸齿。
所述的钻臂是由多节短臂组合连接而成，且钻臂可在一定幅度内伸缩。
本发明的有益效果：本发明所公开的大跨径隧道一次成洞钻机是由动力系统、行走系统、钻孔系统、废料输送系统和控制系统组成，发动机为行走系统、钻孔系统和废料输送系统的工作提供必须的动力，行走系统采用履带式行走装置，且采用两条履带行走装置，钻孔系统工作时，液压泵驱动主轴转动，外齿轮通过花键固定在主轴上，外齿轮转动带动内齿轮在水平方向旋转，钻臂的后部连接内齿轮，钻臂的前部连接夹头，进而通过夹头带动钻头旋转完成钻孔工作，护套的上、下端与轴承圈固定连接，轴承圈与内齿轮相配合，这种设置能够保证内齿轮转动而护套不动，顶盖、护套、外齿轮、轴承圈组成封闭的腔体，发动机、变速箱、分动箱、液压马达、液压泵设于该腔体中，有效的保护了发动机、变速箱、分动箱、液压马达、液压泵，钻臂由多节短臂组合连接而成，钻臂可在一定幅度内伸缩，用于小幅度调整切削直径；当大幅度调整施工跨径时采用增加或减少短臂节数的方式进行调整，一个夹头连接多只钻头组成曲面，一根钻头为一根切刀，需要每根钻头在夹头上的角度可调，钻头尾部通过销轴固定在夹头上，钻头可绕销轴转动，调整好钻头与夹头的角度后，用两只卡钳固定一根钻头，在立面上钻头呈弧形相当于弧形刀，通过调整每根钻头的弧度，所有钻头的在立面上首尾相接组成闭合的曲面，该曲面与隧道的弧度一致，从而保证钻洞一次成型，控制系统可以调整钻孔速度、进钻量、曲线隧道钻孔倾斜角、废料输送速度等，本发明具有结构简单、使用方便、工作效率高、适用范围广的优点。
附图说明
图1为本发明一种大跨径隧道一次成洞钻机的结构示意图。
图中： 1、机架 2、发动机 3、变速箱 4、分动箱 5、液压马达 6、液压泵 7、主轴 8、钻臂 9、钻头 10、夹头 11、护套 12、内齿轮 13、外齿轮 14、轴承圈 15、顶盖 16、卡钳 17、行走系统 18、叶片 19、集料盘 20、输料皮带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种大跨径隧道一次成洞钻机，它包括机架1，所述的机架1的上部分别设置有动力系统、钻孔系统和控制系统，所述的动力系统是由发动机2、变速箱3、分动箱4、液压马达5、液压泵6组成，所述的发动机2的输出端与变速箱3连接，所述的变速箱3的输出端与分动箱4连接，所述的分动箱4的输出端与液压马达5连接，所述的液压马达5的输出端与液压泵6连接，所述的钻孔系统是由主轴7、钻臂8、钻头9、夹头10、护套11、内齿轮12、外齿轮13和轴承圈14组成，所述的主轴7的输入端与液压泵6连接，主轴7的上端通过轴承连接有顶盖15，主轴7的下端通过轴承与机架1连接，主轴7中部的外壁上通过花键与外齿轮13连接，所述的外齿轮13与内齿轮12相啮合，所述的内齿轮12的外侧与钻臂8连接，所述的钻臂8的另一端通过销轴与夹头10连接，所述的夹头10的外部设置有卡钳16，所述的卡钳16与钻头9连接，机架1的下部分别设置有废料输送系统和行走系统17，所述的废料输送系统是由叶片18、集料盘19和输料皮带20组成，所述的叶片18通过螺钉与钻臂8连接，所述的输料皮带20设置在集料盘19的下方，所述的行走系统17是由引导轮、托带轮、支重轮、驱动轮和履带组成。
本发明所公开的大跨径隧道一次成洞钻机是由动力系统、行走系统、钻孔系统、废料输送系统和控制系统组成，发动机为行走系统、钻孔系统和废料输送系统的工作提供必须的动力，行走系统采用履带式行走装置，且采用两条履带行走装置，钻孔系统工作时，液压泵驱动主轴转动，外齿轮通过花键固定在主轴上，外齿轮转动带动内齿轮在水平方向旋转，钻臂的后部连接内齿轮，钻臂的前部连接夹头，进而通过夹头带动钻头旋转完成钻孔工作，护套的上、下端与轴承圈固定连接，轴承圈与内齿轮相配合，这种设置能够保证内齿轮转动而护套不动，顶盖、护套、外齿轮、轴承圈组成封闭的腔体，发动机、变速箱、分动箱、液压马达、液压泵设于该腔体中，有效的保护了发动机、变速箱、分动箱、液压马达、液压泵，钻臂由多节短臂组合连接而成，钻臂可在一定幅度内伸缩，用于小幅度调整切削直径；当大幅度调整施工跨径时采用增加或减少短臂节数的方式进行调整，一个夹头连接多只钻头组成曲面，一根钻头为一根切刀，需要每根钻头在夹头上的角度可调，钻头尾部通过销轴固定在夹头上，钻头可绕销轴转动，调整好钻头与夹头的角度后，用两只卡钳固定一根钻头，在立面上钻头呈弧形相当于弧形刀，通过调整每根钻头的弧度，所有钻头的在立面上首尾相接组成闭合的曲面，该曲面与隧道的弧度一致，从而保证钻洞一次成型，控制系统可以调整钻孔速度、进钻量、曲线隧道钻孔倾斜角、废料输送速度等，本发明具有结构简单、使用方便、工作效率高、适用范围广的优点。
实施例2
如图1所示，一种大跨径隧道一次成洞钻机，它包括机架1，所述的机架1的上部分别设置有动力系统、钻孔系统和控制系统，所述的动力系统是由发动机2、变速箱3、分动箱4、液压马达5、液压泵6组成，所述的发动机2的输出端与变速箱3连接，所述的变速箱3的输出端与分动箱4连接，所述的分动箱4的输出端与液压马达5连接，所述的液压马达5的输出端与液压泵6连接，所述的钻孔系统是由主轴7、钻臂8、钻头9、夹头10、护套11、内齿轮12、外齿轮13和轴承圈14组成，所述的主轴7的输入端与液压泵6连接，主轴7的上端通过轴承连接有顶盖15，主轴7的下端通过轴承与机架1连接，主轴7中部的外壁上通过花键与外齿轮13连接，所述的外齿轮13与内齿轮12相啮合，所述的内齿轮12的外侧与钻臂8连接，所述的钻臂8的另一端通过销轴与夹头10连接，所述的夹头10的外部设置有卡钳16，所述的卡钳16与钻头9连接，机架1的下部分别设置有废料输送系统和行走系统17，所述的废料输送系统是由叶片18、集料盘19和输料皮带20组成，所述的叶片18通过螺钉与钻臂8连接，所述的输料皮带20设置在集料盘19的下方，所述的行走系统17是由引导轮、托带轮、支重轮、驱动轮和履带组成，所述的控制系统是由计量仪、控制元件、控制软件和操作开关组成，所述的护套11为空心圆柱体结构，且护套11的内径与内齿轮12的外径相同，所述的轴承圈14与护套11固定连接，且轴承圈14与内齿轮12相配合，所述的内齿轮12为凹齿，所述的外齿轮13为凸齿。
本发明所公开的大跨径隧道一次成洞钻机是由动力系统、行走系统、钻孔系统、废料输送系统和控制系统组成，发动机为行走系统、钻孔系统和废料输送系统的工作提供必须的动力，行走系统采用履带式行走装置，且采用两条履带行走装置，钻孔系统工作时，液压泵驱动主轴转动，外齿轮通过花键固定在主轴上，外齿轮转动带动内齿轮在水平方向旋转，钻臂的后部连接内齿轮，钻臂的前部连接夹头，进而通过夹头带动钻头旋转完成钻孔工作，护套的上、下端与轴承圈固定连接，轴承圈与内齿轮相配合，这种设置能够保证内齿轮转动而护套不动，顶盖、护套、外齿轮、轴承圈组成封闭的腔体，发动机、变速箱、分动箱、液压马达、液压泵设于该腔体中，有效的保护了发动机、变速箱、分动箱、液压马达、液压泵，钻臂由多节短臂组合连接而成，钻臂可在一定幅度内伸缩，用于小幅度调整切削直径；当大幅度调整施工跨径时采用增加或减少短臂节数的方式进行调整，一个夹头连接多只钻头组成曲面，一根钻头为一根切刀，需要每根钻头在夹头上的角度可调，钻头尾部通过销轴固定在夹头上，钻头可绕销轴转动，调整好钻头与夹头的角度后，用两只卡钳固定一根钻头，在立面上钻头呈弧形相当于弧形刀，通过调整每根钻头的弧度，所有钻头的在立面上首尾相接组成闭合的曲面，该曲面与隧道的弧度一致，从而保证钻洞一次成型，控制系统可以调整钻孔速度、进钻量、曲线隧道钻孔倾斜角、废料输送速度等，本发明具有结构简单、使用方便、工作效率高、适用范围广的优点。
Claims (7)
1.一种大跨径隧道一次成洞钻机，它包括机架，其特征在于：所述的机架的上部分别设置有动力系统、钻孔系统和控制系统，所述的动力系统是由发动机、变速箱、分动箱、液压马达、液压泵组成，所述的发动机的输出端与变速箱连接，所述的变速箱的输出端与分动箱连接，所述的分动箱的输出端与液压马达连接，所述的液压马达的输出端与液压泵连接，所述的钻孔系统是由主轴、钻臂、钻头、夹头、护套、内齿轮、外齿轮和轴承圈组成，所述的主轴的输入端与液压泵连接，主轴的上端通过轴承连接有顶盖，主轴的下端通过轴承与机架连接，主轴中部的外壁上通过花键与外齿轮连接，所述的外齿轮与内齿轮相啮合，所述的内齿轮的外侧与钻臂连接，所述的钻臂的另一端通过销轴与夹头连接，所述的夹头的外部设置有卡钳，所述的卡钳与钻头连接，机架的下部分别设置有废料输送系统和行走系统，所述的废料输送系统是由叶片、集料盘和输料皮带组成，所述的叶片通过螺钉与钻臂连接，所述的输料皮带设置在集料盘的下方，所述的行走系统是由引导轮、托带轮、支重轮、驱动轮和履带组成。
2.如权利要求1所述的一种大跨径隧道一次成洞钻机，其特征在于：所述的控制系统是由计量仪、控制元件、控制软件和操作开关组成。
3.如权利要求1所述的一种大跨径隧道一次成洞钻机，其特征在于：所述的护套为空心圆柱体结构，且护套的内径与内齿轮的外径相同。
4.如权利要求1所述的一种大跨径隧道一次成洞钻机，其特征在于：所述的轴承圈与护套固定连接，且轴承圈与内齿轮相配合。
5.如权利要求1所述的一种大跨径隧道一次成洞钻机，其特征在于：所述的内齿轮为凹齿。
6.如权利要求1所述的一种大跨径隧道一次成洞钻机，其特征在于：所述的外齿轮为凸齿。
7.如权利要求1所述的一种大跨径隧道一次成洞钻机，其特征在于：所述的钻臂是由多节短臂组合连接而成，且钻臂可在一定幅度内伸缩。
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