CN107620595B - 一种隧道掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道掘进机，包括横向掘进模块、纵向掘进模块、钻头、四个挖土模块、传动轴、第一齿轮、驱动平台、螺杆，其特征在于：所述的传动轴转动安装在驱动平台的传动轴座上，传动轴上设有第一齿轮，第一齿轮与驱动平台上的两个第三齿轮啮合，传动轴远离驱动平台一端与纵向掘进模块的第一转轴同轴并焊接在一起连接，所述的钻头转动安装在纵向掘进模块端部，本发明采用先钻孔后向四周扩张的工作方式，通过纵向掘进模块向前推进，横向掘进模块与挖土模块联动将四周挖成预先设定好的形状，能在挖掘过程中改变实时调整形状，挖掘过程中极大地减少了其他辅助机械的使用量，隧道形状可一次成型。

Description

一种隧道掘进机

技术领域

本发明涉及土木工程机械技术领域，特别涉及一种隧道掘进机。

背景技术

隧道施工中过程中需要用到各种各样的施工设备，每次施工的隧道会根据具体情况设计不同的隧道形状，常见的盾构机只能挖掘固定形状的隧道，对于内部形状改变的隧道通常需要与其他挖掘设备配合，需要很高的成本，因此需要一种能够适用于多种隧道形状，并且挖掘形状可以在施工过程中改变的隧道掘进机。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种隧道掘进机，本发明采用先钻孔后向四周扩张的工作方式，通过纵向掘进模块向前推进，横向掘进模块与挖土模块联动将四周挖成预先设定好的形状，挖掘效率高，极大减少了挖掘过程中其他辅助机械的使用量，隧道形状可一次成型，不需要过多修整，大大降低了施工成本。

本发明所使用的技术方案是：一种隧道掘进机，包括横向掘进模块、纵向掘进模块、钻头、四个挖土模块、传动轴、第一齿轮、驱动平台、螺杆，其特征在于：所述的传动轴转动安装在驱动平台的传动轴座上，传动轴上设有第一齿轮，第一齿轮与驱动平台上的两个第三齿轮啮合，传动轴远离驱动平台一端与纵向掘进模块的第一转轴同轴并焊接在一起连接，所述的钻头转动安装在纵向掘进模块端部，螺杆转动安装在传动轴内，螺杆一端与驱动平台上的第三液压马达输出轴固定连接，另一端与钻头后部固定连接；所述的横向掘进模块通过两个滑套转动安装在传动轴上，横向掘进模块上的第二齿轮与驱动平台上的两个第四齿轮啮合，四个挖土模块分别安装在横向掘进模块四周的四个凹槽内；

所述的横向掘进模块包括横向掘进架、四个水箱、两个滑套、第二齿轮，所述的横向掘进架为空心圆柱形，四周均布有四个凹槽，横向掘进架中心设有两个与横向掘进架轴心同轴的滑套，第二齿轮固定安装在横向掘进架后方的支架上，并与横向掘进架同轴，横向掘进架内沿径向均布有四个水箱；

所述的纵向掘进模块包括纵向掘进壳体、两个刀片、第一转轴、两个输送管，纵向掘进壳体为前端细后端粗的圆台形，纵向掘进壳体内设有与它同轴的第一转轴，纵向掘进壳体外侧间隔180°设有两个刀片，刀片下方通过输送管与第一转轴内部连通；

所述的挖土模块包括两个摆臂、两个第一液压缸、两个第二液压缸、两个大臂、驱动链轮、导向链轮、四个摇臂、四个涨紧轮、两个避震器、六个第三液压缸、六个变形支架、六个支撑链轮、六个压紧轮、三个连接轴、两个链条、刀头、链板，所述的两个摆臂一端铰接在横向掘进模块的凹槽内靠近第二齿轮一侧的支架上，另一端分别与两个大臂端部铰接在一起；两个第一液压缸一端分别铰接在两个摆臂上，另一端铰接在横向掘进模块的凹槽内远离第二齿轮一侧的支架上；两个第二液压缸一端分别铰接在两个摆臂上，另一端分别铰接在两个大臂上；所述的驱动链轮的转轴两端安装在两个大臂靠近第二齿轮一端，导向链轮的转轴两端安装在两个大臂另一端；四个摇臂两两一组，分别铰接在两个大臂上，每组摇臂下端通过转轴连接，四个涨紧轮分别安装在两组摇臂的转轴两端；两个避震器一端分别铰接在两组摇臂的转轴上，另一端各自通过销轴安装在两个大臂之间；所述的六个第三液压缸、六个变形支架、六个支撑链轮、六个压紧轮两两一组，分成三组，每组的两个第三液压缸固定安装在两个大臂之间并相互对称，每个第三液压缸活塞杆端部各有一个变形支架，支撑链轮转动安装在变形支架中部，压紧轮转动安装在变形支架上部；同组的两个支撑链轮之间通过连接轴固定连接；两个链条安装在驱动链轮、导向链轮、四个涨紧轮、六个支撑链轮上，两个链条之间通过链板连接，刀头固定安装在链板上；

所述的驱动平台包括底板、两个第三齿轮、两个第一液压马达、两个第二液压马达、两个第四齿轮、传动轴座、第三液压马达；所述的底板为方形，中部设有开口，传动轴座固定安装在底板上端面前端，第三液压马达固定安装在底板上端面后部，输出轴朝向传动轴座；两个第一液压马达固定安装在底板上并靠近传动轴座，输出轴向后，两个第三齿轮分别安装在两个第一液压马达上；两个第二液压马达分别固定安装在底板上端面前端左右两侧，两个第四齿轮分别安装在两个第二液压马达上。

进一步地，所述的钻头前端有三个沿轴心120°均布的横向刀刃，第一转轴的内外径与传动轴内外径相同。

进一步地，所述的驱动链轮主体是一个轴心固定的电动机，外壳沿轴心方向两端各设有一个链轮；导向链轮由两个固定安装在一根轴上的链轮组成。

本发明有益效果：

1.本发明采用先钻孔后向四周扩张的工作方式，通过纵向掘进模块向前推进，横向掘进模块与挖土模块联动将四周挖成预先设定好的形状，能在挖掘过程中改变实时调整形状。

2.挖掘过程中极大地减少了其他辅助机械的使用量，隧道形状可一次成型，不需要过多修整，大大降低了施工成本。

附图说明

图1、图2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明爆炸图。

图4为本发明部分零件的装配示意图。

图5为本发明横向掘进模块的结构示意图。

图6为本发明横向掘进模块以及挖土模块的装配图。

图7为本发明纵向掘进模块的结构示意图。

图8为本发明挖土模块的结构示意图。

图9为本发明图8的局部放大图。

图10、图11、图13为本发明挖土模块除去链条、刀头、链板的结构示意图。

图12为本发明图11的局部放大图。

图14为本发明图13的局部放大图。

图15为本发明驱动平台的结构示意图。

图16为本发明钻头的结构示意图。

附图标号：1-横向掘进模块；2-纵向掘进模块；3-钻头；4-挖土模块；5-传动轴；6-第一齿轮；7-驱动平台；8-螺杆；101-横向掘进架；102-水箱；103-滑套；104-第二齿轮；201-纵向掘进壳体；202-刀片；203-第一转轴；204-输送管；401-摆臂；402-第一液压缸；403-第二液压缸；404-大臂；405-驱动链轮；406-导向链轮；407-摇臂；408-涨紧轮；409-避震器；410-第三液压缸；411-变形支架；412-支撑链轮；413压紧轮；414-连接轴；415-链条；416-刀头；417-链板；701-底板；702-第三齿轮；703-第一液压马达；704-第二液压马达；705-第四齿轮；706-传动轴座；707-第三液压马达。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16所示，一种隧道掘进机，包括横向掘进模块1、纵向掘进模块2、钻头3、四个挖土模块4、传动轴5、第一齿轮6、驱动平台7、螺杆8，其特征在于：所述的传动轴5转动安装在驱动平台7的传动轴座706上，传动轴5上设有第一齿轮6，第一齿轮6与驱动平台7上的两个第三齿轮702啮合，传动轴5远离驱动平台7一端与纵向掘进模块2的第一转轴203同轴并焊接在一起连接，所述的钻头3转动安装在纵向掘进模块2端部，螺杆8转动安装在传动轴5内，螺杆8一端与驱动平台7上的第三液压马达707输出轴固定连接，另一端与钻头3后部固定连接；所述的横向掘进模块1通过两个滑套103转动安装在传动轴5上，横向掘进模块1上的第二齿轮104与驱动平台7上的两个第四齿轮705啮合，四个挖土模块4分别安装在横向掘进模块1四周的四个凹槽内；

所述的横向掘进模块1包括横向掘进架101、四个水箱102、两个滑套103、第二齿轮104，所述的横向掘进架101为空心圆柱形，四周均布有四个凹槽，横向掘进架101中心设有两个与横向掘进架101轴心同轴的滑套103，第二齿轮104固定安装在横向掘进架101后方的支架上，并与横向掘进架101同轴，横向掘进架101内沿径向均布有四个水箱102；

所述的纵向掘进模块2包括纵向掘进壳体201、两个刀片202、第一转轴203、两个输送管204，纵向掘进壳体201为前端细后端粗的圆台形，纵向掘进壳体201内设有与它同轴的第一转轴203，纵向掘进壳体201外侧间隔180°设有两个刀片202，刀片202下方通过输送管204与第一转轴203内部连通；

所述的挖土模块4包括两个摆臂401、两个第一液压缸402、两个第二液压缸403、两个大臂404、驱动链轮405、导向链轮406、四个摇臂407、四个涨紧轮408、两个避震器409、六个第三液压缸410、六个变形支架411、六个支撑链轮412、六个压紧轮413、三个连接轴414、两个链条415、刀头416、链板417，所述的两个摆臂401一端铰接在横向掘进模块1的凹槽内靠近第二齿轮104一侧的支架上，另一端分别与两个大臂404端部铰接在一起；两个第一液压缸402一端分别铰接在两个摆臂401上，另一端铰接在横向掘进模块1的凹槽内远离第二齿轮104一侧的支架上；两个第二液压缸403一端分别铰接在两个摆臂401上，另一端分别铰接在两个大臂404上；所述的驱动链轮405的转轴两端安装在两个大臂404靠近第二齿轮104一端，导向链轮406的转轴两端安装在两个大臂404另一端；四个摇臂407两两一组，分别铰接在两个大臂404上，每组摇臂407下端通过转轴连接，四个涨紧轮408分别安装在两组摇臂407的转轴两端；两个避震器409一端分别铰接在两组摇臂407的转轴上，另一端各自通过销轴安装在两个大臂404之间；所述的六个第三液压缸410、六个变形支架411、六个支撑链轮412、六个压紧轮413两两一组，分成三组，每组的两个第三液压缸410固定安装在两个大臂404之间并相互对称，每个第三液压缸410活塞杆端部各有一个变形支架411，支撑链轮412转动安装在变形支架411中部，压紧轮413转动安装在变形支架411上部；同组的两个支撑链轮412之间通过连接轴414固定连接；两个链条415安装在驱动链轮405、导向链轮406、四个涨紧轮408、六个支撑链轮412上，两个链条415之间通过链板417连接，刀头416固定安装在链板417上；

所述的驱动平台7包括底板701、两个第三齿轮702、两个第一液压马达703、两个第二液压马达704、两个第四齿轮705、传动轴座706、第三液压马达707；所述的底板701为方形，中部设有开口，传动轴座706固定安装在底板701上端面前端，第三液压马达707固定安装在底板701上端面后部，输出轴朝向传动轴座706；两个第一液压马达703固定安装在底板701上并靠近传动轴座706，输出轴向后，两个第三齿轮702分别安装在两个第一液压马达703上；两个第二液压马达704分别固定安装在底板701上端面前端左右两侧，两个第四齿轮705分别安装在两个第二液压马达704上；

进一步地，所述的钻头3前端有三个沿轴心120°均布的横向刀刃，第一转轴203的内外径与传动轴5内外径相同。

进一步地，所述的驱动链轮405主体是一个轴心固定的电动机，外壳沿轴心方向两端各设有一个链轮；导向链轮406由两个固定安装在一根轴上的链轮组成。

本发明工作原理：本发明在工作时将驱动平台7的底板701固定安装在其他行走平台上，并通过行走平台向前推进，两个第一液压马达703分别带动两个第三齿轮702转动通过第一齿轮6带动传动轴5和纵向掘进模块2转动，通过刀片202将前方土石挖下，通过输送管204进入第一转轴203内；通过第三液压马达707驱动螺杆8转动将纵向掘进模块2挖掘的土石沿传动轴5的内孔运送到驱动平台7的底板701中部开口上，由其他辅助设备运走，同时螺杆8带动钻头3转动将前方坚硬障碍物破碎掉，螺杆8转速大于传动轴5转速，且旋转方向相同；当横向掘进模块1整体进入挖掘的洞内后，行走平台停止前进，两个第一液压马达703、第三液压马达707停止转动；四个水箱102内注满水，提高稳定性，驱动链轮405通过链条415带动刀头416进行挖掘，两个第一液压缸402、两个第二液压缸403联动控制挖土模块4向外伸出，同时两个第二液压马达704通过两个第四齿轮705驱动第二齿轮104带动横向掘进模块1转动，通过调节两个第一液压缸402、两个第二液压缸403、六个第三液压缸410可以在挖掘过程中改变挖掘隧道的形状，挖掘完成后挖土模块4收回横向掘进模块1内，行走机构重新向前推进并通过纵向掘进模块2和钻头3挖掘。

Claims (2)

1.一种隧道掘进机，包括横向掘进模块（1）、纵向掘进模块（2）、钻头（3）、四个挖土模块（4）、传动轴（5）、第一齿轮（6）、驱动平台（7）、螺杆（8），其特征在于：所述的传动轴（5）转动安装在驱动平台（7）的传动轴座（706）上，传动轴（5）上设有第一齿轮（6），第一齿轮（6）与驱动平台（7）上的两个第三齿轮（702）啮合，传动轴（5）远离驱动平台（7）一端与纵向掘进模块（2）的第一转轴（203）同轴并焊接在一起连接，所述的钻头（3）转动安装在纵向掘进模块（2）端部，螺杆（8）转动安装在传动轴（5）内，螺杆（8）一端与驱动平台（7）上的第三液压马达（707）输出轴固定连接，另一端与钻头（3）后部固定连接；所述的横向掘进模块（1）通过两个滑套（103）转动安装在传动轴（5）上，横向掘进模块（1）上的第二齿轮（104）与驱动平台（7）上的两个第四齿轮（705）啮合，四个挖土模块（4）分别安装在横向掘进模块（1）四周的四个凹槽内；

所述的横向掘进模块（1）包括横向掘进架（101）、四个水箱（102）、两个滑套（103）、第二齿轮（104），所述的横向掘进架（101）为空心圆柱形，四周均布有四个凹槽，横向掘进架（101）中心设有两个与横向掘进架（101）轴心同轴的滑套（103），第二齿轮（104）固定安装在横向掘进架（101）后方的支架上，并与横向掘进架（101）同轴，横向掘进架（101）内沿径向均布有四个水箱（102）；

所述的纵向掘进模块（2）包括纵向掘进壳体（201）、两个刀片（202）、第一转轴（203）、两个输送管（204），纵向掘进壳体（201）为前端细后端粗的圆台形，纵向掘进壳体（201）内设有与它同轴的第一转轴（203），纵向掘进壳体（201）外侧间隔180°设有两个刀片（202），刀片（202）下方通过输送管（204）与第一转轴（203）内部连通；

所述的挖土模块（4）包括两个摆臂（401）、两个第一液压缸（402）、两个第二液压缸（403）、两个大臂（404）、驱动链轮（405）、导向链轮（406）、四个摇臂（407）、四个涨紧轮（408）、两个避震器（409）、六个第三液压缸（410）、六个变形支架（411）、六个支撑链轮（412）、六个压紧轮（413）、三个连接轴（414）、两个链条（415）、刀头（416）、链板（417），所述的两个摆臂（401）一端铰接在横向掘进模块（1）的凹槽内靠近第二齿轮（104）一侧的支架上，另一端分别与两个大臂（404）端部铰接在一起；两个第一液压缸（402）一端分别铰接在两个摆臂（401）上，另一端铰接在横向掘进模块（1）的凹槽内远离第二齿轮（104）一侧的支架上；两个第二液压缸（403）一端分别铰接在两个摆臂（401）上，另一端分别铰接在两个大臂（404）上；所述的驱动链轮（405）的转轴两端安装在两个大臂（404）靠近第二齿轮（104）一端，导向链轮（406）的转轴两端安装在两个大臂（404）另一端；四个摇臂（407）两两一组，分别铰接在两个大臂（404）上，每组摇臂（407）下端通过转轴连接，四个涨紧轮（408）分别安装在两组摇臂（407）的转轴两端；两个避震器（409）一端分别铰接在两组摇臂（407）的转轴上，另一端各自通过销轴安装在两个大臂（404）之间；所述的六个第三液压缸（410）、六个变形支架（411）、六个支撑链轮（412）、六个压紧轮（413）两两一组，分成三组，每组的两个第三液压缸（410）固定安装在两个大臂（404）之间并相互对称，每个第三液压缸（410）活塞杆端部各有一个变形支架（411），支撑链轮（412）转动安装在变形支架（411）中部，压紧轮（413）转动安装在变形支架（411）上部；同组的两个支撑链轮（412）之间通过连接轴（414）固定连接；两个链条（415）安装在驱动链轮（405）、导向链轮（406）、四个涨紧轮（408）、六个支撑链轮（412）上，两个链条（415）之间通过链板（417）连接，刀头（416）固定安装在链板（417）上；

所述的驱动平台（7）包括底板（701）、两个第三齿轮（702）、两个第一液压马达（703）、两个第二液压马达（704）、两个第四齿轮（705）、传动轴座（706）、第三液压马达（707）；所述的底板（701）为方形，中部设有开口，传动轴座（706）固定安装在底板（701）上端面前端，第三液压马达（707）固定安装在底板（701）上端面后部，输出轴朝向传动轴座（706）；两个第一液压马达（703）固定安装在底板（701）上并靠近传动轴座（706），输出轴向后，两个第三齿轮（702）分别安装在两个第一液压马达（703）上；两个第二液压马达（704）分别固定安装在底板（701）上端面前端左右两侧，两个第四齿轮（705）分别安装在两个第二液压马达（704）上；

所述的钻头（3）前端有三个沿轴心120°均布的横向刀刃，第一转轴（203）的内外径与传动轴（5）内外径相同。

2.根据权利要求1所述的一种隧道掘进机，其特征在于：所述的驱动链轮（405）主体是一个轴心固定的电动机，外壳沿轴心方向两端各设有一个链轮；导向链轮（406）由两个固定安装在一根轴上的链轮组成。