CN109915152B - 一种集钻扩支护一体化的盾构式掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集钻扩支护一体化的盾构式掘进机，包括截割、机架、运输、护盾以及行走机构。掘进机通过液压泵驱动，截割部分由回转马达和液压缸提供动力，其他部分由液压缸提供动力。截割部分由截割支架、截割齿、扩齿、扩齿座、液压缸和回转马达组成，截割支架由截割刀盘、六块矩形薄板和底板组成，截割刀盘为曲面，与底板用矩形薄板连接，矩形薄板在截割支架上均匀分布，截割齿在截割支架的截割刀盘上均匀分布，截割支架与前机架通过回转支承连接。护盾安装在机架两侧。行走机构由支撑架、三角架、足底和液压缸组成，三角架与支撑架与液压缸用销轴连接，足底与支撑架底部用销轴连接。本发明拥有体积小、成本低和支护、掘进同步作业的特点。

Description

一种集钻扩支护一体化的盾构式掘进机

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，尤其涉及到一种集钻孔、扩孔、支护于一体的超硬岩截割的盾构式掘进机。

背景技术

掘进机是一种山体隧道施工的专用岩石巷道掘进设备，主要由行走机构、本体机架、工作机构等组成。目前岩石巷道掘进设备主要是全断面掘进机和悬臂式掘进机，主要用于机械破碎岩石。全断面掘进机集开挖、支护、出渣于一体，但是却有着体积大、成本高的缺点。而悬臂式掘进机无法做到掘进和支护同时作业，无法高效截割超硬岩。例如，专利号CN108547630A的中国专利公布了一种悬臂式掘进机，包括悬臂式截割部、装载铲板、刮板运输机、机架本体和双履带式行走部，无法做到掘进、支护一体化。针对此种情况，本次发明的盾构式掘进机采用呈多边形截面的截割支架和护盾，拥有体积小、成本低和支护、掘进同步作业的特点。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种集钻扩支护一体化的盾构式掘进机。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种集钻扩支护一体化的盾构式掘进机，其特征在于：包括截割支架、基座、液压元件、液压泵、传送带、配电箱、护盾、截割齿、扩齿座，所述截割支架由截割刀盘、矩形薄板和底板组成，在所述截割刀盘上均匀分布有截割齿，在扩齿座上均布排列有扩齿，所述扩齿座的顶端与第一液压缸的活塞杆用销轴连接，所述第一液压缸的缸筒与所述截割支架的底板前端面用销轴连接，所述第一液压缸与所述扩齿座绕销轴旋转，所述第一液压缸驱动扩齿座向外扩出，带动扩齿在截割支架周向截割，所述基座后端面设有回转马达，所述基座与截割支架通过回转支承连接，所述回转马达驱动截割支架旋转；基座通过第二液压缸与护盾相连，所述护盾又通过第四液压缸和导向杆与后机架相连，所述第二液压缸与所述第四液压缸驱动所述护盾向后机架两侧张开与收缩，前机架通过第三液压缸与后机架相连，第三液压缸驱动前机架前进与后退；所述前机架与后机架内部设置有传送带，所述传送带固定在第三液压缸下面，所述传送带前端连接有碎石回收装置，所述碎石回收装置装在截割支架的后下方，所述后机架通过销轴与足式行走机构相连。

优选地，所述截割刀盘为曲面并与底板用六块矩形薄板连接，所述六块矩形薄板在截割支架上均匀分布，所述底板的截面为正十二边形，所述扩齿座通过第一液压缸向截割头外扩出，所述回转马达的数目为四个，所述截割支架由四个回转马达驱动实现多级回转速度截割。

优选地，所述护盾分别装在后机架左右，所述护盾内侧中心固定有第四液压缸的活塞杆，第四液压缸缸筒固定在后机架两侧中部，所述第四液压缸的活塞杆两侧设有两根导向杆，所述导向杆的杆筒固定连接在后机架上，所述护盾的一端上下两顶点与基座用第二液压缸相连，所述第二液压缸的缸筒与护盾用销轴连接，所述第二液压缸的活塞杆与基座用销轴连接。

优选地，所述足式行走机构由三角架、第五液压缸、足底和支撑架组成，所述支撑架上端与三角架用销轴连接，所述足底与支撑架底部用销轴连接，所述第五液压缸的活塞杆与三角架用销轴连接，所述第五液压缸的缸筒与支撑架的右端用销轴连接，第五液压缸驱动所述足式行走机构运动。

优选地，所述足式行走机构在后机架下方分三排分布，前排与中排安装方向相反，后排与中排安装方向相同，所述足式行走机构由第五液压缸驱动。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明在后机架两侧加上护盾，可做到钻进、扩孔、支护同时工作；本发明同样具备截割岩石、出渣和支护等功能，体积较全断面掘进机小数倍；本发明的截割支架采用的截割刀盘为曲面，可渐进钻进；本发明采用的截割支架侧面分布有六个扩齿座，扩齿座上均布排列有扩齿，在钻进完成后可扩孔；本发明采用的截割支架为正十二边形，接近圆形，截割支架回转截割效率高；本发明采用的截割支架在扩孔完成后保持扩齿座位置，向后回缩截割，可将截割支架周围的碎石拉出，本截割支架可做到钻扩拉一体化；本发明采用足式行走机构，足式行走机构的立足点是离散的点，可选择适合的支撑点，适应复杂的路面环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明所述的掘进机整体结构示意图；

图2为截割头与扩齿座位置示意图；

图3为扩齿座与加载第一液压缸位置示意图；

图4为基板与第二液压缸位置示意图；

图5为基板、回转马达和前机架位置关系示意图；

图6为护盾结构示意图；

图7为机架、第二液压缸和护盾位置关系示意图；

图8为行走机构与后机架位置示意图；

图9为行走机构结构示意图；

附图标号说明如下：1-截割支架、2-基座、3-液压元件、4-液压泵、5-传送带、6-配电箱、7-护盾、8-截割齿、9-扩齿座、10-销轴、11-扩齿、12-第一液压缸、13-回转支承、14-第二液压缸、15-第三液压缸、16-前机架、17-回转马达、18-第四液压缸、19-导向杆、20-后机架、21-导向杆筒、22-第四液压缸缸筒、23-三角架、24-第五液压缸、25-足底、26-支撑架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在图1至图8所示的本发明的示意图中，本发明主要包括截割部分、机架部分、护盾部分、行走部分。

如图1、2、3、4、5所示。截割部分包括截割支架1、截割齿8、扩齿座9、扩齿11、第一液压缸12、回转支承13及回转马达17，截割支架1由截割刀盘、矩形薄板和底板组成，其中截割齿8在截割支架1的截割刀盘上均匀分布，截割刀盘为曲面并与底板用矩形薄板连接，六块矩形薄板在截割支架1上均匀分布，底板的截面为正十二边形。截割支架1通过回转支承13与基座2间接相连，基座2后端面设有回转马达17，基座2上围绕着前机架16分布有四个回转马达17，前机架16与基座2直接相连，回转马达17与基座2直接相连。四个回转马达17可驱动截割支架1实现多级回转速度回转截割。扩齿11在扩齿座9上均布排列，扩齿座9的顶端与第一液压缸12活塞杆用销轴10连接，扩齿座9下端与第一液压缸12缸筒用销轴10连接在截割支架1底板上。扩齿座9与第一液压缸12皆可绕销轴10转动，第一液压缸12活塞杆向上伸出，与第一液压缸12活塞杆连接的扩齿座9则向外截割支架1扩出，带动扩齿11在截割支架1周向截割，反之，扩齿座9向截割支架1内回缩。

如图1、4、5、6、7所示，机架部分包括截割支架1、基座2、前机架16及后机架20。其中截割支架1与基座2通过回转支承13间接相连，两个护盾7分别位于后机架20两侧对称分布，护盾7又通过第四液压缸18和导向杆19与后机架20相连，护盾7的一端上下两顶点与基座2用第二液压缸14相连，第二液压缸14的活塞杆与基座2用销轴10连接，第二液压缸14缸筒与护盾7用销轴连接。护盾7内侧中心固定有第四液压缸18的活塞杆，第四液压缸缸筒22固定在后机架20两侧中部，第四液压缸18的活塞杆两侧设有两根导向杆19，导向杆19的杆筒固定在后机架20上。机架内部设有第三液压缸15，第三液压缸15活塞杆固定连接在前机架16的后端中间靠上，第三液压缸15缸筒固定连接在后机架20内部中间靠上，第三液压缸15伸长连带着前机架16向前运动，连带着截割支架1回转的同时向前钻进。前机架16与后机架20内部设置有传送带5，第三液压缸15下面固定有传送带5。传送带5前端连接有碎石回收装置，碎石回收装置装在截割支架1的后下方，后机架20通过销轴与足式行走机构相连。第二液压缸14与第四液压缸18驱动护盾7向后机架20两侧张开与收缩，第二液压缸14与第四液压缸18伸长，带动护盾7向机架外张开，抵住障碍物，固定机身，保护机体。

如图8、9所示，足式行走机构包括第五液压缸24、支撑架26、足底25及三角架23。三角架23为三角形薄板，第一个角与支撑架26上端用销轴连接，第二个角与后机架20用销轴连接，第三个角与第五液压缸24活塞杆用销轴连接，第五液压缸24缸筒与支撑架26右端用销轴连接，三角架23、支撑架26与第五液压缸24皆可绕销轴转动，第五液压缸24驱动足式行走机构运动。足底25与支撑架26用销轴连接，足底25可绕支撑架26转动。行走机构有三对，分三排安装在后机架20的下面。掘进机前排第五液压缸24伸长，前排三角架23顺时针小幅度转动，带动前排足底25向前移动，接着后排第五液压缸24缩短，后排三角架23顺时针小幅度转动，带动后排足底25向前移动，再接着中排第五液压缸24缩短，中排三角架23顺时针小幅度转动，带动中排足底25向前移动，如上所述，掘进机整体就可向前迈进。

本发明的一种实施顺序：液压泵4工作驱动回转马达17与各个液压泵工作。掘进机前排第五液压缸24伸长，前排三角架23顺时针小幅度转动，带动前排足底25向前移动，接着后排第五液压缸24缩短，后排三角架23顺时针小幅度转动，带动后排足底25向前移动，再接着中排第五液压缸24缩短，中排三角架23顺时针小幅度转动，带动中排足底25向前移动，如上所述，掘进机整体就可向前迈进。然后第二液压缸14与第四液压缸18驱动护盾向机架外张开，固定住机身。接着回转马达17驱动截割支架1回转，四个回转马达17可驱动截割支架1实现多级回转速度回转截割，第三液压缸15驱动前机架16向前运动，带动截割支架1回转的同时向前钻进。钻孔完成后，第一液压缸12驱动扩齿座9向外扩出，带动扩齿11扩孔。扩孔完成后，第三液压缸15缩短，连带着前机架16及截割支架1后退，带动扩齿11向后截割，将截割处岩石拉出。截割完成后，第二液压缸14与第四液压缸18缩短，带动护盾7收缩，如此，一套截割动作完成。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种集钻扩支护一体化的盾构式掘进机，其特征在于：包括截割支架（1）、基座（2）、液压元件（3）、液压泵（4）、传送带（5）、配电箱（6）、护盾（7）、截割齿（8）、扩齿座（9），所述截割支架由截割刀盘、矩形薄板和底板组成，在所述截割刀盘上均匀分布有截割齿（8），在扩齿座（9）上均布排列有扩齿（11），所述扩齿座（9）的顶端与第一液压缸（12）的活塞杆用销轴连接，所述第一液压缸（12）的缸筒与所述截割支架（1）的底板前端面用销轴连接，所述第一液压缸（12）与所述扩齿座（9）绕销轴旋转，所述第一液压缸（12）驱动扩齿座（9）向外扩出，带动扩齿（11）在截割支架（1）周向截割，所述基座（2）后端面设有回转马达（17），所述基座（2）与截割支架（1）通过回转支承（13）连接，所述回转马达（17）驱动截割支架（1）旋转；基座（2）通过第二液压缸（14）与护盾（7）相连，所述护盾（7）又通过第四液压缸（18）和导向杆（19）与后机架（20）相连，所述第二液压缸（14）与所述第四液压缸（18）驱动所述护盾（7）向后机架（20）两侧张开与收缩，前机架（16）通过第三液压缸（15）与后机架（20）相连，第三液压缸（15）驱动前机架（16）前进与后退, 扩孔完成后，第三液压缸（15）缩短，连带着前机架（16）及截割支架（1）后退，带动扩齿（11）向后截割，将截割处岩石拉出；所述前机架（16）与后机架（20）内部设置有传送带（5），所述传送带（5）固定在第三液压缸（15）下面，所述传送带（5）前端连接有碎石回收装置，所述碎石回收装置装在截割支架（1）的后下方，所述后机架（20）通过销轴与足式行走机构相连。

2.根据权利要求1所述的盾构式掘进机，其特征在于：所述截割刀盘为曲面并与底板用矩形薄板连接，六块矩形薄板在截割支架上均匀分布，所述底板的截面为正十二边形，所述扩齿座（9）通过第一液压缸（12）向截割头外扩出，所述回转马达（17）的数目为四个，所述截割支架（1）由四个回转马达（17）驱动实现多级回转速度截割。

3.根据权利要求1所述盾构式掘进机，其特征在于：所述护盾（7）分别装在后机架（20）两侧对称分布，所述护盾（7）内侧中心固定有第四液压缸（18）的活塞杆，第四液压缸缸筒（22）固定在后机架（20）两侧中部，所述第四液压缸（18）的活塞杆两侧设有两根导向杆（19），所述导向杆（19）的杆筒固定在后机架（20）上，所述护盾（7）的一端上下两顶点与基座（2）用第二液压缸（14）相连，所述第二液压缸（14）的缸筒与护盾（7）用销轴连接，所述第二液压缸（14）的活塞杆与基座（2）用销轴连接。

4.根据权利要求1所述盾构式掘进机，其特征在于：所述足式行走机构由三角架（23）、第五液压缸（24）、足底（25）和支撑架（26）组成，所述支撑架（26）上端与三角架（23）用销轴连接，所述足底（25）与支撑架（26）底部用销轴连接，所述第五液压缸（24）的活塞杆与三角架（23）用销轴连接，所述第五液压缸（24）的缸筒与支撑架（26）的右端用销轴连接，第五液压缸（24）驱动所述足式行走机构运动。

5.根据权利要求4所述盾构式掘进机，其特征在于：所述足式行走机构在后机架（20）下方分三排分布，前排与中排安装方向相反，后排与中排安装方向相同，所述足式行走机构由第五液压缸（24）驱动。

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