CN111042827A - 多臂掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及掘进装置技术领域，提供一种多臂掘进机，所述多臂掘进机包括：底盘组件，包括底盘、第一安装座和多个升降支柱，多个所述升降支柱间隔设置在所述底盘与所述第一安装座之间，以带动所述第一安装座升降；悬臂组件，包括中心轴和多个悬臂；转动组件，所述转动组件用于带动所述中心轴转动。本发明的多臂掘进机将多个悬臂设置在中心轴的一端且围绕中心轴的轴线旋转对称设置，有利于保持掘进机重心稳定；通过在底盘与第一安装座之间设置多个升降支柱，避免所述多臂掘进机因重心不稳而倾覆；通过设置转动组件带动悬臂转动，进而增加悬臂的工作面，提高工作效率。

Description

多臂掘进机

技术领域

本发明涉及掘进装置技术领域，特别涉及一种多臂掘进机。

背景技术

现有隧道施工，主要是有3种开挖方法：钻爆法开挖、单臂掘进开挖及盾构法开挖，三种施工方法，各有优劣势，相互补充形成了涵盖目前隧道施工的所有工况范围。

对于单臂掘进开挖，通过安装有破碎岩石的刀具，采用机械掘进的方法开挖隧道，并将开挖的泥土、石碴等传送出机外，目前，掘进机仅具有单个悬臂且与回转支承平台铰接，悬臂通过悬臂油缸在上、下方向作业及通过回转油缸带动回转支承平台实现回转作业。

一方面，悬臂的工作面较小，无法对整个断面进行施工，其中，受悬臂油缸行程的限制，悬臂的俯仰角度有限，受回转支承平台和回转油缸连接关系的限制，回转油缸仅能带动回转支承平台小角度转动，由于掘进机的工作面较小，在对断面不同位置进行加工时，需要反复调整多臂掘进机的工作位置，耗费时间，工作效率低；

另一方面，掘进机重心不稳定，悬臂向远离掘进机的一侧前伸，当悬臂在施工过程中摆动时，悬臂的受力方向与设备重心支撑受力方向不在一个纵面，将导致掘进机重心不稳，影响切削刀头破岩效率，甚至可能发生倾覆。

此外，设备故障率高，单悬臂式结构在硬岩掘进施工时为非对称式作业，掘进过程反作用力对机身冲击较大，整机稳定性较差；单悬臂式结构，在进行硬岩切削时，单臂铰接处承受剪切力较大，易出现设备故障。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种多臂掘进机，以解决现有的多臂掘进机工作面小、工作效率低、掘进机重心不稳定和设备故障率高的问题。

为达到上述目的，本发明提供一种多臂掘进机，所述多臂掘进机包括：

底盘组件，包括底盘、第一安装座和多个升降支柱，多个所述升降支柱间隔设置在所述底盘与所述第一安装座之间，以带动所述第一安装座升降；

悬臂组件，包括中心轴和多个悬臂，多个所述悬臂安装在所述中心轴的一端且围绕所述中心轴的轴线旋转对称设置，所述中心轴可转动地安装在所述第一安装座上；

转动组件，所述转动组件用于带动所述中心轴转动。

优选地，所述悬臂组件包括轴筒，所述轴筒套设在所述中心轴的外周且与所述中心轴可转动地连接并安装在所述第一安装座上。

优选地，所述多臂掘进机包括进给组件，所述进给组件安装在所述第一安装座上并与所述悬臂组件配合，所述进给组件通过沿所述中心轴的轴向运动以带动所述中心轴运动。

优选地，所述进给组件包括驱动单元，所述驱动单元包括伸缩件，所述伸缩件的一端与所述第一安装座铰接，另一端与所述轴筒铰接。

优选地，所述进给组件包括导轨单元，所述导轨单元包括滑轨和与所述滑轨滑动连接的滑块，所述滑轨安装在所述第一安装座上，所述轴筒与所述滑块固定连接。

优选地，所述转动组件包括伸缩件，所述伸缩件的一端设置为能够沿所述滑轨滑动，另一端与所述中心轴一端的端面可转动地连接。

优选地，所述升降支柱包括伸缩件，所述伸缩件的一端与所述底盘连接，另一端与所述第一安装座连接。

优选地，所述伸缩件包括液压缸、气压缸或电动推杆。

优选地，所述底盘组件包括第二安装座，所述第二安装座的一侧与所述升降支柱连接，另一侧与所述第一安装座的一侧面接触，所述第一安装座与所述第二安装座彼此相接触的两个侧面中的一者设有凸块，另一者设有与所述凸块对应的凹槽，所述凸块设置在所述凹槽内用于阻止所述第一安装座与所述第二安装座之间相对滑动。

优选地，所述悬臂包括悬臂油缸和悬臂本体，所述悬臂本体的一端与所述中心轴铰接，所述悬臂油缸的两端分别与所述悬臂本体和所述中心轴铰接；和/或

所述悬臂的个数为偶数。

相对于现有技术，本发明的多臂掘进机将多个悬臂设置在中心轴的一端且围绕中心轴的轴线旋转对称设置，使得中心轴两侧的力矩相互抵消，有利于保持掘进机重心稳定、降低掘进机的故障率；通过在底盘与第一安装座之间设置多个升降支柱，利用升降支柱调节所述多臂掘进机的重心，避免所述多臂掘进机因重心不稳而倾覆；通过设置转动组件带动悬臂转动，使得悬臂能够绕中心轴转动，使得悬臂能够对工作面的不同位置进行加工，进而增加悬臂的工作面，提高工作效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明的一种实施方式的多臂掘进机的主视图；

图2为本发明的一种实施方式的多臂掘进机的左视图；

图3为本发明的一种实施方式的底盘组件的结构示意图；

图4为本发明的一种实施方式的悬臂组件的结构示意图；

图5为本发明的一种实施方式的悬臂组件的剖视图；

图6为本发明的一种实施方式的悬臂组件的俯视图；

图7为本发明的一种实施方式的悬臂组件的右视图；

图8为本发明的一种实施方式的悬臂组件的左视图；

图9为本发明的一种实施方式的悬臂的结构示意图。

附图标记说明：

10悬臂组件 11悬臂

12中心轴 13轴筒

20进给组件 21导轨单元

22驱动单元 30转动组件

40底盘组件 41底盘

42第一安装座 43升降支柱

44第二安装座 111悬臂油缸

112悬臂本体 113截割头

211滑轨 212滑块

421凹槽 441凸块

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指参考附图所示的上、下。下面将参考附图1至图9并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明提供一种多臂掘进机，如图1所示，包括：

底盘组件40，包括底盘41、第一安装座42和多个升降支柱43，多个所述升降支柱43间隔设置在所述底盘41与所述第一安装座42之间，以带动所述第一安装座42升降，所述升降支柱43的一端与所述底盘41和所述第一安装座42二者中的一者铰接，另一端与另一者固定连接；

悬臂组件10，包括中心轴12和多个悬臂11，多个所述悬臂11安装在所述中心轴12的一端且围绕所述中心轴12的轴线旋转对称设置，所述中心轴12可转动地安装在所述第一安装座42上；

转动组件30，所述转动组件30用于带动所述中心轴12转动。

本发明的多臂掘进机将多个悬臂11设置在中心轴12的一端且围绕中心轴12的轴线旋转对称设置，使得中心轴12两侧的力矩相互抵消，有利于保持掘进机重心稳定、降低掘进机的故障率；通过在底盘41与第一安装座42之间设置多个升降支柱43，利用升降支柱43调节所述多臂掘进机的重心，避免所述多臂掘进机因重心不稳而倾覆；通过设置转动组件30带动悬臂11转动，这样的设置使得悬臂11能够绕中心轴12转动，使得悬臂11能够对工作面的不同位置进行加工，进而增加悬臂11的工作面，提高工作效率。

进一步的，所述中心轴12的轴线与所述第一安装座42的夹角在-20°到20°之间，优选地，所述中心轴12的轴线与所述第一安装座42的夹角在-10°到10°之间，更为优选地，所述中心轴12的轴线与所述第一安装座42的夹角为0°，所述中心轴12的轴线与所述第一安装座42平行，这样的设置使得当中心轴12进行进给时，中心轴12的进给方向与掘进方向一致。

如图2所示，所述悬臂11包括截割头113和悬臂本体112，所述截割头113能够相对所述悬臂本体112转动，从而使得截割头113带动安装在截割头113上的截齿转动，进而对待加工进行切割。进一步的，所述悬臂本体112上安装有驱动电机，所述截割头113安装在所述驱动电机的输出轴上，所述驱动电机带动所述截割头113相对悬臂本体112转动。

为了保持中心轴12的轴向运动中的稳定，如图5所示，所述悬臂组件10包括轴筒13，所述轴筒13套设在所述中心轴12的外周且与所述中心轴12可转动地连接并安装在所述第一安装座42上，具体地，所述中心轴12通过回转支承与所述轴筒13连接，所述轴筒13沿所述中心轴12的长度方向设置，这样的设置使得所述多臂掘进机的中心轴12在轴向进给的过程中，轴筒13能够为中心轴12提供支撑，避免中心轴12因悬臂11的重量过重而引起中心轴12倾斜。为了减少整机重量，所述中心轴12设置为筒状机构。此外，为了进一步避免中心轴12因悬臂11的重量过重而引起中心轴12倾斜，所述中心轴12远离所述悬臂11的一端设置有配重块。

上述中，为了驱动中心轴12的轴向进给，所述多臂掘进机包括进给组件20，所述进给组件20安装在所述第一安装座42上并与所述悬臂组件10配合，所述进给组件20通过沿所述中心轴12的轴向运动以带动所述中心轴12运动。所述进给组件20一方面可以通过伸缩沿所述中心轴12的轴向运动，具体的，所述进给组件20可以为气压缸、液压缸或电动推杆等伸缩件带动所述中心轴12运动，另一方面，所述进给组件20可以为剪叉机构，通过调节剪叉机构中相互铰接的两个杆件之间的夹角，带动所述中心轴12运动，此外，所述进给组件20还可以为齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构包括齿条和与所述齿条啮合的齿轮，所述齿条安装在所述中心轴12上且与所述中心轴12平行设置，所述齿轮转动时，通过所述齿条带动所述中心轴12转动。

上述中，所述进给组件20包括驱动单元22，所述驱动单元22包括伸缩件，如图5所示，所述伸缩件的一端与所述第一安装座42铰接，另一端与所述轴筒13铰接，所述伸缩件通过伸缩，以带动所述中心轴12运动。优选地，所述伸缩件为液压缸。

进一步的，所述进给组件20包括导轨单元21，所述导轨单元21包括滑轨211和与所述滑轨211滑动连接的滑块212，所述滑轨211安装在所述第一安装座42上，所述轴筒13与所述滑块212固定连接。上述中，所述滑块212的数量为一个或多个，当所述滑块212的数量为一个时，所述滑块212沿所述中心轴12的轴向设置；当所述滑块212的数量为多个时，多个所述滑块212间隔设置在所述中心轴12的轴向上，这样的设置有利于保持中心轴12在运动过程中的稳定。通过设置导轨单元21，使得所述中心轴12通过所述滑块212与所述滑轨211滑动连接，从而减小了中心轴12在轴向运动过程中的阻力，便于中心轴12带动悬臂11轴向进给。

为了驱动中心轴12转动，如图7所示，根据本发明的一种实施方式，所述转动组件30包括伸缩件，所述伸缩件的一端设置为能够沿所述滑轨211滑动，另一端与所述中心轴12一端的端面可转动地连接。上述中，所述伸缩件为气压缸或者液压缸等能够进行轴向伸缩的装置，优选地，所述伸缩件为液压缸。

进一步的，为了使中心轴12的受力平衡，所述转动组件30包括两个伸缩件，进一步的，为了便于对伸缩件的控制，两个所述伸缩件平面对称设置，所述对称面为中心轴12的轴线所在的垂直面。

上述中，为了提高中心轴12的转动角度，两个所述伸缩件远离所述中心轴12的一端与所述中心轴12的轴线在所述中心轴12的端面的投影的连线形成一个等腰三角形，所述伸缩件与所述中心轴12的铰接点在所述中心轴12的端面的投影位于所述等腰三角形外且靠近所述等腰三角形的腰设置。

根据本发明的一种实施方式，所述转动组件30包括马达和传动机构，所述传动机构包括相互啮合的齿轮和齿圈，所述齿轮与所述马达的输出轴连接，所述齿圈安装在所述中心轴12的外周且与所述中心轴12同轴线设置，上述中，所述马达包括电动机、液压马达或内燃机。所述马达通过带动齿轮和齿圈转动从而带动中心轴12转动。

为了调整所述多臂掘进机的重心，所述升降支柱43包括伸缩件，所述伸缩件的一端与所述底盘41固定连接，另一端与所述第一安装座42铰接。通过控制各个所述升降支柱43的伸缩，来调节中心轴12的俯仰角度，进而调整所述多臂掘进机的重心。

上述中，所述伸缩件包括液压缸、气压缸或电动推杆。优选地，所述伸缩件为液压缸。

为了减小悬臂组件10对底盘41的冲击，所述底盘组件40包括第二安装座44，所述第二安装座44的一侧与所述升降支柱43连接，另一侧与所述第一安装座42的一侧面接触，所述第一安装座42与所述第二安装座44彼此相接触的两个侧面中的一者设有凸块441，另一者设有与所述凸块441对应的凹槽421，所述凸块441设置在所述凹槽421内用于阻止所述第一安装座42与所述第二安装座44之间相对滑动。具体的，所述第一安装座42的侧面上设有凹槽421，所述第二安装座44上设有凸块441，通过凹槽421和凸块441用于承受来自悬臂组件10的剪力，避免底盘组件40损坏，提高所述多臂掘进机的使用寿命。

为了进一步增大所述多臂掘进机的工作面，如图8所示，所述悬臂11包括悬臂油缸111和悬臂本体112，所述悬臂本体112的一端与所述中心轴12铰接，所述悬臂油缸111的两端分别与所述悬臂本体112和所述中心轴12铰接，优选地，所述悬臂油缸111在中心轴12的端面上的投影与所述中心轴12的径向重合，这样的设置使得悬臂油缸111能够带动悬臂本体112摆动，从而进一步增大所述多臂掘进机的工作面；和/或

所述悬臂11的个数为偶数，如2个、4个、6个或8个，优选地，所述悬臂11的数量4个，这样的设置使得中心轴12在转动的过程中，中心轴12两侧的力矩都保持相同，从而避免所述多臂掘进机倾覆。

根据图示的实施方式说明本申请的掘进装置的操作,当使用本发明的所述多臂掘进机时，首先将所述多臂掘进机移动至指定位置，驱动电机带动截割头113转动，进给组件20中的伸缩件通过伸长或收缩带动滑块212沿滑轨211滑动，滑块212通过带动套筒运动，从而带动中心轴12轴向进给，直至才截割头113对待加工面进行切削，悬臂油缸111通过伸长或收缩带动悬臂本体112摆动，从而带动截割头113沿中心轴12的径向运动，转动组件30中的伸缩件通过伸长或收缩带动中心轴12转动，从而带动截割头113沿中心轴12的轴向摆动，改变加工位置，直至截割头113完成对整个工作面的加工，进给组件20再次带动中心轴12轴向进给，当中心轴12进给至一定量时，中心轴12收缩，底盘组件40带动所述多臂掘进机进给，重复上述步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多臂掘进机，其特征在于，包括：

底盘组件(40)，包括底盘(41)、第一安装座(42)和多个升降支柱(43)，多个所述升降支柱(43)间隔设置在所述底盘(41)与所述第一安装座(42)之间，以带动所述第一安装座(42)升降；

悬臂组件(10)，包括中心轴(12)和多个悬臂(11)，多个所述悬臂(11)安装在所述中心轴(12)的一端且围绕所述中心轴(12)的轴线旋转对称设置，所述中心轴(12)可转动地安装在所述第一安装座(42)上；

转动组件(30)，所述转动组件(30)用于带动所述中心轴(12)转动。

2.根据权利要求1所述的多臂掘进机，其特征在于，悬臂组件(10)包括轴筒(13)，所述轴筒(13)套设在所述中心轴(12)的外周且与所述中心轴(12)可转动地连接并安装在所述第一安装座(42)上。

3.根据权利要求2所述的多臂掘进机，其特征在于，所述多臂掘进机包括进给组件(20)，所述进给组件(20)安装在所述第一安装座(42)上并与所述悬臂组件(10)配合，所述进给组件(20)通过沿所述中心轴(12)的轴向运动以带动所述中心轴(12)运动。

4.根据权利要求3所述的多臂掘进机，其特征在于，所述进给组件(20)包括驱动单元(22)，所述驱动单元(22)包括伸缩件，所述伸缩件的一端与所述第一安装座(42)铰接，另一端与所述轴筒(13)铰接。

5.根据权利要求3所述的多臂掘进机，其特征在于，所述进给组件(20)包括导轨单元(21)，所述导轨单元(21)包括滑轨(211)和与所述滑轨(211)滑动连接的滑块(212)，所述滑轨(211)安装在所述第一安装座(42)上，所述轴筒(13)与所述滑块(212)固定连接。

6.根据权利要求4所述的多臂掘进机，其特征在于，所述转动组件(30)包括伸缩件，所述伸缩件的一端设置为能够沿所述滑轨(211)滑动，另一端与所述中心轴(12)一端的端面可转动地连接。

7.根据权利要求1所述的多臂掘进机，其特征在于，所述升降支柱(43)包括伸缩件，所述伸缩件的一端与所述底盘(41)连接，另一端与所述第一安装座(42)连接。

8.根据权利要求5、6、7中任意一项所述的多臂掘进机，其特征在于，所述伸缩件包括液压缸、气压缸或电动推杆。

9.根据权利要求1所述的多臂掘进机，其特征在于，所述底盘组件(40)包括第二安装座(44)，所述第二安装座(44)的一侧与所述升降支柱(43)连接，另一侧与所述第一安装座(42)的一侧面接触，所述第一安装座(42)与所述第二安装座(44)彼此相接触的两个侧面中的一者设有凸块(441)，另一者设有与所述凸块(441)对应的凹槽(442)，所述凸块(441)设置在所述凹槽(442)内用于阻止所述第一安装座(42)与所述第二安装座(44)之间相对滑动。

10.根据权利要求1所述的多臂掘进机，其特征在于，所述悬臂(11)包括悬臂油缸(111)和悬臂本体(112)，所述悬臂本体(112)的一端与所述中心轴(12)铰接，所述悬臂油缸(111)的两端分别与所述悬臂本体(112)和所述中心轴(12)铰接；和/或

所述悬臂(11)的个数为偶数。

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