CN1127322A - 液压挖掘机 - Google Patents
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Abstract
用于地下掘进设备的挖掘机，例如隧道掩护式支架，其中，悬臂板可绕一个固定在上支承构件上的转动支座回转，在悬臂板上借助于一个联杆系统悬挂着一个悬臂，联杆系统由一个可借助液压缸摆动的摇臂和一个用来改变悬臂斜度的液压缸组成，液压缸可通过改变长度调整为与摇臂平行的联杆，所以，借助于一个在悬臂前端或附加的悬臂环节前端可调节的挖掘工具，既可以有较大的作用范围，又可以方便地将剥离的物料送到下部的纵向输送机上。
Description
本发明涉及一种用于地下掘进设备的液压驱动式挖掘机。
尤其是用于地下掘进设备的液压挖掘机，它有一个悬臂，悬臂的一端至少可直接连接一个挖掘工具，其另一端可绕一个安装在掘进设备的上支承构件上的转动支座回转，此外，它还至少有一个用于改变悬臂斜度的液压缸，以及至少有另一个支承在悬臂上的液压缸，用以操纵可绕横轴回转的挖掘工具。
1984年出版的杂志“Bauplanung—Bautechnik”第226—228页中，介绍了一种建设交通设施或供应、排污管路时用于地下掘进的管式掩护支架。在盾构筒形钢罩的上支承构件上，通过转动支座连接着一个悬臂，它可绕转动支座水平地和在液压缸作用下垂直地沿整个盾构横截面回转，此外它还起辅助装料工具的作用，将挖下的物料送往掩护支架底部的纵向输送机。此悬臂上装有一个耙齿，它可在另一个液压缸作用下回转。一旦利用工具挖下掩护支架前的开挖路线上的部分并利用纵向输送机将此挖下的物料排走，隧道盾钩将借助于安装在已开挖隧道中的压力机向前推移一定距离。
本发明的目的是制成一种上述类型的挖掘机，在作用半径比较大的情况下它具有耐磨损和加工工艺简单的结构，而且在隧道截面积较小时也能保证无阻碍地使用任何挖掘工具和可靠地输送挖下的物料。
按本发明此目的通过下述措施来达到，即提供一种用于地下掘进设备的液压挖掘机，它有一个悬臂，悬臂的一端至少可直接连接一个挖掘工具，其另一端可绕一个安装在掘进设备的上支承构件上的转动支座回转，此外，它还至少有一个用于改变悬臂斜度的液压缸，以及至少有另一个支承在悬臂上的液压缸，用以操纵可绕横轴回转的挖掘工具，悬臂(21)借助于一个联杆系统悬挂在一个固定在转动支座(15)上的悬臂板(16)上，联杆系统由一个可借助于液压缸(19)摆动的摇臂(18)和改变悬臂斜度的液压缸(20)组成，液压缸(20)通过改变长度可调整为与摇臂(18)平行的联杆。
通过一个由上转动支座的悬臂板出发的连杆系统，来按建议的方式悬挂悬臂，提供了这样的可能性，即，利用直接或间接地装在悬臂前端的挖掘工具，可获得高的掘进速度。改变与摇臂平行的液压缸长度，可使悬臂及其前端沿整个掩护支架或隧道横截面移动。在这种情况下，联杆系统和它的对污物不敏感的耐磨损支承装置，构成了一种有优点的比较简单的纵向移动设备，这种设备避免了易出问题的工具的直线导引。在联杆系统向前或向后斜移时，悬臂靠近隧道顶部，从而在纵向输送机上方形成了一个即使传送较大块的物料也足够的自由空间。此外，输送机仍能自由接近，在堵塞时可以从两侧进行清理。甚至在掘进设备尺寸较小时，也能采用比较大的工具。
摇臂最好由彼此有侧向间距地装在悬臂板上的摇臂部分组成，每部分各设有一个摇臂调节缸。同样可将两个液压缸具有侧向间距地并列设置，以调整悬臂的斜度，并可调节为与摇臂或摆动件平行的联杆。在本发明的一个实施例中，摇臂的长度确定为，当摇臂处于向前或向后摆动的终端位置时，调节成水平的悬臂大约处于隧道高度的一半。
在一种将挖掘工具直接连接在悬臂前端的设计中规定，在悬臂的前叉中安装一个工具支架，支架上设有一个铲斗和一个液压锤或其他工具，此工具支架可借助于一个或多个液压缸回转。这种悬臂的分叉和稳固的工具支架的支承装置，构成了一种紧凑的结构，在使用铲斗的情况下，工具支架以普通的铲斗运动的方式进行回转，以挖掘物料或剥离已由锤破碎了的岩石，并将它们送往纵向输送机。
在悬臂前端和工具支架或任意的挖掘工具之间，至少可铰接一个附加的可调悬臂环节(例如铲斗柄和/或一个或多个中间悬臂)，以便在隧道横截面较大时能获得相应的作用范围。
按照另一种方案，掘进设备由一台履带式走行机构和一个支承在它上面的顶板组成，顶板上装有转动支座。为使走行机构能支撑住掘进作业时产生的纵向力，利用可向侧面或可通过顶板向上面伸出的支柱，使之紧夹在隧道顶和底之间。在将顶板支承在走行机构上的支承壁之间，纵向输送机倾斜度可调地固定着。
本发明挖掘机的实施例借助于附图作进一步说明。附图均为示意图，其中：
图1和2联杆系统处于向后或向前回转位置时，装巷道掘进
掩护式支架部的挖掘机；
图3和4如图1和2所示的挖掘机，其中，工具支架由一个带
铲斗的铲斗柄代替；
图5和6如图1和2所示的挖掘机，其中，在缩短的主悬臂上
铰接着一个中间悬臂和一个带铲斗的铲斗柄；
图7和8形式上为走行机构的掘进设备，其上装有的挖掘机
处于与图1和2对应的工作位置；
图9 类似于图7和8所示挖掘机的前视图。
在图1和2中为向左掘进的隧道中有一个圆柱形巷道掘进掩护式支架10，其形式上是有若干米长的加强管段并带有一个前部的掩护支架刀11。在腾空了隧道的一个附加的长度后，巷道掘进掩护式支架10借助于作用在图中未表示的后端上的压力机向前压入已挖空的空间中，从而由此新的位置起继续开挖，在巷道掘进掩护式支架后面的空间，可逐段地用由水泥、钢材或砖石砌筑构成的承压的隧道衬砌加固。在棋形的掩护支架顶部，有一个平的加强隔板作为支承构件12，在此隔板的下侧固定着一个转动支座15，它由一个转盘构成，转盘具有垂直的旋转轴，不过也可以设计成具有多个自由度的万向接头。转动支座15的一部分是一块下悬臂板16，它可借助于一个例如通过小齿轮与齿圈啮合的驱动马达17，绕垂直的转动支座轴旋转。
在悬臂板16的下凸缘上设有用于摇臂18上端的具有水平轴的回转轴承，摇臂18用一个从掘进方向看在此摇臂后面的摇臂缸19，该摇臂缸可在图1所示的向后极限位置和图2所示的向前极限位置之间摆动，摇臂缸19支承在悬臂板16和摇臂18的一个向后的凸耳上。通过改变摇臂缸19的长度可达到的摆动角约为120°；这一角度还可以通过连接一个可由液压缸操纵的中间转向杆按需要加大。
在摇臂18前与之相隔一定距离处，在悬臂板16上装有一个联杆缸20，它的下端装在悬臂21的一个位置上，这一位置距连接悬臂21后端与摇臂18下端的铰链轴的距离与上述距离相同。在图1和2中，悬臂21大约调整为水平，这是在联杆缸20大约处于中间行程或外伸长度一半时达到的，所以联杆缸20平行于摇臂18，亦即它的长度与摇臂的相同并与摇臂一起构成联杆平行四边形，在这一效果下，悬臂21在两个摆动的极限位置之间保持与其自身平行。图2中用点划线表示的悬臂21倾斜的纵轴线(它们从摇臂18上的悬臂铰链轴出发)表明，悬臂21从其水平位置起向上和向下各可摆动约30°。
如图1和2所示，悬臂21包括一个后部较窄的段22，此段22制成叉形或向上开口。所以，当悬臂21到达其向上倾斜的极限位置时，联杆缸20的下端可处于悬臂的侧板之间。悬臂21有一个较宽的前部叉形段23，在叉形的侧板之间装入工具支架26并可以回转。较窄的和较宽的悬臂段22或23，通过焊接横管24连接，此横管亦可用另一个或附加的横向加强装置来代替或补充。
工具支架26中装有一个液压锤27，它固定在两块图中可见其轮廓形状的侧板28之间。如图2所示，在侧板28下侧装了一个可绕水平轴调整的铲斗29，并可借助于一个用数字30表示的液压缸30在打开的工作位置(图1)和靠在工具支架26上的静止位置(图2)之间摆动。在铲斗29的工作位置上，它的齿超出锤27的凿尖，所以在开挖物料或在刨去已松动的岩石时能掩护锤凿，并能抵抗横向力和防止损坏。
工具支架26大约支承在其纵向的中央，并可绕横轴40旋转，横轴由两个在悬臂21前端的侧向枢轴构成。在侧板28上作用有两个回转缸25，它们的后端铰接在悬臂后段22的凸耳上。在相应于图1的回转缸25伸出的最终位置下，工具支架26大约垂直于悬臂21的纵轴线，所以铲斗29可将挖下的物料通过滑坡42送往在下面的纵向输送机44。在图2中工具支架26调整为使液压锤27的凿处于其主工作方向，并与悬臂21的纵轴线对齐。摇臂18的长度最好确定为，在向前和向后的摇臂极限位置下，调整为水平的悬臂21大约处于隧道高度的一半处。工具支架26可以通过图2所示的液压锤27的主工作方向进一步向上摆动，以便用锤或其他工具从下面倾斜地向上朝隧道上侧进行作业。在使用铲斗29作业时，工具支架26借助于回转缸25至少可绕横轴40摆动120°，以完成通常的铲斗运动。
图3和4所示实施例与前面所介绍的实例的主要区别在于，在沿其全长为等宽的悬臂21的前端铰接着铲斗柄46，它在一个支承在悬臂上侧的回转缸25作用下摆动。在铲斗柄46的前端装有一个铲斗48，它可用任意一种其他的工具，如液压锤或工具支架26(图2)代替，并借助于一个安装在铲斗柄上的铲斗缸50回转。由于通过铲斗柄可获得较大的作用半径，所以转动支座15以及下部的纵向输送机44可设在离掩护支架刀刃距离较远的地方，从而在纵向输送机前形成一个较大的自由空间，用于已剥离物料的中间储存，并可经过较长的周期后只有在隧道推进或运送中间储存的剥离物料到输送机上时，才利用此工具。
在悬臂板16的设在下侧彼此相隔一定距离的下凸缘上，铰接着两个摇臂18和配属于它们的摇臂缸19，以及铰接着两个属于联杆系统并改变悬臂斜度的液压缸20，它们作用在悬臂21的两侧。这样一种由4个环节组成的联杆系统也可以用在图1和2所示的实施例中，尽管在图中只表示了一个单个的液压缸20和一个较宽的或由两个摇臂部分组成的单个摇臂18。在有两个摇臂部分的情况下，也可以设两个摇臂缸19。
在按图5和6所示的实施例中，在较短的悬臂21的前端铰接有一个中间悬臂52，它可借助于装在悬臂上侧的液压缸25回转。在中间悬臂52的前端铰接着铲斗柄46的后端，铲斗柄46上如同以上所介绍的那样装有一个铲斗48或任意的一个别的挖掘工具。两个铰接在中间悬臂52两侧的“内”铲斗柄缸54用于回转铲斗柄46，而支承在铲斗柄46上的铲斗缸50作用在一个铰接在铲斗柄和铰接在铲斗上的杠杆56、58上，以使得铲斗48有更大的回转范围。
作为三环节式悬臂结构组的应用举例，图5和6表示了在穿越由松散材料组成的挖掘巷道时采用的大直径巷道掘进掩护式支架10。为避免松散的剥离物料在巷道掘进掩护式支架10的底面形成大的堆集或掉落下来的成堆物料或岩石碎块损坏纵向输送机，在巷道掘进掩护式支架的中间高度处设一个或多个水平的滞留刃11，借助于三环节式悬臂结构组可以很容易地从上或从下面绕过滞留刃而行。图5用点划线表示了铲斗48在滞留刃11下方工作时的情况。当人们将悬臂21向下倾斜并通过联杆系统使之向前运动时，铲斗48可以从图中所表示的挖掘位置进一步向前移动。同样，图6表示的在滞留刃11上方工作的挖掘工具也可以继续掘进，只要人们将联杆系统移到其前部的极限位置，并使中间悬臂52的方向接近悬臂21的方向。考虑到巷道掘进掩护式支架10的直径较大以及连接在悬臂21上的中间悬臂52尤其是可以向上摆动，所以如图5和6所示，转动支座15固定在一个较高的亦即位置向巷道掘进掩护式支架纵向中心线靠近的支承构件12a上。图中还表示了悬臂21调整为水平时大约在掩护式支架高度的一半处。
在图7至9所示实施例中，由与前面所说明的实施例可比较的构件组成的挖掘机的转动支座15，固定在一块稳固和有支撑的顶板35下侧，顶板支撑在侧边构件33上，后者与履带传动的前行装置32的走行机构机架引相连。侧边构件33互相之间有使联杆系统运动的足够的侧向距离，它们还可以沿摇臂18的高度向外变成曲柄状并在前面留空或向后移放到这样的程度，使得支承在悬臂板16上的联杆系统可以无阻碍地完成其沿隧道宽度作业时的旋转运动。为了使可移动的走行机构能克服挖掘作业时产生的纵向力而支撑住，可借助于通过顶板35向上或再有向侧面倾斜地向外(图中未表示)伸出的支柱34，将此前行装置紧夹在隧道顶和底之间。在侧边构件33旁设有垂直支柱34的导引装置以及图中末表示的支柱缸。
在侧边构件33之间延伸着一个其前端设有滑坡42的纵向输送机44，它通过一个后支承36支承在走行机构32上使之具有一个有利于接受和进一步输送剥离物料的倾斜角，并可借助于铰接在侧边构件上的液压缸38，将纵向输送机上提或调整其倾斜角。
图9是处于图4所示状态的可行驶挖掘机的前视图，图中表示了在侧面的设在履带之上和顶板35之下的司机操纵台39，以及由两个互相有侧向间距的摇臂部分组成的摇臂18，摇臂18支承在从悬臂板1向下伸出并彼此有侧向间距的凸缘上。图9还表示了工具支架26的侧盖28、固定在侧盖之间的液压锤27以及设在铲斗29外端的斗齿，它们在带式输送机44上方，在输送机前面设一个例如扇形的可加宽的滑坡42。
采用按图7—9的挖掘机走行机构也可以在狭窄的隧道、管道或地下管网系统的通道中行驶，以便在那里例如拆除旧的衬砌，扩大隧道截面或清除崩落。如对掩护式支架的悬臂一样，也可以为走行机构配设单独的电气的远距离操纵设备。走行机构32可以拖带在拖车上的一个电操纵的液压设备，另一条输送带通过拖车进一步输送挖下的废弃物。代替履带式走行机构，可将掘进设备设置在另一种专用的走行机构上。
Claims (11)
1.用于地下掘进设备的液压挖掘机，它有一个悬臂，悬臂的一端至少可直接连接一个挖掘工具，其另一端可绕一个安装在掘进设备的上支承构件上的转动支座回转，此外，它还至少有一个用于改变悬臂斜度的液压缸，以及至少有另一个支承在悬臂上的液压缸用以操纵可绕横轴回转的挖掘工具，其特征为：悬臂(21)借助于一个联杆系统悬挂在一个固定在转动支座(15)上的悬臂板(16)上，联杆系统由一个可借助于液压缸(19)摆动的摇臂(18)和改变悬臂斜度的液压缸(20)组成，液压缸(20)通过改变长度可调整为与摇臂(18)平等的联杆。
2.按照权利要求1所述之挖掘机，其特征在于，摇臂(18)有两个互相有侧向间距支承在悬臂板上的摇臂部分，它们各设有一个摇臂操纵液压缸(19)。
3.按照权利1或2所述之挖掘机，其特征在于，设有两个彼此相隔侧向间距支承在悬臂板(16)上的液压缸(20)，用以改变悬臂的斜度，它们可调整为与摇臂(18)平行的联杆。
4.按照权利要求1所述之挖掘机，其特征在于，摇臂长度应这样确定，即调整为水平的悬臂(21)，在摇臂向前或向后摆动到其极限位置时，大约处于隧道或掘进设备的一半高度处。
5.按照前述诸权利要求之一所述之挖掘机，其特征在于，悬臂(21)，从可通过其回转缸(20)调为平行四边形时达到的纵向位置起，向上和向下各可回转约30°。
6.按照前述诸权利要求之一所述之挖掘机，其特征在于，掘进设备具有一个挖掘工具可以达到的纵向输送机(44)。
7.按照前述诸权利要求之一所述之挖掘机，其特征在于，掘进设备由一个履带式走行机构和顶板(36)构成，转动支座(15)装在此顶板上。
8.按照权利要求7所述之挖掘机，其特征在于，履带式走行机构(32)可借助于可向上通过顶板(36)或向侧向伸出的支柱(34)，固定在隧道上侧和底之间。
9.按照权利要求7所述之挖掘机，其特征在于，顶板(35)通过固定在履带式走行机构上的侧面支承壁(33)支承，在支承壁之间运行的纵向输送机(44)以可调整的倾斜度固定在支承壁上。
10.按照前述诸权利要求之一所述之挖掘机，其特征在于，一个设有铲斗(镐，斗齿等)和液压锤(铣刀，钻头等)的工具支架(26)，通过一个大约在其中央的转轴，安装在悬臂(21)的前叉(23)中，并可借助于液压缸(25)回转。
11.按照权利要求1至9之一所述之挖掘机，其特征在于，在悬臂(21)前端和挖掘工具(48)之间，至少可调整地铰接一个附加的悬臂环节(例如中间悬臂52和/或铲斗柄46)。
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