CN208619111U - 一种掘进机硬岩截割装置及掘进机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种掘进机硬岩截割装置及掘进机，包括：刀盘截割组件；其前端固定连接所述刀盘截割组件的悬臂段；铰接掘进机主机的伸缩段；连接在所述悬臂段与所述伸缩段之间的悬臂段伸缩段连接部，用于调节安装在悬臂段上的刀盘截割组件切入角度并将伸缩段的截割动力传递给所述悬臂段。本实用新型通过控制刀片切割岩石的角度，破坏岩石的抗拉强度来实现破岩的目的。

Description

一种掘进机硬岩截割装置及掘进机

技术领域

本实用新型涉及一种掘进机硬岩截割装置，特别是一种用于在全硬岩巷道的掘进中使用的悬臂式掘进机硬岩截割装置。

背景技术

悬臂式掘进机主要适用硬度在f2～f7的地层，硬度超过f7的地层，掘进机施工优势不突出，硬度越高，截齿损耗越大，掘进效率相对于钻爆法掘进没有优势。而钻爆法掘进，危险，尺寸超差不受控，炸药管控，不适应隧道掘进的快速发展。全断面岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，TBM)可以进行硬岩的掘进，但一次性投入成本高，掘进机直径尺寸可调范围不大，对地质条件的适应性较差，只能掘进圆形断面。所以需要新的结构，新的硬岩掘进方式。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种掘进机硬岩截割装置，用于在硬度超过f7的地层对硬岩进行截割。

根据本实用新型第一方面，本实用新型的掘进机硬岩截割装置包括：

刀盘截割组件；

其前端固定连接所述刀盘截割组件的悬臂段；

铰接掘进机主机的伸缩段；

安装在所述悬臂段与所述伸缩段之间的悬臂段伸缩段连接部，用于调节安装在悬臂段上的刀盘截割组件切入角度并将伸缩段的截割动力传递给所述悬臂段。

优选地，所述悬臂段伸缩段连接部包括：将所述悬臂段和所述伸缩段连接在一起的中空连接件；穿过所述中空连接件的可轴向偏移的联轴器，用于将伸缩段的截割动力传递给悬臂段用来驱动刀盘截割组件的主轴；安装在所述悬臂段与所述伸缩段之间的切入角调节装置，用于调节安装在悬臂段上的刀盘截割组件切入角度。

优选地，所述悬臂段伸缩段连接部还包括：安装在所述悬臂段后端的第一耳座法兰，其上具有连接所述中空连接件的第一对连接耳，以及铰接所述切入角调节装置的第一铰接组件；安装在所述伸缩段前端的第二耳座法兰，其上具有连接所述中空连接件的第二对连接耳，以及铰接所述切入角调节装置的第二铰接组件。

优选地，所述中空连接件是中空十字销轴，具有中空筒体和分布在所述中空筒体外壁上的四个销轴，其中的两个销轴用于连接第一对连接耳，另两个销轴用于连接第二对连接耳。

优选地，所述可轴向偏移的联轴器是万向联轴器或挠性联轴器，其一端连接伸缩段的截割减速器的输出轴，其另一端连接悬臂段用来驱动刀盘截割组件的主轴。

优选地，所述切入角调节装置包括多个驱动油缸，其每个驱动油缸一端设有用于铰接所述第一铰接组件中一个铰接座的第一铰接端，其另一端设有用于铰接所述第二铰接组件中一个铰接座的第二铰接端。

优选地，所述刀盘截割组件安装在悬臂段主轴的前端，其包括与所述悬臂段主轴的前端一体形成的刀盘和可拆卸安装在所述刀盘上的多组刀片。

优选地，所述伸缩段包括：其中部开有空腔的伸缩外架；其滑动部分安装在所述伸缩外架空腔内的伸缩内筒，所述伸缩内筒内装有电机及作为所述截割减速器的电机减速器；用于驱动所述伸缩内筒相对于伸缩外架进行伸缩动作的伸缩油缸。

优选地，所述伸缩内筒两个相对侧分别设有导轨凹槽；所述伸缩外架空腔两个侧壁分别设有与所述导轨凹槽适配的导轨凸块；所述伸缩油缸的缸体固定在伸缩外架上，从所述伸缩油缸的缸体伸出的活塞杆端部固定在伸缩内筒的前端部。

优选地，所述刀盘上开有刀盘孔；所述刀片开有刀片安装孔，刀片背面凸起有用于嵌入刀盘孔并连通所述刀片安装孔的中空圆柱，以便通过螺栓将刀片安装到所述刀盘上；所述刀片外侧镶嵌有多个硬质合金头。

根据本实用新型的第二方面，本实用新型还提供了一种掘进机，其包括：掘进机主机，其上装有回转油缸；上述的掘进机硬岩截割装置，其通过联接销轴铰接所述掘进机主机上；安装在所述掘进机硬岩截割装置与掘进机主机之间的升降油缸。

相对于现有技术，本实用新型的有益技术效果是：1)由于岩石的抗压强度几倍于抗拉强度，因此本实用新型采用刀盘截割技术破坏岩石的搞拉强度可以大大降低硬岩截割的能耗。2)本实用新型采用了腕动油缸控制刀盘的摆动角度，并且刀盘的左右、上下摆动及纵向进给均由编好的程序控制，所以本实用新型便于破坏岩石的抗拉强度，并且提升了截割硬岩的工作效率。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明，以便进一步理解本实用新型的上述技术内容及功效。

附图说明

图1是本实用新型的硬岩截割装置部件；

图2是本实用新型的硬岩截割装置的分解图；

图3A是图2中A向的示意图；

图3B是图2中B向的示意图；

图4是显示图2中的中空销轴与悬臂段和伸缩段连接关系的示意图；

图5A是本实用新型的中空十字销轴分解图；

图5B是显示万向联轴器穿过中空十字销轴的示意图；

图6时本实用新型的伸缩段的示意图；

图7是显示伸缩段结构的示意图；

图8是显示本实用新型的刀盘截割组件结构的示意图；

图9是本实用新型的应用实例的示意图。

附图标记说明：悬臂段1；伸缩段2；伸缩内筒22；伸缩油缸220；伸缩外架21；悬臂段伸缩段连接部3；第一耳座法兰31；第一对连接耳310；第一铰接组件311；第二耳座法兰32；第二对连接耳320；第二铰接组件321；切入角调节装置33；第一铰接端331；第二铰接端331；中空连接件34；中空筒体340；销轴341；联轴器35；刀盘截割组件4；刀盘41；刀片40；中空圆柱401；螺栓 402；掘进机主机5；回转油缸50；升降油缸51；铰接件52。

具体实施方式

图1显示了本实用新型的掘进机硬岩截割装置的结构，如图1所示，本实用新型的一种掘进机硬岩截割装置包括：刀盘截割组件4；其前端固定连接所述刀盘截割组件4的悬臂段1，用于驱动所述刀盘截割组件4进行旋转截割作业，并改变所述刀盘截割组件4进行截割作业的切入角度；铰接掘进机主机5的伸缩段 2，用于驱动所述悬臂段1进行伸缩作业，并向悬臂段1供应用来驱动所述刀盘截割组件4进行旋转截割的动力；连接在所述悬臂段1与所述伸缩段2之间的悬臂段伸缩段连接部3，用于调节安装在悬臂段1上的刀盘截割组件切入角度并将伸缩段2的截割动力传递给所述悬臂段1。

图2至图4显示了本实用新型的悬臂段伸缩段连接部3的结构，本实用新型的悬臂段伸缩段连接部3包括：将所述悬臂段1和所述伸缩段2连接在一起的中空连接件34；穿过所述中空连接件34的可轴向偏移的联轴器35，用于将伸缩段 2的截割动力传递给悬臂段1用来驱动刀盘截割组件4的主轴；安装在所述悬臂段1与所述伸缩段2之间的切入角调节装置33，用于调节安装在悬臂段上的刀盘截割组件4切入角度。

本实用新型的悬臂段伸缩段连接部3还包括：安装在所述悬臂段1后端的第一耳座法兰31，其上具有连接所述中空连接件34的第一对连接耳310，以及铰接切入角调节装置33的第一铰接组件311；安装在所述伸缩段2前端的第二耳座法兰32，其上具有连接所述中空连接件34的第二对连接耳320，以及铰接所述切入角调节装置33的第二铰接组件321。

如图3A和图3B所示，第一耳座法兰31的第一铰接组件311包括多个铰接座，其数量可以是图3A所示的4个，也可以多于或少于4个，其数量的多少取决于切入角调节装置33的数量；同理，第二耳座法兰33的第二铰接组件321 也包括多个铰接座，其数量的多少取决于切入角调节装置33的数量。

如图2所示，本实用新型的可轴向偏移的联轴器35可以是万向联轴器，也可以是挠性联轴器，可轴向偏移的联轴器35一端连接伸缩段2的截割减速器的输出轴(图中未示出)，其另一端连接悬臂段1用来驱动刀盘截割组件的主轴(图中未示出)。

图4、图5A显示了中空连接件34的结构，本实用新型的中空连接件可以是中空十字销轴，其具有中空筒体340和分布在所述中空筒体外壁上的四个销轴 341，其中的两个销轴341用于连接第一对连接耳310，另两个销轴341用于连接第二对连接耳320。在装配时，将第一耳座法兰31的第一对连接耳310对准中空筒体340的两个通孔后，将两个销轴341插入这两通孔中；再将第二耳座法兰32的第二对连接耳320对准中空筒体340的另两个通孔后，再将另两个销轴 341插入这两通孔中；然后再用紧固套(图中未示出)将这四个销轴锁紧，从而实现伸缩段与悬臂段的连接。此外，为了使伸缩段与悬臂段能够相对摆动，销轴 341与第一和第二对连接耳呈现松配合。

如图1、图2所示，本实用新型的切入角调节装置33包括多个驱动油缸，其每个驱动油缸一端设有用于铰接第一铰接组件311中一个铰接座的第一铰接端331，其另一端设有用于铰接第二铰接组件321中一个铰接座的第二铰接端 332。驱动油缸可以是碗动油缸，数量可以是4个，也可以多于或者少于4个。悬臂段1在腕动油缸作用下，可以相对于伸缩部2以任意方向摆动一定角度。

图6显示了本实用新型的伸缩段2的结构，如图6和7所示，伸缩段2包括：其中部开有空腔的伸缩外架21；其滑动部分安装在所述伸缩外架21空腔内的伸缩内筒22；用于驱动所述伸缩内筒22相对于伸缩外架21进行伸缩动作的伸缩油缸220；伸缩内筒22可以在伸缩外架21的轨道上在伸缩油缸220的推动下滑动。伸缩内筒22内装有电机(图中未示出)及作为截割减速器的电机减速器(图中未示出)。

图7显示了伸缩段2的伸缩外架21和伸缩内筒22的结构，如图7所示，伸缩内筒22的两个相对侧分别设有导轨凹槽221；伸缩外架21空腔两个侧壁分别设有与导轨凹槽221适配的导轨凸块211；伸缩油缸220的缸体(图中未示出) 固定在伸缩外架21上，从所述伸缩油缸220的缸体伸出的活塞杆端部固定在伸缩内筒22的前端部，当然，也可以将伸缩油缸220的缸体安装到伸缩内筒22 的前端，将伸缩油缸220的活塞杆安装到伸缩外加21上。

图8显示了本实用新型的刀盘截割组件4的结构，如图8所示，刀盘截割组件4安装在悬臂段1主轴的前端，包括与所述悬臂段主轴的前端一体形成的刀盘 41和可拆卸安装在所述刀盘41上的多组刀片40。其中，刀盘41上开有刀盘孔；刀片40开有刀片安装孔，刀片40背面凸起有用于嵌入刀盘孔并连通刀片安装孔的中空圆柱401，以便通过螺栓402将刀片40安装到刀盘41上；其中，刀片40 外侧镶嵌有多个硬质合金头。

悬臂段1包括悬臂段主体和位于中间的主轴以及将主轴安装到悬臂段主体上的轴承(图中未示出)，以便主轴相对于悬臂段主体旋转。主轴的前端为连接刀盘41的悬臂段前端，其后端连接可轴向偏移的联轴器35。第一耳座法兰31 固定在悬臂段主体上。在截割作业时，悬臂段1的主轴旋转带动刀盘41旋转，使固定在刀盘41上的刀片40截割硬岩。此外刀盘41后面还可以安装导料用的螺旋叶片及高压水喷嘴等辅助零部件。

图9显示了具有本实用新型硬岩截割装置的掘进机，该掘进机包括：掘进机主机5，其上装有回转油缸50；通过联接销轴52铰接掘进机主机5的伸缩段2；安装在伸缩段2与掘进机主机5之间的升降油缸51；刀盘截割组件4；其前端固定连接所述刀盘截割组件4的悬臂段1，用于驱动所述刀盘截割组件4进行旋转截割作业，并改变所述刀盘截割组,4进行截割作业的切入角度；铰接掘进机主机5的伸缩段2，用于驱动所述悬臂段1进行伸缩作业，并向悬臂段1供应用来驱动所述刀盘截割组件4进行旋转截割的动力；连接在所述悬臂段1与所述伸缩段2之间的悬臂段伸缩段连接部3，用于调节安装在悬臂段1上的刀盘截割组件切入角度并将伸缩段2的截割动力传递给所述悬臂段1。

如图9所示，本实用新型硬岩截割装置通过升降油缸51和与悬臂式掘进机回转台相联，可与相应悬臂式掘进机截割部替换，在软，硬岩不同截割工况时选择使用。整个装置在升降油缸和回转油缸50的作用下可上下，左右摆动。

在进行硬岩截割时，本实用新型主要是通过腕动油缸控制刀盘41开始切割时的切入角度，伸缩油缸推动刀盘41上的刀片40向前进给，刀盘41上的刀片 40达到切入深度后再摆回原始角度，通过升降油缸51和回转油缸50切割整个巷道断面，然后再循环下一次进给深度。

本实用新型利用腕动油缸控制刀盘41上的刀片的角度，达到破坏岩石的抗拉强度达到切割硬岩的目的。

由于岩石的抗压强度几倍于抗拉强度，因此本实用新型采用刀盘截割技术破坏岩石的搞拉强度可以大大降低硬岩截割的能耗。

此外，本实用新型采用了腕动油缸控制刀盘的摆动角度，并且刀盘的左右、上下摆动及纵向进给均由编好的程序控制，所以本实用新型便于破坏岩石的抗拉强度，并且提升了截割硬岩的工作效率。

尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本技术领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种掘进机硬岩截割装置，其特征在于，包括：

刀盘截割组件；

其前端固定连接所述刀盘截割组件的悬臂段；

铰接掘进机主机的伸缩段；

安装在所述悬臂段与所述伸缩段之间的悬臂段伸缩段连接部，用于调节安装在悬臂段上的刀盘截割组件切入角度并将伸缩段的截割动力传递给所述悬臂段。

2.根据权利要求1所述的掘进机硬岩截割装置，其特征在于，所述悬臂段伸缩段连接部包括：

将所述悬臂段和所述伸缩段连接在一起的中空连接件；

穿过所述中空连接件的可轴向偏移的联轴器，用于将伸缩段的截割动力传递给悬臂段用来驱动刀盘截割组件的主轴；

安装在所述悬臂段与所述伸缩段之间的切入角调节装置，用于调节安装在悬臂段上的刀盘截割组件切入角度。

3.根据权利要求2所述的掘进机硬岩截割装置，其特征在于，所述悬臂段伸缩段连接部还包括：

安装在所述悬臂段1后端的第一耳座法兰，其上具有连接所述中空连接件的第一对连接耳，以及铰接所述切入角调节装置的第一铰接组件；

安装在所述伸缩段前端的第二耳座法兰，其上具有连接所述中空连接件的第二对连接耳，以及铰接所述切入角调节装置的第二铰接组件。

4.根据权利要求3所述的掘进机硬岩截割装置，其特征在于，所述中空连接件是中空十字销轴，具有中空筒体和分布在所述中空筒体外壁上的四个销轴，其中的两个销轴用于连接第一对连接耳，另两个销轴用于连接第二对连接耳。

5.根据权利要求3所述的掘进机硬岩截割装置，其特征在于，所述可轴向偏移的联轴器是万向联轴器或挠性联轴器，其一端连接伸缩段的截割减速器的输出轴，其另一端连接悬臂段用来驱动刀盘截割组件的主轴。

6.根据权利要求3所述的掘进机硬岩截割装置，其特征在于，所述切入角调节装置包括多个驱动油缸，其每个驱动油缸一端设有用于铰接所述第一铰接组件中一个铰接座的第一铰接端，其另一端设有用于铰接所述第二铰接组件中一个铰接座的第二铰接端。

7.根据权利要求3所述的掘进机硬岩截割装置，其特征在于，所述刀盘截割组件安装在悬臂段主轴的前端，其包括与所述悬臂段主轴的前端一体形成的刀盘和可拆卸安装在所述刀盘上的多组刀片。

8.根据权利要求3所述的掘进机硬岩截割装置，其特征在于，所述伸缩段包括：

其中部开有空腔的伸缩外架；

其滑动部分安装在所述伸缩外架空腔内的伸缩内筒，所述伸缩内筒内装有电机及作为所述截割减速器的电机减速器；

用于驱动所述伸缩内筒相对于伸缩外架进行伸缩动作的伸缩油缸。

9.根据权利要求8所述的掘进机硬岩截割装置，其特征在于，所述伸缩内筒两个相对侧分别设有导轨凹槽；所述伸缩外架空腔两个侧壁分别设有与所述导轨凹槽适配的导轨凸块；所述伸缩油缸的缸体固定在伸缩外架上，从所述伸缩油缸的缸体伸出的活塞杆端部固定在伸缩内筒的前端部。

10.一种掘进机，其特征在于包括：

掘进机主机，其上装有回转油缸；

权利要求1-9任一项所述的掘进机硬岩截割装置，其通过联接销轴铰接所述掘进机主机上；

安装在所述掘进机硬岩截割装置与掘进机主机之间的升降油缸。