CN221322405U - 适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，包括多个爪头，爪头与爪连接板的一端端面固定连接，爪连接板远离爪头的另一端端面设有爪第一铰座和爪第二铰接座，爪第一铰座靠近爪连接板的上端，爪第二铰接座靠近爪连接板的下端；爪第二铰接座与掘进机械臂的端头铰接，爪第一铰座与爪连接杆的一端铰接，摆杆的一端与距离掘进机械臂端头一段距离的位置铰接，爪连接杆的另一端与摆杆的另一端通过三连接销铰接；三连接销还用于与爪掘进油缸连接。通过采用尖突的多爪头结构配合四边形传动的结构，能够保护围岩稳定，小范围灵活开挖，保护性作业，且不影响施工进度。同时开挖扰动较小，能大量减少开挖坍塌及掉块，减少处理费用及工期，保证施工快速安全施工。

Description

适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪

技术领域

本实用新型涉及掘进机部件，特别是一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪。

背景技术

隧道掘进装备常采用刀盘全断面掘进装备进行施工，例如盾构机。但是盾构机设备的使用费极高，安装时间也较长，多应用于长距离圆形隧洞；但工程中较多的是中短距离的隧洞，特别是全土洞、半岩半土洞、软岩、泥岩等不良地质隧洞大多数是中短距离隧洞。在水利水电工程中，中短距离隧洞尤其常见，若采用盾构，施工成本无法承受，如果隧洞较短，可能设备进出场及安装、预制件预制已经超出施工工期。常规施工隧洞一般为城门洞型或马蹄形隧洞，城门洞型施工容易，马蹄形施工较难，但是受力更好。圆形虽然受力最好，但施工难度极大，常规施工中一般不使用。因此，中短距离隧洞一般采用人工钻孔爆破、挖机开挖等常规施工方法，因挖机开挖斗较大，开挖时无法保护围岩周边稳定，扰动较大，不利于全土洞、半岩半土洞、软岩、泥岩及砂岩隧洞等的保护性开挖。现有技术中也有采用钻头机械臂进行掘进的方案，即利用带有多个金刚石刀头的钻头进行掘进，但是该结构的掘进效率低，施工速度慢，尤其该结构不适于主要为塑性土的土质隧道的掘进。现有技术也有采用小型挖机进行掘进的方案，但是传统的挖机挖斗同样存在掘进效率低的问题，而且隧道边缘的成型质量较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，能够提高土质隧道的掘进效率，而且隧道掌子面成型质量高。优选的方案中，还能够适于泥岩或强风化岩体地质条件下的掘进。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种隧道掘进机械爪，包括多个爪头，爪头与爪连接板的一端端面固定连接，爪连接板远离爪头的另一端端面设有爪第一铰座和爪第二铰接座，爪第一铰座靠近爪连接板的上端，爪第二铰接座靠近爪连接板的下端；

爪第二铰接座与掘进机械臂的端头铰接，爪第一铰座与爪连接杆的一端铰接，摆杆的一端与距离掘进机械臂端头一段距离的位置铰接，爪连接杆的另一端与摆杆的另一端通过三连接销铰接；

三连接销还用于与爪掘进油缸连接。

优选的方案中，在远离掘进机械臂端头的方向，距离摆杆铰接位置一段距离设有油缸座，油缸座与爪掘进油缸的缸体铰接，爪掘进油缸的活塞杆与三连接销铰接。

优选的方案中，爪连接杆、摆杆、掘进机械臂的端头位置和爪连接板构成四边形机构。

优选的方案中，爪头的前端位于掘进机械臂轴线的延长线上或延长线附近。

优选的方案中，爪头的一端为尖突结构，另一端设有爪连接座，爪连接座与爪连接板以可拆卸的方式固定连接。

优选的方案中，爪连接座为法兰结构，爪连接座与爪连接板采用螺栓或螺钉连接。

优选的方案中，爪连接座与爪连接板采用卡扣连接；

在爪连接板上设有卡扣座，卡扣座设有“凸”形槽，“凸”形槽沿着竖直方向延伸，“凸”形槽的顶部开放，“凸”形槽的底部设有梯形槽，爪连接座设有相应的“凸”形块；

梯形槽的两侧为斜角，梯形槽的顶部较宽，底部较窄，斜角的角度为0.5~小于5°。

优选的方案中，爪头靠近底部的两侧设有向两侧延伸的扩展部。

优选的方案中，在爪头的自由端设有可拆卸的爪尖，爪尖与爪头套接连接，在爪头的端头设有长圆槽孔，锁定销穿过爪尖和长圆槽孔，当爪尖与爪头之间紧密连接时，锁定销位于长圆槽孔内非极限位的其他位置。

优选的方案中，在爪连接板上固设有振动座，偏心块可转动的支承在振动座上，振动马达固设在掘进机械臂的端头，振动马达通过软轴与偏心块连接。

本实用新型提供了一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，通过采用尖突的多爪头结构配合四边形传动的结构，能够保护围岩稳定，小范围灵活开挖，保护性作业，且不影响施工进度。同时开挖扰动较小，能大量减少开挖坍塌及掉块，减少处理费用及工期，保证施工快速安全施工。另外可适于改装到不同类型以及不同臂展的设备上，远距离操作施工，确保人员、设备施工安全。本实用新型的设计灵活方便。设置的分体式振动结构，能够适用于泥岩或强风化砂岩岩体的掘进。本实用新型的适用于全土洞、半岩半土洞、软岩、泥岩及砂岩的隧道掘进机械爪，能够大幅提高掘进效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的主视结构示意图。

图2为本实用新型的俯视结构示意图。

图3为图2的A-A剖视示意图。

图4为爪头的结构示意图。

图5为具有可更换爪尖的结构示意图。

图6为外挂振动装置的掘进机械爪的结构示意图。

图中：爪头1，扩展部101，爪连接座102，爪尖103，接插孔104，长圆槽孔105，锁定销106，爪座2，梯形槽21，爪连接板3，爪第一铰座4，爪连接杆5，三连接销6，摆杆7，掘进机械臂8，爪掘进油缸9，油缸座10，爪第二铰接座11，第一弹性套筒12，软轴13，振动座14，偏心块15，第二弹性套筒16，振动马达17，电机座18，斜角a。

具体实施方式

实施例1：

如图1~4中，一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，包括多个爪头1，爪头1与爪连接板3的一端端面固定连接，爪连接板3远离爪头1的另一端端面设有爪第一铰座4和爪第二铰接座11，爪第一铰座4靠近爪连接板3的上端，爪第二铰接座11靠近爪连接板3的下端；

爪第二铰接座11与掘进机械臂8的端头铰接，爪第一铰座4与爪连接杆5的一端铰接，摆杆7的一端与距离掘进机械臂8端头一段距离的位置铰接，爪连接杆5的另一端与摆杆7的另一端通过三连接销6铰接；

三连接销6还用于与爪掘进油缸9连接。使用时，先利用掘进机械臂8的力量将爪头1插入到土中，当爪掘进油缸9缩回，即带动整个爪头1翻转，将泥土挖出。经过在某输水工程施工的保密性实验，本实用新型开挖土质水工隧道的效率非常高，在支护施工效率满足的条件下，每天可以掘进超过20米。本实用新型的结构，通过选择不同挖掘机类型，可以选取不同的挖掘机臂长，从而适于远距离开挖隧洞工作面。使操作人员远离工作面，从而防止不可避免的塌方事故，确保操作人员的安全，同时远距离施工也非常适于两台阶、三台阶、多台阶、环形开挖及预留核心土施工的等作业方式。

优选的方案如图1中，在远离掘进机械臂8端头的方向，距离摆杆7铰接位置一段距离设有油缸座10，油缸座10与爪掘进油缸9的缸体铰接，爪掘进油缸9的活塞杆与三连接销6铰接。

优选的方案如图1中，爪连接杆5、摆杆7、掘进机械臂8的端头位置和爪连接板3构成四边形机构。通过设置的，爪连接杆5和摆杆7等构成的四边形机构，能够方便控制爪头1的翻转力，使初始的翻转力最大。

优选的方案如图1中，爪头1的前端位于掘进机械臂8轴线的延长线上或延长线附近。由此结构，使掘进机械臂8便于出力，将爪头1插入土中。

优选的方案如图1~3中，爪头1的一端为尖突结构，另一端设有爪连接座102，爪连接座102与爪连接板3以可拆卸的方式固定连接。

优选的方案中，爪连接座102为法兰结构，爪连接座102与爪连接板3采用螺栓或螺钉连接。图中未示出。

优选的方案如图2、3中，爪连接座102与爪连接板3采用卡扣连接；

在爪连接板3上设有卡扣座，卡扣座设有“凸”形槽，“凸”形槽沿着竖直方向延伸，“凸”形槽的顶部开放，“凸”形槽的底部设有梯形槽21，爪连接座102设有相应的“凸”形块；采用该连接结构的受力结构较佳，安装和拆卸也较为方便。

梯形槽21的两侧为斜角a，梯形槽21的顶部较宽，底部较窄，斜角a的角度为0.5°~小于5°。优选的为1°~3°，适当的斜角a，能够避免爪头1脱落。在安装和拆卸时，使用铜棒敲击进行安装，在使用过程中，爪连接座102与爪连接板3之间的连接更加紧密。结合更换爪尖103的结构，使爪头1一次安装能够使用很长的时间，例如1年时间。

优选的方案如图2中，爪头1靠近底部的两侧设有向两侧延伸的扩展部101。由此结构，便于爪尖103位置快速进入土体，而在翻转适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪的过程中，设置的扩展部101能够带出更多的泥土，从而使爪头1之间的土体全部脱落。该结构也适于

优选的方案中，在爪头1的自由端设有可拆卸的爪尖103，爪尖103与爪头1套接连接，在爪头1的端头设有长圆槽孔105，锁定销106穿过爪尖103和长圆槽孔105，当爪尖103与爪头1之间紧密连接时，锁定销106位于长圆槽孔105内非极限位的其他位置。优选的，爪尖103能够采用更耐磨的合金材料，例如锰铬合金材料。

实施例2：

优选的方案如图6中，在爪连接板3上通过螺钉或螺栓固设有振动座14，两个偏心块15通过轴承可转动的支承在振动座14上，振动马达17通过电机座18固设在掘进机械臂8的端头，振动马达17通过软轴13与偏心块15连接。由此结构，当碰到较硬的孤岩、强风化砂岩或者泥岩，通过外挂的振动装置，能够将振荡力加载到爪头1的前端，使爪头1能够快速插入到土体中，而无需更换其他机械爪，进一步提高施工效率。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：包括多个爪头（1），爪头（1）与爪连接板（3）的一端端面固定连接，爪连接板（3）远离爪头（1）的另一端端面设有爪第一铰座（4）和爪第二铰接座（11），爪第一铰座（4）靠近爪连接板（3）的上端，爪第二铰接座（11）靠近爪连接板（3）的下端；

爪第二铰接座（11）与掘进机械臂（8）的端头铰接，爪第一铰座（4）与爪连接杆（5）的一端铰接，摆杆（7）的一端与距离掘进机械臂（8）端头一段距离的位置铰接，爪连接杆（5）的另一端与摆杆（7）的另一端通过三连接销（6）铰接；

三连接销（6）还用于与爪掘进油缸（9）连接；

爪头（1）的一端为尖突结构，另一端设有爪连接座（102），爪连接座（102）与爪连接板（3）以可拆卸的方式固定连接；

爪连接座（102）与爪连接板（3）采用卡扣连接；

在爪连接板（3）上设有卡扣座，卡扣座设有“凸”形槽，“凸”形槽沿着竖直方向延伸，“凸”形槽的顶部开放，“凸”形槽的底部设有梯形槽（21），爪连接座（102）设有相应的“凸”形块；

梯形槽（21）的两侧为斜角（a），梯形槽（21）的顶部较宽，底部较窄，斜角（a）的角度为0.5~小于5°。

2.根据权利要求1所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：在远离掘进机械臂（8）端头的方向，距离摆杆（7）铰接位置一段距离设有油缸座（10），油缸座（10）与爪掘进油缸（9）的缸体铰接，爪掘进油缸（9）的活塞杆与三连接销（6）铰接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：爪连接杆（5）、摆杆（7）、掘进机械臂（8）的端头位置和爪连接板（3）构成四边形机构。

4.根据权利要求1所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：爪头（1）的前端位于掘进机械臂（8）轴线的延长线上或延长线附近。

5.根据权利要求1或4所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：爪头（1）靠近底部的两侧设有向两侧延伸的扩展部（101）。

6.根据权利要求1~4任一项所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：在爪头（1）的自由端设有可拆卸的爪尖（103），爪尖（103）与爪头（1）套接连接，在爪头（1）的端头设有长圆槽孔（105），锁定销（106）穿过爪尖（103）和长圆槽孔（105），当爪尖（103）与爪头（1）之间紧密连接时，锁定销（106）位于长圆槽孔（105）内非极限位的其他位置。

7.根据权利要求1~4任一项所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：在爪连接板（3）上固设有振动座（14），偏心块（15）可转动的支承在振动座（14）上，振动马达（17）固设在掘进机械臂（8）的端头，振动马达（17）通过软轴（13）与偏心块（15）连接。