RU2059825C1

RU2059825C1 - Excavating working tool of tunnel shield

Info

Publication number: RU2059825C1
Application number: RU94008959A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Семенов; В.П. Самойлов; С.Н. Стогов
Original assignee: Научно-технический центр ассоциации предприятий и организаций строительного комплекса "Мосинжстрой"
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1996-05-10

Abstract

FIELD: underground construction. SUBSTANCE: excavating working tool includes rotary boom which body houses handle with bracket on its end to which rotary shovel is hinged. Rotary boom is mounted in upper part of frame of tunnel shield for turning in horizontal and vertical planes with the aid of hydraulic cylinders. Handle is coupled to hydraulic cylinder of its extension. Excavating tool is equipped with mechanism for movement of ground to conveyer and along conveyer and for its loosening which is coupled to hydraulic cylinder of handle extension and is mounted for movement along body of rotary boom to provide movement of excavated ground to conveyer if stroke of hydraulic cylinder of handle extension is less than distance from face to conveyer or if firm mass of ground is formed hindering its movement along conveyer. Valve-type mechanism for ground movement can be manufactured in the form of share hinged to support, limiting rest attached on side of rotary shovel. If hydraulic cylinder of handle extension is mounted under rotary boom support can be anchored on case of hydraulic cylinder of handle extension. In compliance with another variant support can be mounted for movement in guides placed along case of hydraulic cylinder of handle extension and positioned between rests installed on case of hydraulic cylinder of handle extension. If hydraulic cylinder of handle extension is placed above rotary boom support of share is mounted for movement in guides installed along body of rotary boom and is coupled to bracket of handle. EFFECT: enhanced operational efficiency and reliability. 5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к подземному строительству, и может быть использовано при строительстве тоннелей. The invention relates to underground construction, and can be used in the construction of tunnels.

Известен экскаваторный рабочий орган проходческого щита, включающий поворотную стрелу, в которой размещен телескоп с закрепленным на его конце ковшом. Поворотная стрела с помощью опорных конструкций соединена с корпусом проходческого щита с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а ковш имеет зубки для разрушения более плотных пород (Клорикьян В. Х. и Ходош В.А. Горнопроходческие щиты и комплексы. М. Недра, 1977, с. 105-106). Known excavator working body of the tunnel shield, including a pivoting boom, which houses a telescope with a bucket fixed at its end. The rotary boom is supported by supporting structures and is connected to the tunnel shield body with the possibility of rotation in the vertical and horizontal planes, and the bucket has teeth for destroying denser rocks (V. Klorikyan and V. A. Khodosh Mining shields and complexes. M. Nedra, 1977, p. 105-106).

Недостатком указанного экскаваторного рабочего органа является то, что при решении вопросов разработки забоя и нагребании породы на конвейер, конструктивно трудно одновременно обеспечить достаточный вылет телескопа с ковшом экскаватора для опережающего разрушения забоя и достаточный обратный ход телескопа с ковшом для осуществления хорошего перекрытия ковшом загрузочной головной части конвейера. The disadvantage of this excavator working body is that when solving the problems of developing the face and raking the rock onto the conveyor, it is structurally difficult to simultaneously provide a sufficient telescope with an excavator bucket for anticipating destruction of the face and a sufficient telescope reverse with a bucket to ensure good bucket overlap of the loading head of the conveyor .

Особенно возникают осложнения по загрузке конвейера при работе щита в вязких глинистых грунтах, когда разрушенный и надвигаемый ковшом грунт зависает над загрузочной частью конвейера. В одних случаях приходится вручную разрушать зависший грунт, что значительно снижает производительность механизированного проходческого щита. Complications especially arise when loading the conveyor during the operation of the shield in viscous clay soils, when the soil destroyed and pushed by the bucket hangs over the loading part of the conveyor. In some cases, it is necessary to manually destroy the frozen soil, which significantly reduces the performance of the mechanized tunneling shield.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является экскаваторный рабочий орган проходческого щита, включающий поворотную стрелу, в корпусе которой размещена рукоять с кронштейном, связанная с гидроцилиндром ее выдвижения, и поворотная лопата, закрепленная на кронштейне рукояти [2]
Недостатком указанного экскаваторного рабочего органа является то, что конструктивно невозможно в стесненных условиях рабочего пространства внутри щита без значительных усложнений разместить одноходовую телескопическую конструкцию стрелы экскаватора, которая обеспечивала бы одновременно и опережающую разработку забоя за кромкой ножевой части щита при работе в устойчивых грунтах и достаточное надвигание грунта на конвейер при зависании над приемной частью конвейера и разрушения его. В этом случае с помощью ручных инструментов дополнительно разрушают тяжелый грунт при работающем конвейере, что непроизводительно и опасно для работающих.The closest in technical essence and the achieved result is an excavator working body of the heading shield, including a pivoting boom, in the housing of which there is a handle with an arm connected to the hydraulic cylinder of its extension, and a rotary shovel mounted on the arm of the handle [2]
The disadvantage of this excavating working body is that it is structurally impossible to place a one-way telescopic construction of the excavator boom inside the shield without significant complications, which would simultaneously provide faster development of the face beyond the edge of the knife part of the shield when working in stable soils and sufficient soil movement on the conveyor when hovering over the receiving part of the conveyor and its destruction. In this case, using hand tools, they additionally destroy heavy soil with a working conveyor, which is unproductive and dangerous for workers.

Задачей изобретения является оснащение существующих экскаваторных и вновь изготавливаемых проходческих щитов несложным приспособлением, обеспечивающим хорошее перекрытие зоны доставки и загрузки конвейера грунтом, а в случае зависания грунта над конвейером и разрушение грунта с помощью этого приспособления. The objective of the invention is to equip existing excavator and newly manufactured sinking shields with a simple device that provides good overlap of the delivery and loading areas of the conveyor with soil, and in the event of soil freezing over the conveyor and soil destruction using this device.

Поставленная задача решается тем, что экскаваторный рабочий орган снабжен механизмом клапанного типа для перемещения грунта к конвейеру и по конвейеру, а также для его рыхления, который связан с гидроцилиндром выдвижения рукояти и установлен с возможностью перемещения вдоль корпуса поворотной стрелы. The problem is solved in that the excavator working body is equipped with a valve-type mechanism for moving soil to the conveyor and along the conveyor, as well as for loosening it, which is connected to the handle extension hydraulic cylinder and is mounted with the possibility of movement along the body of the rotary boom.

Механизм клапанного типа для перемещения грунта к конвейеру и по конвейеру, а также для его разрушения может быть выполнен в виде лемеха с опорой и ограничительного упора, при этом лемех шарнирно закреплен на опоре, ограничительный упор закреплен на опоре со стороны поворотной лопаты, а опора закреплена на корпусе гидроцилиндра выдвижения рукояти. The valve-type mechanism for moving soil to the conveyor and along the conveyor, as well as for its destruction, can be made in the form of a ploughshare with a support and a limit stop, while the share is pivotally mounted on the support, the limit stop is fixed on the support from the side of the rotary shovel, and the support is fixed on the housing of the handle extension hydraulic cylinder.

В другом варианте исполнения механизм клапанного щипа для перемещения грунта к конвейеру и по конвейеру, а также для его рыхления выполнен в виде лемеха, шарнирно закрепленного на опоре, ограничительного упора, закрепленного на опоре со стороны поворотной лопаты, направляющих, установленных вдоль гидроцилиндра выдвижения рукояти, и упоров, установленных на корпусе гидроцилиндра выдвижения рукояти, между которыми размещена опора, установленная подвижно на направляющих. In another embodiment, the mechanism of the valve pin for moving soil to the conveyor and along the conveyor, as well as for loosening it, is made in the form of a ploughshare, pivotally mounted on a support, a limit stop fixed on a support from the side of a rotary shovel, guides installed along the handle extension hydraulic cylinder, and stops installed on the housing of the hydraulic extension cylinder of the handle, between which is placed a support mounted movably on the rails.

Механизм клапанного типа для перемещения грунта к конвейеру и по конвейеру, а также для его рыхления может быть выполнен в виде лемеха, шарнирно закрепленного на опоре, ограничительного упора, закрепленного на опоре со стороны поворотной лопаты, направляющих, установленных вдоль корпуса поворотной стрелы, и тяги, связанной одним концом с кронштейном рукояти, а другим концом с опорой, установленной подвижно в направляющих. The valve-type mechanism for moving soil to the conveyor and along the conveyor, as well as for loosening it, can be made in the form of a ploughshare pivotally mounted on a support, a limit stop fixed on a support from the side of the rotary shovel, guides installed along the body of the rotary boom, and traction connected at one end to the handle bracket, and at the other end to a support mounted movably in the rails.

Для решения поставленной задачи необходимо вся совокупность существенных признаков. To solve this problem, you need the whole set of essential features.

Для того, чтобы осуществить перемещение грунта к конвейеру в случае, когда хода гидроцилидра выдвижения рукояти не достаточно для доставки и загрузки конвейера грунтом, в т.ч. и при проведении опережающей разработки забоя, экскаваторный рабочий орган снабжен механизмом клапанного типа для перемещения грунта, который позволяет захватывать грунт только в сторону конвейера. In order to carry out the movement of the soil to the conveyor in the case when the stroke of the hydraulic cylinder extending the handle is not enough to deliver and load the conveyor with soil, incl. and when conducting the advanced development of the face, the excavator working body is equipped with a valve-type mechanism for moving soil, which allows you to capture the soil only in the direction of the conveyor.

Для того, чтобы обеспечить достаточное перекрытие зоны доставки и загрузки грунта к конвейеру, механизм клапанного типа для перемещения грунта установлен с возможностью перемещения вдоль корпуса поворотной стрелы и связан с гидроцилиндром выдвижения рукояти. In order to ensure sufficient overlap of the zone of delivery and loading of soil to the conveyor, a valve-type mechanism for moving soil is mounted to move along the body of the pivoting boom and is connected to the handle extension hydraulic cylinder.

Для обеспечения возможности перемещения грунта по конвейеру, если в процессе разработки забоя образовалась плотная масса грунта, затрудняющая его загрузку на конвейера и перемещение по конвейеру, механизм клапанного типа для перемещения грунта выполнен с возможностью разрушать эту плотную массу. To ensure the possibility of moving soil along the conveyor, if during the development of the face a dense mass of soil has formed that makes it difficult to load onto the conveyor and moving along the conveyor, a valve-type mechanism for moving soil is made with the ability to destroy this dense mass.

Для выполнения всех этих функций механизм клапанного типа для перемещения грунта выполнен в виде лемеха, который имеет отвал для перемещения грунта и ножевую кромку для его разрушения, и определенным образом закреплен на экскаваторном рабочем органе. Предусмотрено три варианта закрепления лемеха в зависимости от установки гидроцилиндра выдвижения рукояти или над поворотной стрелой, или под ней. To perform all these functions, the valve-type mechanism for moving soil is made in the form of a ploughshare, which has a blade for moving soil and a knife edge for its destruction, and is fixed on an excavator working body in a certain way. There are three options for securing the ploughshare depending on the installation of the handle extension hydraulic cylinder either above or below the pivoting boom.

На фиг. 1 изображен экскаваторный рабочий орган проходческого щита; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.1; на фиг.4 разрез А-А на фиг.1 в варианте выполнения экскаваторного рабочего органа при установке гидроцилиндра выдвижения рукояти под поворотной стрелой; на фиг.5 продольный разрез узла I на фиг.1 в варианте выполнения экскаваторного рабочего органа при установке гидроцилиндра выдвижения рукояти под поворотной стрелой; на фиг. 6 разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.7 вариант выполнения экскаваторного рабочего органа при установке гидроцилиндра выдвижения рукояти над поворотной стрелой; на фиг.8 разрез В-В на фиг.7. In FIG. 1 shows an excavator working body of a tunnel shield; in FIG. 2 section aa in figure 1; in Fig.3 node I in Fig.1; in Fig. 4, a section A-A in Fig. 1 in an embodiment of an excavating working body when installing a handle extension hydraulic cylinder under a rotary boom; in Fig.5 a longitudinal section of the node I in Fig.1 in an embodiment of an excavator working body when installing the handle extension hydraulic cylinder under the rotary boom; in FIG. 6 section BB in FIG. 4; Fig.7 embodiment of the excavator working body when installing the hydraulic cylinder extension of the handle above the pivoting boom; on Fig section BB in Fig.7.

Экскаваторный рабочий орган установлен в проходческом щите, включающем корпус 1, горизонтальные полки 2, наклонный стол 3, в проеме которого установлен конвейер 4. Экскаваторный рабочий орган включает поворотную стрелу 5, в корпусе 6 которой размещена рукоять 7, имеющая на конце кронштейн 8, на котором шарнирно закреплена поворотная лопата 9. The excavator working body is installed in the tunneling shield, which includes the housing 1, horizontal shelves 2, an inclined table 3, in the opening of which a conveyor 4 is installed. The excavating working body includes a rotary boom 5, in the housing 6 of which there is a handle 7 having an arm 8 at the end, on which pivotally shovel 9 is pivotally fixed.

Поворотная стрела 5 закреплена в верхней части корпуса 1 проходческого щита посредством кронштейна 10 и установлена с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно гидроцилиндрами 11 и 12. Рукоять 7 связана с гидроцилиндром 13 ее выдвижения, при этом корпус 14 гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти закреплен на кронштейне 8, а шток связан с корпусом 6 поворотной стрелы 6. Поворотная лопата 9 связана с гидроцилиндрами 15 ее поворота, закрепленными одними концами на поворотной лопате 9, а другими концами на корпусе поворотной стрелы 6. The rotary boom 5 is fixed in the upper part of the housing 1 of the tunnel shield by means of an arm 10 and is mounted rotatably in horizontal and vertical planes by hydraulic cylinders 11 and 12. respectively. The handle 7 is connected to the hydraulic cylinder 13 of its extension, while the housing 14 of the hydraulic cylinder 13 of the extension of the handle is mounted on the bracket 8, and the rod is connected to the housing 6 of the rotary boom 6. The rotary shovel 9 is connected to the hydraulic cylinders 15 of its rotation, fixed at one end on the rotary shovel 9, and at the other ends on the housing 6-latitude boom.

Для обеспечения перемещения разработанного грунта к конвейеру, например, в щитах, когда ход гидроцилиндра выдвижения рукояти менее расстояния от забоя до конвейера или в том случае, когда при разработке забоя из налипающих глинисто-песчаных пород образовались плотный ком грунта, или зависшая над конвейером плотная масса, затрудняющие его загрузку на конвейер и по конвейеру, экскаваторный рабочий орган снабжен механизмом клапанного типа для перемещения грунта к конвейеру и по конвейеру, а также для его рыхления, который связан с гидроцилиндром выдвижения рукояти и установлен с возможностью перемещения вдоль корпуса поворотной стрелы. To ensure the movement of developed soil to the conveyor, for example, in shields when the stroke of the handle extension hydraulic cylinder is less than the distance from the bottom to the conveyor or in the case when during the development of the bottom of the adhering clay-sand rocks a dense lump of soil or a dense mass hanging above the conveyor that impede its loading on the conveyor and on the conveyor, the excavator working body is equipped with a valve-type mechanism for moving soil to the conveyor and on the conveyor, as well as for loosening it, which is associated with a hydrocyclone handle extension indrome and mounted to move along the body of the pivoting boom.

Механизм клапанного типа для перемещения грунта выполнен в виде лемеха 16 с опорой 17 и ограничительного упора 18. Лемех 16 болтовыми соединениями 19 закреплен в держателе 20, который шарнирно установлен посредством оси 21 на опоре 17, а ограничительный упор 18 закреплен на опоре 17 со стороны поворотной лопаты 9. При установке гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти под поворотной стрелой 5 опора 17 лемеха 16 закреплена на корпусе 14 гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти с помощью крышки 22 и болтовых соединений 23. The valve-type mechanism for moving the soil is made in the form of a share 16 with a support 17 and a limit stop 18. The share 16 with bolted connections 19 is fixed in a holder 20, which is pivotally mounted by means of the axis 21 on the support 17, and the limit stop 18 is fixed on the support 17 from the rotary side shovels 9. When installing the hydraulic cylinder 13 of the extension of the handle under the rotary boom 5, the support 17 of the share 16 is fixed to the housing 14 of the hydraulic cylinder 13 of the extension of the handle using the cover 22 and bolt connections 23.

В другом варианте выполнения механизма клапанного типа для перемещения грунта опора 17 лемеха 16 для снижения нагрузок на корпус 14 гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти опора 17 закреплена посредством направляющих 24, установленных вдоль корпуса 14 гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти. При этом на корпусе 14 гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти установлены упоры 25, между которыми с кольцевым зазором 26 относительно корпуса 14 гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти размещена опора 17, установленная на направляющих 24 посредством втулок 27. In another embodiment of the valve-type mechanism for moving soil, the support 17 of the share 16 to reduce the loads on the housing 14 of the hydraulic extension cylinder stick 17 is fixed by means of guides 24 mounted along the housing 14 of the hydraulic cylinder 13 extension of the handle. At the same time, stops 25 are installed on the housing 14 of the hydraulic extension cylinder 13 of the handle, between which, with an annular gap 26 relative to the housing 14 of the hydraulic extension cylinder 13, a support 17 is mounted on the guides 24 by means of bushings 27.

При установке гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти 7 над поворотной стрелой 5 опора 17 лемеха 16 закреплена посредством направляющих 24, установленных вдоль корпуса 6 поворотной стрелы 5, и тяги 28, связанной одним концом с кронштейном 8 рукояти 7, а другим концом с опорой 17 лемеха 16. Опора 17 установлена подвижно в направляющих 24, которые закреплены к корпусу 6 поворотной стрелы 5 рефами 29. Во всех вариантах опора 17 лемеха 16 может переставляться продольно на разное расстояние от поворотной лопаты 9 экскаваторного рабочего органа, т.е. настраиваться на необходимый диапазон перекрытия зон действия поворотной лопаты и лемеха. When installing the hydraulic cylinder 13 of the extension of the handle 7 above the rotary boom 5, the support 17 of the share 16 is fixed by means of guides 24 installed along the housing 6 of the rotary arrow 5 and the rod 28 connected at one end to the bracket 8 of the handle 7 and the other end to the support 17 of the share 16. The support 17 is mounted movably in the guides 24, which are fixed to the housing 6 of the rotary boom 5 refs 29. In all versions, the support 17 of the ploughshare 16 can be rearranged longitudinally at different distances from the rotary shovel 9 of the excavator working body, i.e. tune in to the required range of overlap of the action areas of the rotary shovel and the share

Экскаваторный рабочий орган проходческого щита работает следующим образом. Excavator working body of the tunnel shield works as follows.

Поворотную стрелу 5 ориентируют с помощью гидроцилиндров 11 и 12 в необходимом направлении и с помощью поворотной лопаты 9, закрепленной на рукояти 7, осуществляют разработку забоя, погрузку и перемещения грунта на конвейер 4. При выдвижении рукояти 7 опора 17 с лемехом 16, закрепленная на корпусе 14 гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти, перемещается вместе с корпусом 14 гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти. При закреплении опоры 17 на направляющих 24 опора 17 перемещается по ним либо посредством упора 25, установленных на корпусе 14 гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти, либо тягой 28, связанной одним концом с кронштейном 8 рукояти 7, а другим концом с опорой 17. При перемещении опоры 17 с лемехом 16 на забой лемех 16, шарнирно закрепленный на опоре 17, при соприкосновении с разработанным грунтом складывается и проходит над грунтом не захватывая его. При обратном ходе гидроцилиндра 13 выдвижения рукояти лемех 16 захватывает и перемещает на конвейер 4 грунт, который не был доставлен на конвейер, например, в случае если ход гидроцилиндра выдвижения рукояти менее расстояния от забоя до конвейера. При этом повороту лемеха 16 при соприкосновении с грунтом препятствует ограничительный упор 18, закрепленный со стороны поворотной лопаты 9. The rotary boom 5 is oriented with the help of hydraulic cylinders 11 and 12 in the necessary direction and with the help of a rotary shovel 9 fixed on the handle 7, the face is developed, the soil is loaded and moved onto the conveyor 4. When the handle 7 is pulled out, the support 17 with a ploughshare 16, mounted on the housing 14 of the hydraulic cylinder 13 of the extension of the handle, moves together with the housing 14 of the hydraulic cylinder 13 of the extension of the handle. When securing the support 17 to the guides 24, the support 17 is moved along it either by means of an emphasis 25 mounted on the housing 14 of the handle extension hydraulic cylinder 13, or by a rod 28 connected at one end to the bracket 8 of the handle 7, and the other end to the support 17. When moving the support 17 with a share 16 on the bottom, a share 16 pivotally mounted on a support 17, when in contact with the developed soil, folds and passes over the soil without capturing it. During the reverse stroke of the hydraulic cylinder 13 for extending the handle, the ploughshare 16 captures and moves to the conveyor 4 soil that has not been delivered to the conveyor, for example, if the stroke of the hydraulic cylinder for extending the handle is less than the distance from the bottom to the conveyor. In this case, the rotation of the ploughshare 16 in contact with the ground is prevented by the restrictive stop 18, fixed from the side of the rotary shovel 9.

В случае если при разработке забоя, состоящего из налипающих глинисто-песчаных пород, образовался плотный ком, затрудняющий его перемещение на конвейер 4 или по конвейеру 4, лемех 16 подводят к кому и с помощью гидроцилиндров 12 перемещают поворотную стрелу 5 в вертикальной плоскости, осуществляя рыхление грунта ножевой кромкой лемеха 16. If during the development of the face, consisting of sticking clay-sandy rocks, a dense lump has formed that makes it difficult to move it to the conveyor 4 or conveyor 4, the ploughshare 16 is brought to a coma and using the hydraulic cylinders 12 they move the rotary boom 5 in a vertical plane, loosening soil with a knife edge of a ploughshare 16.

Claims

1. EXCAVATOR WORKING BODY OF THE PASSING SHIELD, comprising a pivoting boom, in the housing of which there is a handle with an arm connected to the hydraulic cylinder of its extension, a rotary shovel mounted on the arm of the handle, characterized in that it is equipped with a mechanism for moving soil to the conveyor and along the conveyor, as well as for its loosening, which is kinematically connected with the handle extension hydraulic cylinder and is mounted with the possibility of movement relative to the body of the rotary boom.

2. The working body according to claim 1, characterized in that the mechanism for moving soil to the conveyor and along the conveyor, as well as for loosening it, is made in the form of a ploughshare with a support and a limit stop, while the share is pivotally mounted on the support, and the limit stop is fixed on a support from the side of a rotary shovel.

3. The working body according to claims 1 and 2, characterized in that the support of the ploughshare is fixed to the housing of the hydraulic extension cylinder of the handle.

4. The working body according to claims 1 and 2, characterized in that the kinematic connection of the mechanism for moving soil to the conveyor and along the conveyor, as well as for loosening it with the handle extension hydraulic cylinder, is made in the form of guides installed along the handle extension hydraulic cylinder body, and stops mounted on the housing of the hydraulic extension of the handle, while the ploughshare support is placed between the stops on the rails and mounted on the rails movably.

5. The working body according to claims 1 and 2, characterized in that the kinematic connection of the mechanism for moving the soil to the conveyor and along the conveyor, as well as for loosening it with the handle extension hydraulic cylinder, is made in the form of guides installed along the body of the rotary boom, and traction, connected at one end to the handle bracket, and at the other end to a ploughshare support mounted movably on the rails.