專利名稱：多功能全斷面隧道挖掘機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隧道挖掘設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的全斷面隧道挖掘機(jī)主要包括安裝在履帶小車上的機(jī)體，所述機(jī)體與主軸連 接，所述主軸的前端設(shè)置有機(jī)頭，所述機(jī)頭的刀盤端面上設(shè)置有為數(shù)眾多的刀片。其掘進(jìn)方 式基本依賴這些刀片對巖石和泥土進(jìn)行切割，一旦遭遇堅(jiān)硬的巖層，就不得不換用傳統(tǒng)的 鉆孔_放炮_排渣的掘進(jìn)方式，隧道斷面由大到小多次成型，施工周期漫長，效率低下。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題是提供一種可掘進(jìn)復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，使隧道斷面一 次成型的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，包括安裝在行走機(jī) 構(gòu)上的機(jī)體，所述機(jī)體上設(shè)有主軸，所述主軸的前端設(shè)置有機(jī)頭，所述機(jī)頭的刀盤端面上設(shè) 置有切割裝置，所述機(jī)頭中分散布置有多個(gè)沖擊裝置，所述各沖擊裝置具有從機(jī)頭的刀盤 端面向外沖頂?shù)臎_擊部件。進(jìn)一步的是，所述機(jī)頭內(nèi)設(shè)置有排渣裝置，該排渣裝置的輸入端與設(shè)置在機(jī)頭的 刀盤端面上的收料口相通，該排渣裝置的輸出端設(shè)置有輸料裝置。進(jìn)一步的是，在機(jī)頭的刀盤端面上沿一周均布有多個(gè)收料口，所述各收料口的開 口從所述機(jī)頭刀盤端面的中間部位朝外徑向延伸至機(jī)頭的邊緣，并且所述各收料口的開口 大小從內(nèi)向外逐漸擴(kuò)大。進(jìn)一步的是，在所述機(jī)頭的邊緣處還設(shè)置有用于將挖掘出的碎料導(dǎo)入所述收料口 中的收料刀。進(jìn)一步的是，所述切割裝置由多組切割刀組成，相鄰兩個(gè)收料口之間設(shè)置有至少 一組切割刀，每組切割刀由從機(jī)頭刀盤端面的中心向外排列的多個(gè)獨(dú)立并朝外延伸的切割 刀所組成，每組切割刀中的各切割刀從內(nèi)向外逐漸向旁側(cè)的收料口偏斜并靠近。進(jìn)一步的是，所述切割裝置沿機(jī)頭軸向伸可縮的安裝在機(jī)頭的刀盤端面上。進(jìn)一步的是，所述沖擊裝置采用如下布置形式選擇所述機(jī)頭的刀盤端面上至少 四條可將該刀盤端面劃分成每個(gè)形狀大小相同的扇形區(qū)域的直徑線，沿所述各條直徑線并 以機(jī)頭的中心軸線軸對稱的布置至少兩個(gè)沖擊裝置，位于所述任意兩條直徑線上的沖擊裝 置不在該刀盤端面的同一同心圓上。進(jìn)一步的是，所述沖擊裝置中沖擊部件的沖擊方向與所述刀盤端面垂線間的夾角 為5° 30°，并且該夾角能夠使所述沖擊部件沖頂后產(chǎn)生的反作用力具有促進(jìn)所述刀盤 端面沿其旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的分量。進(jìn)一步的是，靠近機(jī)頭邊緣處的各沖擊裝置中沖擊部件的沖擊方向具有使該沖擊 部件在沖擊時(shí)其頂端向外超出所述邊緣的斜度。[0013]進(jìn)一步的是，所述沖擊裝置工作時(shí)，其沖擊部件的頂端與所述機(jī)頭刀盤端面之間 的最大距離小于30mm。進(jìn)一步的是，所述機(jī)體安裝在支座上并連接平移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述支座通過升降裝 置支撐在水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，所述水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)安裝在行走機(jī)構(gòu)上。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)在相對柔軟的 地質(zhì)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，直接依靠機(jī)頭刀盤端面上的切割裝置進(jìn)行切割，而一旦遭遇 堅(jiān)硬的巖層，則可動(dòng)用機(jī)頭上的沖擊裝置，通過其沖擊部件直接進(jìn)行巖石的破碎，而無須再 進(jìn)行傳統(tǒng)的鉆孔放炮。因此，該挖掘機(jī)可掘進(jìn)復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，隧道斷面一次成型，作業(yè)效 率大大提高。本實(shí)用新型的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)可用于鐵路干線、城市地鐵等各種隧 道工程。

圖1為本實(shí)用新型多功能全斷面隧道挖掘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型多功能全斷面隧道挖掘機(jī)及其輸料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1中A向示意圖。圖4為圖3中B向的局部放大示意圖。圖5為圖3中C向的局部放大示意圖。圖中標(biāo)記為機(jī)頭1、中心軸線101、刀盤端面102、直徑線103、收料口 104、切割刀 105、沖擊裝置106、沖擊部件107、收料刀108、邊緣109、主軸2、機(jī)體3、輸料裝置4、支座5、
升降液壓缸6、水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)7、行走機(jī)構(gòu)8、旋轉(zhuǎn)方向9、沖擊方向10、夾角a、最大距離b、斜
度Co
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。如圖1 3所示的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，包括安裝在行走機(jī)構(gòu)8上的機(jī)體3， 所述機(jī)體3上設(shè)置有主軸2，所述主軸2的前端設(shè)置有機(jī)頭1，所述機(jī)頭1的刀盤端面102上 設(shè)置有切割裝置，此外，所述機(jī)頭1中分散布置有多個(gè)沖擊裝置106，所述各沖擊裝置106具 有從機(jī)頭1的刀盤端面102向外沖頂?shù)臎_擊部件107。沖擊裝置106可采用液壓破碎鑿巖 機(jī)，使用時(shí)其沖擊部件可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式?jīng)_擊切割巖層，因此對各種堅(jiān)硬的巖層均能夠破碎。各 臺(tái)沖擊裝置106最好能夠單獨(dú)的控制，這樣各臺(tái)沖擊裝置106既能夠獨(dú)立工作，又能夠多臺(tái) 一起工作。所述液壓破碎鑿巖機(jī)的動(dòng)力通過位于主軸2中的輸送通道進(jìn)行供給的，所述機(jī) 體3上還相應(yīng)的設(shè)置有液壓泵站和控制系統(tǒng)，這些均是本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，再次不在贅述。通過沖擊裝置106進(jìn)行巖層的破碎工作時(shí)，如果各沖擊裝置106與刀盤端面102 一起沿刀盤的旋轉(zhuǎn)方向9進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，則有可能出現(xiàn)當(dāng)沖擊部件107向外沖頂還未收回時(shí)，由 于刀盤端面102的旋轉(zhuǎn)使沖擊部件107卡死在巖層內(nèi)的問題。本申請充分認(rèn)識(shí)到該問題出 現(xiàn)的可能性。為了解決該問題，本申請做出了以下的進(jìn)一步改進(jìn)首先，如圖3、4所示，將所述沖擊裝置106中沖擊部件107的沖擊方向10與所述 刀盤端面102垂線間的夾角a設(shè)為5° 30°，并且該夾角a能夠使所述沖擊部件107沖 頂后產(chǎn)生的反作用力具有促進(jìn)所述刀盤端面102沿其旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的分量。該改進(jìn)可以帶來兩方面的效果由于所述夾角a的存在，使沖擊部件10的沖擊方向10并非完全與機(jī) 頭1的中心軸線101平行，因此減小了整個(gè)機(jī)體3、主軸2因?yàn)闆_擊部件107沖頂所承受的 反作用力，降低了軸線負(fù)載；更重要的，由于所述夾角a的方向能夠使所述沖擊部件107沖 頂后產(chǎn)生的反作用力具有促進(jìn)所述刀盤端面102沿其旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的分量，因此使得 沖擊部件107沖頂后隨刀盤端面102的旋轉(zhuǎn)能夠更容易的從巖層中收回，有利于避免沖擊 部件107卡死，防止主軸2承受更大的扭轉(zhuǎn)載荷。其次，如圖4所示，所述沖擊裝置106工作時(shí)，其沖擊部件107的頂端與所述機(jī)頭 1刀盤端面102之間的最大距離b小于30mm。將沖擊部件107的頂端與所述機(jī)頭1刀盤端 面102之間的最大距離b限定在上述的范圍，既能夠確保沖擊部件107每次進(jìn)入巖層的深 度不會(huì)過大，同時(shí)又能夠確保其回收的速度，因此進(jìn)一步的使得沖擊部件107沖頂后隨刀 盤端面102的旋轉(zhuǎn)能夠更容易的從巖層中收回，有利于避免沖擊部件107卡死。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還做出了如下改進(jìn)，即如圖3、5所示，使靠 近機(jī)頭1的邊緣109處的各沖擊裝置106中沖擊部件107的沖擊方向10具有使該沖擊部件 107在沖擊時(shí)其頂端向外超出所述邊緣109的斜度C。本改進(jìn)的目的在于通過使挖掘機(jī)實(shí) 際的巖層破碎斷面直徑略微大于其利理論的斷面直徑，來確保不會(huì)因?yàn)闄C(jī)頭1的邊緣109 處的巖層的漏掘而導(dǎo)致整個(gè)掘進(jìn)過程的受阻。如圖2、3所示，為了在掘進(jìn)過程中自動(dòng)進(jìn)行排渣，所述機(jī)頭1內(nèi)還設(shè)置有排渣裝 置，該排渣裝置的輸入端與設(shè)置在機(jī)頭1的刀盤端面102上的收料口 104相通，該排渣裝置 的輸出端設(shè)置有輸料裝置4。所述排渣裝置可以采用現(xiàn)有的螺旋排渣機(jī)構(gòu)，從而將挖掘下來 的巖層碎石、碎土從收料口 104送到出料口，再通過輸料裝置4輸出，實(shí)現(xiàn)挖掘和排渣的同 時(shí)進(jìn)行，提高作業(yè)效率。如圖2，作為輸料裝置4的具體結(jié)構(gòu)，該輸料裝置4包括位于排渣裝 置出料口處的接料斗401，所述接料斗401的輸出端設(shè)置有上層輸送帶402，所述上層輸送 帶402的出口下方設(shè)置下層輸送帶403，該下層輸送帶403直接延伸到多功能全斷面隧道挖 掘機(jī)的后方，從而進(jìn)行輸料作業(yè)。輸料裝置4輸出的碎料通過車輛等運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)出隧道。如圖3所示，為了更好的排渣，在機(jī)頭1的刀盤端面102上沿一周均布有多個(gè)收料 口 104，所述各收料口 104的開口從所述機(jī)頭1刀盤端面102的中間部位向外延伸至機(jī)頭 1的邊緣109。這些收料口 104的開口最好是沿著所述機(jī)頭1刀盤端面102的徑向從內(nèi)向 外延伸。并且，所述各收料口 104的開口大小從內(nèi)向外逐漸擴(kuò)大。采用上述的收料口 104 布置形式，可將大量挖掘出的巖層碎石、碎土通過收料口 104進(jìn)行收集，防止碎料的淤積阻 塞，因此更加有利于本功多能全斷面隧道挖掘機(jī)的掘進(jìn)作業(yè)。如圖3所示，作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步的改進(jìn)，在所述機(jī)頭1的邊緣109處還設(shè) 置有用于將挖掘出的碎料導(dǎo)入所述收料口 104中的收料刀108。由于在掘進(jìn)過程中挖掘出 的巖層碎石、碎土不斷向機(jī)頭1的邊緣109處擴(kuò)散，因此通過設(shè)置收料刀108就能夠很好的 將這些碎料集中并隨著刀盤端面102沿旋轉(zhuǎn)方向9的旋轉(zhuǎn)將碎料排入收料口 104中。如圖3所示，作為切割裝置的具體結(jié)構(gòu)，該切割裝置由多組切割刀105組成，每組 切割刀105由從機(jī)頭1刀盤端面102的中心向外排列的多個(gè)獨(dú)立并朝外延伸的切割刀105 所組成，每組切割刀中的各切割刀105從內(nèi)向外逐漸向旁側(cè)的收料口 104偏斜并靠近。所 述“偏斜”的含義，是指切割刀105延伸方向的變化；而“靠近”的含義，則是指切割刀105 位置的變化。通過附圖3可以清楚的解釋上述“偏斜”以及“靠近”具體形式。經(jīng)過模擬實(shí)驗(yàn)和計(jì)算發(fā)現(xiàn)，通過將切割刀105按照上述方式進(jìn)行排列組合，可以對刀盤端面102上的各 個(gè)部位的泥土、砂石進(jìn)行更加有效的切削。其中，如圖3所示，相鄰兩個(gè)收料口 104之間設(shè)置有至少一組切割刀105 ；所述各 切割刀105的刀體沿機(jī)頭1軸向可伸縮的安裝在機(jī)頭1的刀盤端面102上。所述各切割刀 105的刀體可沿機(jī)頭1軸向伸縮的安裝在機(jī)頭1的刀盤端面102上，比如可將刀體通過彈簧 安裝在機(jī)頭1的刀盤端面102上，使之在切割作業(yè)過程中一旦遇到泥土中堅(jiān)硬的石頭時(shí)能 夠通過該彈簧進(jìn)行讓刀，不實(shí)行一次性硬切，防止切割刀105的損壞。此外，如圖3所示，所述沖擊裝置采用如下布置形式選擇所述機(jī)頭1的刀盤端面 102上至少四條可將該刀盤端面102劃分成每個(gè)形狀大小相同的扇形區(qū)域的直徑線103，沿 所述各條直徑線103并以機(jī)頭1的中心軸線101軸對稱的布置至少兩個(gè)沖擊裝置106，位于 所述任意兩條直徑線103上的沖擊裝置106不在該刀盤端面102的同一同心圓上。當(dāng)然， 每條直徑線103上沿從刀盤端面102的中心點(diǎn)向外的方向，沖擊裝置106的布置最好由疏 到密。采用上述的布置形式，能夠在刀盤端面102的旋轉(zhuǎn)過程中，使各沖擊裝置106均勻的 作用于整個(gè)掘進(jìn)斷面。如圖1所示，機(jī)體3安裝在支座5上并連接平移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述支座5通過升降裝 置支撐在水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)7上，所述水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)7安裝在行走機(jī)構(gòu)8上。升降裝置可利用 杠桿原理，將支座5的前部與水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)7旋轉(zhuǎn)連接，后部設(shè)置升降液壓缸6，從而通過升 降液壓缸6驅(qū)動(dòng)支座5以其前部鉸點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，達(dá)到使支座5上下升降的目的。平移驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)以及水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)7均為現(xiàn)有技術(shù)，故不再贅述。上述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)通過主軸2帶動(dòng) 機(jī)頭1做全方位的運(yùn)動(dòng)，從而滿足掘進(jìn)隧道的各種要求平移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)最終使機(jī)頭1前后往 復(fù)運(yùn)動(dòng)，升降裝置最終使機(jī)頭1上下俯仰，水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)7最終使機(jī)頭1左右擺動(dòng)，同時(shí)機(jī) 體3本身能夠通過主軸2帶動(dòng)機(jī)頭1自轉(zhuǎn)。實(shí)施例該多功能全斷面隧道挖掘機(jī)掘進(jìn)斷面直徑為6m。其中，將所述夾角a設(shè)為15°，將 所述斜度c設(shè)為15°，將所述最大距離b設(shè)為20mm，并在所述機(jī)頭1中按照上述方式分散布 置32臺(tái)液壓破碎鑿巖機(jī)，通過位于主軸2中的輸送通道向各臺(tái)液壓破碎鑿巖機(jī)提供動(dòng)力。 以僅使用液壓破碎鑿巖機(jī)進(jìn)行破碎掘進(jìn)為例，由于機(jī)頭1每旋轉(zhuǎn)一周通過液壓破碎鑿巖機(jī) 可擊碎約20mm深度的巖層，保守估計(jì)每分鐘掘進(jìn)25mm，則每小時(shí)掘進(jìn)深度可達(dá)1. 5m,每天 不間斷工作可掘進(jìn)36m，相比現(xiàn)有的隧道挖掘設(shè)備功效大為提高，可極大降低施工成本。
權(quán)利要求多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，包括安裝在行走機(jī)構(gòu)(8)上的機(jī)體(3)，所述機(jī)體(3)上設(shè)有主軸(2)，所述主軸(2)的前端設(shè)置有機(jī)頭(1)，所述機(jī)頭(1)的刀盤端面(102)上設(shè)置有切割裝置，其特征在于所述機(jī)頭(1)中分散布置有多個(gè)沖擊裝置(106)，所述各沖擊裝置(106)具有從機(jī)頭(1)的刀盤端面(102)向外沖頂?shù)臎_擊部件(107)。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，其特征在于所述機(jī)頭(1)內(nèi)設(shè)置 有排渣裝置，該排渣裝置的輸入端與設(shè)置在機(jī)頭(1)刀盤端面(102)上的收料口(104)相 通，該排渣裝置的輸出端設(shè)置有輸料裝置(4)。
3.如權(quán)利要求2所述的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，其特征在于在機(jī)頭(1)的刀盤端 面(102)上沿一周均布有多個(gè)收料口(104)，所述各收料口(104)的開口從所述機(jī)頭(1)刀 盤端面(102)的中間部位朝外徑向延伸至機(jī)頭(1)的邊緣(109)，并且所述各收料口(104) 的開口大小從內(nèi)向外逐漸擴(kuò)大。
4.如權(quán)利要求3所述的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，其特征在于在所述機(jī)頭(1)的邊 緣(109)處還設(shè)置有用于將挖掘出的碎料導(dǎo)入所述收料口(104)中的收料刀(108)。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，其特征在于所述切割裝 置由多組切割刀(105)組成，每組切割刀(105)由從機(jī)頭(1)刀盤端面(102)的中心向外 排列的多個(gè)獨(dú)立并朝外延伸的切割刀(105)所組成，每組切割刀中的各切割刀(105)從內(nèi) 向外逐漸向旁側(cè)的收料口(104)偏斜并靠近。
6.如權(quán)利要求5所述的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，其特征在于相鄰兩個(gè)收料口(104) 之間設(shè)置有至少一組切割刀(105)；所述各切割刀(105)的刀體沿機(jī)頭(1)軸向可伸縮的 安裝在機(jī)頭(1)的刀盤端面(102)上。
7.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，其特征在于所述沖擊裝 置采用如下布置形式選擇所述機(jī)頭(1)的刀盤端面(102)上至少四條可將該刀盤端面 (102)劃分成每個(gè)形狀大小相同的扇形區(qū)域的直徑線(103)，沿所述各條直徑線(103)并以 機(jī)頭(1)的中心軸線(101)軸對稱的布置至少兩個(gè)沖擊裝置(106)，位于所述任意兩條直徑 線(103)上的沖擊裝置(106)不在該刀盤端面(102)的同一同心圓上。
8.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，其特征在于所述沖擊裝 置(106)中沖擊部件(107)的沖擊方向(10)與所述刀盤端面(102)垂線間的夾角(a)為 5° 30°，并且該夾角(a)能夠使所述沖擊部件(107)沖頂后產(chǎn)生的反作用力具有促進(jìn)所 述刀盤端面(102)沿其旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的分量。
9.如權(quán)利要求8所述的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，其特征在于靠近機(jī)頭(1)的邊緣 (109)處的各沖擊裝置(106)中沖擊部件(107)的沖擊方向(10)具有使該沖擊部件(107) 在沖擊時(shí)其頂端向外超出所述邊緣(109)的斜度(C)。
10.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，其特征在于所述沖擊裝 置(106)工作時(shí)，其沖擊部件(107)的頂端與所述機(jī)頭(1)刀盤端面(102)之間的最大距 離(b)小于30mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可掘進(jìn)復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，使隧道斷面一次成型的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)，包括安裝在行走機(jī)構(gòu)上的機(jī)體，所述機(jī)體上設(shè)有主軸，所述主軸的前端設(shè)置有機(jī)頭，所述機(jī)頭的刀盤端面上設(shè)置有切割裝置，所述機(jī)頭中分散布置有多個(gè)沖擊裝置，所述各沖擊裝置具有從機(jī)頭的刀盤端面向外沖頂?shù)臎_擊部件。在相對柔軟的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，直接依靠機(jī)頭刀盤端面上的切割裝置進(jìn)行切割，而一旦遭遇堅(jiān)硬的巖層，則可動(dòng)用機(jī)頭上的沖擊裝置，通過其沖擊部件直接進(jìn)行巖石的破碎，而無須再進(jìn)行傳統(tǒng)的鉆孔放炮。該挖掘機(jī)可掘進(jìn)復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，隧道斷面一次成型，作業(yè)效率大大提高。本實(shí)用新型的多功能全斷面隧道挖掘機(jī)可用于鐵路干線等各種隧道工程。
文檔編號E21D9/11GK201714393SQ20102014227
公開日2011年1月19日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者甘忠榮 申請人:甘忠榮