[发明专利]一种盾构机的变截面掘进装置

说明书

技术领域

本发明属于隧道挖掘技术领域，是涉及一种盾构机，特别是涉及一种盾构机的变截面掘进装置。

背景技术

随着社会的快速发展，水利、电力、铁道、煤炭、矿山、交通、地铁及城市地下工程等必然需要建设大量的隧道，隧道的挖掘显然成为了一项关键的工作。而在修建长隧道过程中，当隧道长度超过15km时，就要优先考虑采用隧道掘进机。

全截面隧道掘进机隧洞开挖施工具有高效、快速、衬砌量少、安全、经济等优点，已在世界各地广泛应用于水利、采矿、公路和铁路等建设工程。随着社会的需求，未来掘进机将向截面多样化，多工作面方向发展。但是传统的全截面掘进机开挖截面只能是圆形、整机重量重、消耗功率大等，这些都大大限制了掘进机的使用范围。虽然近年来国外市场上也出现了可以挖椭圆、双圆形的全截面掘进机，但其可挖的形状都比较单一，无法实现一台机器多种截面形状一次成形的功能。针对未来的发展趋势，本发明涉及了一种盾构机的变截面掘进装置，它可实现一台机器一次成形地开挖门洞形、椭圆形、矩形等多种复杂的截面。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种盾构机的变截面掘进装置，该掘进装置解决了无法使用一台盾构机实现多种截面形状一次性成形的技术瓶颈，实现了多种复杂形状的截面一次挖掘成形。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种盾构机的变截面掘进装置，包括刀盘驱动装置、刀盘、伸缩机构、摆动支臂及旋转刀具组件，伸缩机构的一端与刀盘相铰接，伸缩机构的另一端设置有旋转刀具组件，摆动支臂的一端与刀盘相铰接，摆动支臂的另一端与伸缩机构相铰接，刀盘与刀盘驱动装置相连接。

在所述伸缩机构上设置有第一位移检测器，在所述摆动支臂上设置有第二位移检测器。

所述伸缩机构由同轴设置的套筒、伸缩支臂及切割臂组成，伸缩支臂设置在套筒内部，伸缩支臂的一端与套筒固定或与刀盘相铰接，伸缩支臂的另一端与切割臂的底端相连接，所述旋转刀具组件设置在切割臂的前端，第一位移检测器设置在伸缩支臂上。

所述刀盘驱动装置由驱动马达及减速器组件组成，所述刀盘与减速器组件的输出轴相连接，减速器组件的输入轴与驱动马达轴相连接。

所述伸缩支臂采用伸缩液压缸，伸缩液压缸的油缸与套筒固定或与刀盘相铰接，伸缩液压缸的活塞杆与切割臂的底端相连接。

所述摆动支臂采用摆动液压缸，摆动液压缸的油缸与刀盘相铰接，摆动液压缸的活塞杆与套筒相铰接。

所述旋转刀具组件由刀具马达与设置在刀具马达前方的刀具组成，刀具马达固定在切割臂的前端，刀具马达轴与刀具相连接。

所述驱动马达和刀具马达均采用液压马达。

所述伸缩液压缸、摆动液压缸、驱动马达以及刀具马达均与盾构机的液压系统相连通，在盾构机的液压系统上设置有比例阀。

本发明的有益效果：

本发明装置实现了挖掘截面由单一圆形转向门洞形、矩形等多种复杂截面，旋转刀具可一次挖掘成形，扩大了盾构机的使用范围，用较小尺寸的刀盘可挖掘出放大一定倍数的挖掘工作面，旋转刀具可切削坚硬岩石，可用于挖掘硬岩层；本发明装置减轻了整机的重量，减少了消耗的功率。

附图说明

图1是本发明的盾构机的变截面掘进装置的结构示意图；

图2是与本发明装置装配后的盾构机的结构示意图；

图3是使用本发明装置挖掘出的门洞形截面的结构示意图；

图4是使用本发明装置挖掘出的圆形截面的结构示意图；

图5是使用本发明装置挖掘出的椭圆形截面的结构示意图；

图6是使用本发明装置挖掘出的距形截面的结构示意图；

图7是使用本发明装置挖掘出的半椭圆形截面的结构示意图；

图8是使用本发明装置挖掘出的弓形截面的结构示意图；

图中，1—驱动马达，2--减速器组件，3--刀盘，4—第一销轴，5—第一耳环，6—第一位移传感器，7—伸缩液压缸，8--套筒，9—第二销轴，10--切割臂，11--导向轴套，12--刀具马达,13—刀具，14—第二耳环，15—第三销轴，16--摆动液压缸，17—第二位移传感器，18—第四销轴，19—第三耳环，20—盾构机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。