[发明专利]一种摆动式可变径包络成形全断面钻具

说明书

本发明公开一种摆动式可变径包络成形全断面钻具，其包括摆动机构、钻臂、驱动装置和钻具本体，摆动机构包括外壳体、第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸，外壳体内安装有同轴心的传动轴，传动轴上、下部与外壳体内壁均通过轴承连接且传动轴下部伸出外壳体，位于外壳体外部的传动轴上套装连接板，第一、第二液压缸呈八字形转动连接在竖井掘进机的机架上且二者的活塞杆端部转动连接在连接板上，第三、第四液压缸呈八字形转动连接在连接板外端部且二者的活塞杆端部转动连接在钻臂上；钻臂为伸缩式结构且端部安装有若干个驱动装置，每个驱动装置连接有位于钻臂下方的钻具本体。本发明能够适用于不同的地质条件，实现全断面掘进。

技术领域

本发明涉及竖井掘进施工机械设备技术领域，尤其是涉及一种摆动式可变径包络成形全断面钻具。

背景技术

随着国民经济的发展，近年来城市轨道交通建设和城市地下管廊建设发展迅猛。在地下工程建造，比如盾构始发接受竖井、采矿竖井、隧道通风竖井、地下防御工事竖井、地下停车场、矿山巷道、交通隧道等地下工程建设中，为了保证施工的顺利进行，需要开凿用于运输物资及通风的竖井。竖井的上端连通地面，竖井的下端连通巷道或者隧道。竖井掘进是由地面垂直向下挖掘竖井(又称立井)的施工过程。目前的竖向地下空间施工中，人工掘进难度大，传统竖井钻机采用全断面刀盘施工，刀盘结构复杂、重量大，成本高，运输难度很大，占地面积大，当开挖直径发生变化时，原有刀盘就不能使用，只能重新设计刀盘，通用性较差，成本高。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单、使用灵活、拆装方便的摆动式可变径包络成形全断面钻具。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种摆动式可变径包络成形全断面钻具，其包括摆动机构、钻臂、驱动装置和钻具本体，所述摆动机构包括外壳体、第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸，外壳体内安装有同轴心的传动轴，传动轴上、下部与外壳体内壁均通过轴承连接，且传动轴下部伸出外壳体，位于外壳体外部的传动轴上套装有连接板，第一液压缸、第二液压缸呈八字形转动连接在竖井掘进机的机架上，且二者的活塞杆端部转动连接在连接板上，第三液压缸、第四液压缸呈八字形转动连接在连接板外端部，且二者的活塞杆端部转动连接在钻臂上；所述钻臂包括中部具有空腔的安装座，安装座上端与摆动机构的传动轴铰接，安装座外侧面呈放射状均布有至少两根支撑臂，支撑臂均为伸缩式结构；每个支撑臂包括固定段和伸缩段，第三液压缸、第四液压缸的活塞杆端部转动连接在其中一根支撑臂的固定段上，固定段外端与安装座相连接，固定段内固定有电动推杆或液压缸，电动推杆或液压缸的伸缩端与滑动套装在固定段中的伸缩段一端连接，伸缩段另一端伸出固定段外且此端部安装有一驱动装置，驱动装置连接有位于支撑臂下方的钻具本体。

所述的摆动式可变径包络成形全断面钻具，其钻臂的安装座底部安装有一个驱动装置，驱动装置连接有位于支撑臂下方的钻具本体。

所述的摆动式可变径包络成形全断面钻具，其驱动装置包括外箱体、以及安装在外箱体内的驱动电机和齿轮箱，外箱体固定安装在钻臂的支撑臂上，驱动电机的输出轴与齿轮箱内的主动齿轮连接，齿轮箱内与主动齿轮啮合的从动齿轮下部延伸出外箱体外，且此延伸部与钻具本体连接。

所述的摆动式可变径包络成形全断面钻具，其钻具本体包括刀盘和刀具，刀盘由连接环和三个辐条支臂组成，三个辐条支臂沿连接环中心在连接环外圆周面上呈放射状均匀分布，每个辐条支臂底面外边缘处安装有一个刀具，或沿辐条支臂长度方向安装有两个及以上刀具且其中一个刀具位于辐条支臂底面外边缘处。

所述的摆动式可变径包络成形全断面钻具，其每个刀盘的直径小于等于切割断面半径。

所述的摆动式可变径包络成形全断面钻具，其多个刀盘的位置和尺寸满足竖井切割断面的全覆盖掘进。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：