专利名称：偏心多轴多刀盘式掘进机的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于隧道掘进的掘进机，特别是一种用于隧道掘进的偏心多轴多刀盘式掘进机，属于隧道机械领域。
背景技术：
从隧道的使用功能来分析，公路隧道、铁路隧道、地铁隧道、人行地道、地下共同沟的断面形式以矩形最为合适，最为经济。然而在矩形隧道掘进施工过程中，由于会遇到机头背土、机头旋转等问题，地面的沉降控制、隧道的轴线控制都比圆形隧道推进难度更大。日本的各大建设公司和盾构制造商进行了各类机械式矩形盾构的研制和试验，其中最为成功的是石川岛播磨重工研制的DPLEX矩形盾构，是一种偏心多轴刀盘切削的土压平衡盾构。它为多轴单刀盘式的掘进机。而国内则有上海隧道股份有限公司研制的3.8×3.8m组合刀盘式矩形顶管机。但对于大断面、长距离的任意断面隧道施工，难度较大。经文献检索发现，中国专利号为95120602.8，名称为盾构掘进式隧道钻孔机，申请人为大丰建设株式会社。该发明专利介绍了一种具有平行联结的挖掘机的盾构掘进式隧道钻孔机，它包括与所述挖掘机结合的分成多级的过量挖掘刀具，各级的过量挖掘刀具与在被相互独立地控制时可分别驱动的、各自的传动装置相联结，它提供一种可以实现有效地过量挖掘方式，可有利于施工弯曲形状的隧道。然而它仍是一种多轴单刀盘的掘进机，对于大断面、长距离的任意断面掘削来说，由于单刀盘的单向旋转极易使掘进机易发生单向偏移，从而引起隧道轴线的偏移。由于切削刀盘的转动半径相对较大，切削刀头的滑动距离亦相对较大，刀具易磨损，不利于长距离掘进。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种偏心多轴多刀盘式掘进机，使其能进行矩形全断面施工，通过选定与掘削断面相似形状的切削刀盘形状，还能够掘削成所有的断面形状的隧道，并能适应大断面隧道的施工。在施工中能有效地控制土压平衡，保证地面建筑物不受损害，利用其断面形状建造人行通道、电缆隧道及共同沟等矩形及异形断面隧道。
本发明是通过如下的技术方案来实现的，本发明包括切削刀盘、刀盘驱动、纠偏装置、螺旋输送机、前段壳体、后段壳体、底座、偏心轴，其连接方式为切削刀盘由左右两个刀盘组成，位于顶管的最前端，每个刀盘分别与刀盘驱动系统中的四根偏心轴通过螺栓联接，两个螺旋输送机通过螺栓分别安装于前段壳体内的两侧，纠偏装置下的底座将前段壳体和后段壳体联接起来。纠偏装置中的油缸以两个作为一组，每个油缸的两侧均通过销分别固定在底座上，两侧底座分别焊接在前段壳体和后段壳体圈板上。
作为偏心多轴多刀盘式矩形掘进机的重要组成部分，切削刀盘由两个旋转方向相反的矩形刀盘组成，它们在作切削运动时需保持同步，在其运转一周后，能对矩形全断面进行切削。而单个刀盘装有四根旋转式驱动轴。以垂直方式固定曲轴，在它们的前端部位偏心地安装上切削刀盘，使驱动轴按同一方向旋转，切削刀盘作平行环运动，使其能掘削和切削刀盘形状相似的断面。在变换切削刀盘形状时，就可以构成圆形、椭圆形和马蹄形等各种各样掘削断面形状的盾构隧道。刀盘结构为网格状掘进机支架，焊接安装着十字形刀具，所有的刀具随着刀盘都能够在一定的半径范围内运转自如，用这些钻头便可以完成隧道的全断面施工从事开挖面上的切削。
在此种掘进机中，两个旋转方向相反的矩形刀盘同步运转切削隧道断面为发明点。首先将大断面的切削断面分割为二，可以减小偏心轴的运转半径，从而降低切削驱动扭矩，并有利于偏心轴的加工及安装。其次，由于两个刀盘作同步相反运转，可以减少由于单向旋转产生的外力而致使掘进机发生偏移。
本发明利用两个旋转方向相反的矩形刀盘同步作偏心旋转切削，并通过对前部切削土进行改良，使整个矩形断面可得到充分良好的切削，并保持开挖面的稳定性。在刀盘上安装的十字形刀具，是一种进刀角、退刀角相等的，能作全方位切削的刀具。应用这样的刀头，可以切削大砾石和以纤维加固的高强度混凝土墙(800kgf/cm2)。随着切削刀盘作平行运动掘削地层，所有的切削刀头的掘削轨迹是小直径的圆环形状。几个切削器刀头轨迹的组合，就成为可作全断面的掘削。利用纠偏装置纠偏和压浆纠偏两种方法对顶进轴线偏差可作较好的控制。利用安装在底部两侧的两个旋转方向相反的螺旋输送机输送切削的土，不仅可以使大断面左右两端出土平衡，而且可以避免由于螺旋输送机单向旋转而产生对壳体的旋转力。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明可对任意断面进行全断面切削，保持土压平衡，对周围土体扰动小；在同等截面积下，偏心多轴多刀盘式掘进机比其他形式掘进机，由于切削机的转动半径小，就可以做到掘削转矩较小，可减小装备扭矩，减少施工成本。并且，对数台驱动部分及两台刀盘部分，由于可以按小型化机组，便于安装，拆开搬运，最适宜于大断面的异型断面施工。由于切削刀盘的转动半径小，切削刀头的滑动距离变小，减少了刀头的摩耗，有利于长距离掘进。
图1本发明结构示意主视2为本发明结构示意侧视图具体实施方式
如图1、图2所示，本发明包括切削刀盘1、刀盘驱动2、纠偏装置3、螺旋输送机4、前段壳体5、后段壳体6、底座7、偏心轴8，其连接方式为切削刀盘1由左右两个刀盘组成，位于顶管的最前端，每个刀盘分别与刀盘驱动系统2中的四根偏心轴8通过螺栓联接，两个螺旋输送机4通过螺栓分别安装于前段壳体内的两侧，纠偏装置3下的底座7将前段壳体5和后段壳体6联接起来。
纠偏装置3中的油缸9以两个作为一组，每个油缸9的两侧均通过销分别固定在底座7上，两侧底座7分别焊接在前段壳体5和后段壳体6圈板上。
切削刀盘1由两个旋转方向相反的矩形刀盘组成，在切削时两个旋转方向相反的矩形刀盘同步作偏心旋转切削。
切削刀盘1设置于四根偏心轴8的前端部位，偏心轴8与刀盘驱动系统2中的通过螺栓连接，设置于前段壳体5，四根偏心轴8以垂直方式固定曲轴。
切削刀盘1形状可变换成圆形、椭圆形和马蹄形各种各样掘削断面形状。
切削刀盘1的结构为网格状，其内设置一种进刀角、退刀角相等的全方位切削的十字形与顶盖形刀具10，在半径为25cm的范围内运转。
权利要求
1.一种偏心多轴多刀盘式掘进机，包括切削刀盘(1)、刀盘驱动(2)、纠偏装置(3)、螺旋输送机(4)、前段壳体(5)、后段壳体(6)、底座(7)、偏心轴(8)，其特征在于，连接方式为切削刀盘(1)由左右两个刀盘组成，位于顶管的最前端，每个刀盘分别与刀盘驱动系统(2)中的四根偏心轴(8)通过螺栓联接，两个螺旋输送机(4)通过螺栓分别安装于前段壳体内的两侧，纠偏装置(3)下的底座(7)将前段壳体(5)和后段壳体(6)联接起来，所述的切削刀盘(1)由两个旋转方向相反的矩形刀盘组成，在切削时两个旋转方向相反的矩形刀盘同步作偏心旋转切削，所述的纠偏装置(3)中的油缸(9)以两个作为一组，每个油缸(9)的两侧均通过销分别固定在底座(7)上，两侧底座(7)分别焊接在前段壳体(5)和后段壳体(6)圈板上。
2.根据权利要求1所述的偏心多轴多刀盘式掘进机，其特征是，切削刀盘(1)设置于四根偏心轴(8)的前端部位，偏心轴(8)与刀盘驱动系统(2)中的通过螺栓连接，设置于前段壳体(5)，四根偏心轴(8)以垂直方式固定曲轴。
3.根据权利要求1或2所述的偏心多轴多刀盘式掘进机，其特征是，切削刀盘(1)形状可变换成圆形、椭圆形和马蹄形掘削断面形状。
4.根据权利要求1或2或3所述的偏心多轴多刀盘式掘进机，其特征是，切削刀盘(1)的结构为网格状，其内设置一种进刀角、退刀角相等的全方位切削的十字形与顶盖形刀具(10)，在半径为25cm的范围内运转。
全文摘要
一种偏心多轴多刀盘式掘进机，属于建筑机械领域。包括切削刀盘、刀盘驱动、纠偏装置、螺旋输送机、前段壳体、后段壳体、底座、偏心轴，其连接方式为切削刀盘由左右两个刀盘组成，位于顶管的最前端，每个刀盘分别与刀盘驱动系统中的四根偏心轴通过螺栓联接，两个螺旋输送机通过螺栓分别安装于前段壳体内的两侧，纠偏装置下的底座将前段壳体和后段壳体联接起来。本发明可对任意断面进行全断面切削，保持土压平衡，对周围土体扰动小；掘削转矩较小，减少施工成本，便于安装，拆开搬运，最适宜于大断面的异型断面施工，减少了刀头的摩耗，有利于长距离掘进。
文档编号E21D9/06GK1546840SQ200310109058
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月4日 优先权日2003年12月4日
发明者王鹤林, 吕建中, 刘豫东, 宓佩明, 杨磊, 石元奇, 高国跃 申请人:上海隧道工程股份有限公司