一种开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置的制作方法

本发明涉及盾构掘进机制造领域，特别涉及一种开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置。

背景技术：

全断面岩石掘进机（TBM）是集机械、电气、液压、控制、测量技术于一体，可实现的隧道快速开挖、出碴和支护的先进工程机械。相对传统的钻爆法隧道施工，TBM法具有安全、可靠、高效、环保等特点，随着国内山岭隧洞工程的不断增加，TBM已广泛应用于隧道工程、引水工程、煤矿工程等领域中。

全断面岩石掘进机主要包括开敞式TBM、双护盾TBM以及单护盾TBM等机型，开敞式TBM由于其地质适应性强、成本较低，得到了最广泛的关注与使用。然而，开敞式TBM在软弱围岩易收敛变形掘进段也易卡护盾，严重制约了开敞式TBM的掘进速度，因此需要通过刀盘扩挖量来抵消围岩收敛变形量，帮助TBM快速通过收敛变形掘进段。

传统的开敞式TBM刀盘扩挖之后，刀盘和驱动总成无法抬升，导致TBM整体向下偏心，甚至严重向下偏离隧道设计轴线。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于克服目前现有全断面岩石掘进机存在的刀盘扩挖后，刀盘及驱动总成无法抬升，导致岩石掘进机偏离隧道设计轴线的缺陷，从而实现一种岩石掘进机刀盘扩挖后能够将刀盘及驱动总成向上抬起，使刀盘中心仍然与扩挖后的开挖横断面圆心重合的开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置，包括底部护盾、顶部护盾、侧下护盾、侧上护盾和刀盘及驱动总成，所述底部护盾、顶部护盾、测下护盾和测上护盾围绕成圆筒盾体结构，且刀盘及驱动总成安装于圆筒盾体结构内部中心处，所述底部护盾与刀盘及驱动总成之间设置有底部抬升油缸和起导向作用的底部滑槽，所述底部抬升油缸顶端与刀盘及驱动总成固连，底部抬升油缸底端固定安装于底部护盾上，当刀盘扩挖时，即开挖横断面圆直径增大时，通过给底部抬升油缸供油，将刀盘及驱动总成向上抬起，使刀盘中心仍然与扩挖后的开挖横断面圆心重合，防止刀盘向下偏心。

顶部护盾和刀盘及驱动总成之间设置有顶部顶紧油缸和起导向作用的顶部滑槽，所述顶部顶紧油缸底端与刀盘及驱动总成固连，顶部顶紧油缸顶端固定安装于顶部护盾上，当刀盘扩挖时，即开挖横断面圆直径增大时，通过给顶部顶紧油缸供油，将顶部护盾顶紧扩挖后的隧道洞壁，防止刀盘的竖向振动。

所述底部抬升油缸和顶部顶紧油缸均为四个，且均为两两对称设置。

所述顶部护盾两侧均与侧上护盾顶部铰接，底部护盾两侧均与侧下护盾底部铰接，侧上护盾和侧下护盾通过侧向护盾顶涨机构活动连接，所述侧向护盾顶涨机构包括侧向顶紧油缸和联动板，所述侧向顶紧油缸一端铰接设置于刀盘及驱动总成侧部，侧向顶紧油缸另一端与侧下护盾上部铰接，所述联动板一端固连于侧下护盾顶端，联动板另一端穿插于侧上护盾内部。

所述刀盘及驱动总成和侧下护盾之间设置有刀盘避震顶紧机构，所述刀盘避震顶紧机构包括楔块、楔块滑槽、楔块油缸、球头斜块，所述楔块滑槽固定设置于侧下护盾内侧，楔块滑动配合于楔块滑槽内，球头斜块固定设置于刀盘及驱动总成侧部，楔块位于球头斜块和侧下护盾之间，楔块油缸一端安装楔块，另一端铰接安装于侧下护盾内侧下部。

本发明的开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置的工作原理：

当TBM遇到软弱围岩易收敛变形掘进段，需要通过刀盘扩挖量来抵消围岩收敛变形量时，此时刀盘扩挖，开挖横断面圆直径增大，通过给底部抬升油缸供油，将刀盘及驱动总成向上抬起，使刀盘中心仍然与扩挖后的开挖横断面圆心重合，防止刀盘向下偏心；通过给顶部顶紧油缸供油，将顶部护盾顶紧扩挖后的隧道洞壁，防止刀盘的竖向振动；通过给侧向顶紧油缸供油，侧下护盾上的联动板带动侧上护盾向外顶紧扩挖后的隧道洞壁，并通过刀盘避震顶紧机构顶紧刀盘及驱动总成，防止刀盘的横向振动。

本发明的开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置的有益效果：

1.本发明的开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置，当刀盘扩挖时，即开挖横断面圆直径增大时，通过给底部抬升油缸供油，将刀盘及驱动总成向上抬起，使刀盘中心仍然与扩挖后的开挖横断面圆心重合，防止刀盘向下偏心，避免了TBM因扩挖而向下偏离隧道的设计轴线。

2.本发明的开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置，顶部护盾和刀盘及驱动总成之间设置有顶部顶紧油缸和顶部滑槽，将顶部护盾顶紧扩挖后的隧道洞壁，防止刀盘的竖向振动，提高掘进机工作稳定性。

3.本发明的开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置，通过给侧向顶紧油缸供油，侧下护盾上的联动板带动侧上护盾向外顶紧扩挖后的隧道洞壁，并通过刀盘避震顶紧机构顶紧刀盘及驱动总成，防止刀盘的横向振动，保证了掘进作业的顺利稳定进行。

附图说明

图1是开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置横断面的结构示意图；

图2是开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置纵断面的结构示意图。

参见图1-2：1-底部护盾，2-顶部护盾，3-侧下护盾，4-侧上护盾，5-刀盘及驱动总成，6-底部抬升油缸，7-底部滑槽，8-顶部顶紧油缸，9-顶部滑槽，10-侧向护盾顶涨机构，101-侧向顶紧油缸，102-联动板，11-刀盘避震顶紧机构，111-楔块，112-楔块滑槽，113-楔块油缸，114-球头斜块。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置做更加详细的描述。

实施例：

本发明的开敞式全断面岩石掘进机扩挖用刀盘抬升装置，包括底部护盾1、顶部护盾2、侧下护盾3、侧上护盾4和刀盘及驱动总成5，所述底部护盾1、顶部护盾2、测下护盾3和测上护盾围4绕成圆筒盾体结构，且刀盘及驱动总成5安装于圆筒盾体结构内部中心处，所述底部护盾1与刀盘及驱动总成5之间设置有底部抬升油缸6和起导向作用的底部滑槽7，所述底部抬升油缸6顶端与刀盘及驱动总成5固连，底部抬升油缸6底端固定安装于底部护盾1上；顶部护盾2和刀盘及驱动总成5之间设置有顶部顶紧油缸8和起导向作用的顶部滑槽9，所述顶部顶紧油缸8底端与刀盘及驱动总成5固连，顶部顶紧油缸8顶端固定安装于顶部护盾2上。

所述底部抬升油缸6和顶部顶紧油缸8均为四个，且均为两两对称设置。

所述顶部护盾2两侧均与侧上护盾4顶部铰接，底部护盾1两侧均与侧下护盾3底部铰接，侧上护盾4和侧下护盾3通过侧向护盾顶涨机构10活动连接，所述侧向护盾顶涨机构10包括侧向顶紧油缸101和联动板102，所述侧向顶紧油缸101一端铰接设置于刀盘及驱动总成5侧部，侧向顶紧油缸101另一端与侧下护盾3上部铰接，所述联动板102一端固连于侧下护盾3顶端，联动板102另一端穿插于侧上护盾4内部。

所述刀盘及驱动总成5和侧下护盾3之间设置有刀盘避震顶紧机构11，所述刀盘避震顶紧机构11包括楔块111、楔块滑槽112、楔块油缸113、球头斜块114，所述楔块滑槽112固定设置于侧下护盾3内侧，楔块111滑动配合于楔块滑槽112内，球头斜块114固定设置于刀盘及驱动总成5侧部，楔块111位于球头斜块114和侧下护盾3之间，楔块油缸113一端安装楔块111，另一端铰接安装于侧下护盾3内侧下部。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。