一种连续扩挖的岩石掘进机的制作方法

本实用新型涉及隧道施工领域，具体涉及一种能够实现可连续扩挖的岩石掘进机。

背景技术：

在岩石掘进机施工过程中，现有技术中的岩石掘进机的主驱动与盾体之间通过螺栓刚性固定连接，导致刀头相对盾体不能移动，在岩石掘进机穿越不良地质洞段时，尤其是高地应力深埋长大隧洞，围岩存在大变形、破碎带、塌方等地质风险，使得围岩与岩石掘进机周边的间隙逐渐缩小，最终可能会导致围岩与盾体抱死，形成卡机。现有技术中的岩石掘进机如申请号为：201620502734.4、名称为：一种新型护盾式TBM主驱动的专利文献公开的新型护盾式TBM主驱动，包括依次连接的驱动电机、减速箱、驱动箱，所述驱动箱与主轴承连接，主轴承通过刀盘连接螺栓与刀盘连接，所述驱动箱后端通过前后液压缸与盾体的米字梁连接，驱动箱的上部和下部设置有与盾体相连接的左右移动油缸，驱动箱的左侧和右侧均设置有与盾体相连接的上下移动油缸，所述驱动箱与盾体之间设置有主驱动密封装置。该掘进机的主驱动能够实现向前、上、下、左、右的移动，从而带动刀盘相对于盾体抬升、下降、向左、向右、向前、向后的移动，能够小幅度的对洞室进行扩挖，满足小曲线转弯的需求，但是这种结构的掘进机仍不能解决卡盾的问题，比如如果刀盘向左侧移动，在左侧进行小幅度的扩挖，当刀盘收回时或是在向其余方向进行扩挖时，此时掘进机继续掘进，左侧的挖掘面的直径又缩回到原挖掘的直径，直接会导致在继续开挖的洞体左侧直径小于盾体直径，使掘进机在行进的过程中更容易发生卡盾的现象。因此这种掘进机不能实现实时连续扩挖，无法解决卡盾的问题。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种连续扩挖的岩石掘进机，能够实现实时连续扩挖，保证盾体与挖掘面之间的间隙，解决卡盾的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：本实用新型的连续扩挖的岩石掘进机包括设置有刀具的刀盘、主驱动、盾体，所述刀盘与所述主驱动固定连接，所述盾体与所述主驱动之间设置有驱动所述主驱动相对于所述盾体分别向上、向下、向左、向右移动的移动驱动机构，所述主驱动的前端与所述盾体之间设置有密封机构，所述刀盘上设置有用于驱动所述刀具向刀盘外周面的外侧伸出和缩回的伸缩机构。

进一步优选地，所述刀盘上设置有转轴支撑台，所述伸缩机构包括垫撑在所述刀具的转轴与所述转轴支撑台之间并调整所述刀具的转轴与所述转轴支撑台的间距的调整垫块，以及将所述刀具的转轴压紧在所述调整垫块上的压紧组件。

进一步优选地，所述压紧组件包括位于所述转轴支撑台一侧且穿设在所述刀盘上的拉紧杆，所述拉紧杆的上端设置有压紧所述刀具的转轴的压紧块，所述拉紧杆的下端设置有将所述拉紧杆和所述压紧块与所述刀具的转轴锁紧的锁紧组件。

进一步优选地，所述锁紧组件包括所述刀盘上于所述转轴支撑台下方设置的锁紧面、固定在所述锁紧面下端的挡止板，所述拉紧杆的下端穿过所述挡止板，且螺纹旋设有锁紧螺母。

进一步优选地，所述压紧块靠近所述刀具的转轴的侧面上设置有压紧斜面。

进一步优选地，所述刀具的转轴上设置有分别与所述压紧斜面、所述调整垫块的上表面以及所述转轴支撑台的侧面挡止配合的挡止面。

进一步优选地，所述移动驱动机构包括所述盾体与所述主驱动之间于上、下、左、右四个方位分别设置有包括至少一个液压缸的液压缸驱动组件，所述液压缸的缸体通过法兰固定设置在所述主驱动上，所述液压缸的活塞杆与所述盾体上设置的接触面配合装配，所述主驱动于所述法兰位置处设置有沉槽，所述法兰下沉设在所述沉槽内。

进一步优选地，所述液压缸驱动组件由背对背连接设置的两个液压缸组成，且液压缸的活塞杆与所述盾体上的接触面配合装配的结构为在所述液压缸的活塞杆伸出时抵触到所述的接触面上。

进一步优选地，所述密封机构包括固定连接在所述主驱动前端的外周面上的伸缩板，所述盾体内周面上沿其轴线向后设置有凹口，所述盾体于凹口的前端开口处固定设置有压板，所述压板与所述凹口后壁之间形成用于所述伸缩板插入并移动的空隙，所述压板与所述伸缩板之间设置有密封件。

进一步优选地，所述密封件包括所述压板与所述伸缩板相对的侧面上设置的两道密封圈。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种连续扩挖的岩石掘进机，在挖掘隧道过程中，如果遇到不良地质洞段时，尤其是高地应力深埋长大隧洞，需要进行扩挖时，先利用移动驱动机构驱动主驱动向其中一个方向移动以对该方向进行扩挖，然后根据主驱动相对盾体的偏移量，利用伸缩机构调整刀盘外圆的刀具向刀盘的外周面的外侧的伸出量。当主驱动向另外一个方向移动时，刀具伸出量能维持扩挖的直径尺寸，在继续掘进过程中，实现连续扩挖。避免了现有技术中由于主驱动移动，造成挖掘面的直径尺寸缩回到原来的尺寸，导致卡盾的现象。同时主驱动的前端与盾体之间设置的密封机构有效的防止灰尘进入到主驱动，提高本实用新型岩石掘进机的可靠性。

进一步地，所述伸缩机构通过调整垫块及压紧组件来实现，调整垫块可以随时更换和调整刀具的转轴与转轴支撑台之间的距离，更换方便，成本低。通过压紧组件来压紧结构简单，操作方便。

进一步地，通过压紧块压在刀具的转轴上，在通过拉紧杆将压紧块与刀具转轴压实锁紧，实现压紧，结构简单操作方便，同时能够根据不同尺寸的调整垫块进行调节压紧，适用范围广。

进一步地，所述压紧块通过斜面进行压紧，能够同时在横向和竖向两个方向施加压紧力，压紧更牢固，并且由于斜面与转轴支撑台相对的侧面之间存在间隙，不会影响刀具转轴的安装和移动。

进一步地，设置的沉槽能够有效的减少液压缸工作过程中对法兰的螺栓产生的剪力。

进一步地，密封机构由可移动的伸缩板以及密封件组成，能够增加主驱动与盾体之间的预留的调整间隙，以增加主驱动相对盾体移动的距离，进而能够增大扩挖直径。

进一步地，密封件为两道密封圈，增加了密封件的使用寿命，提高密封的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型连续扩挖的岩石掘进机的实施例的结构示意图；

图2是图1的连续扩挖的岩石掘进机的实施例中主驱动安装示意图；

图3是图1的连续扩挖的岩石掘进机的实施例中密封机构的结构示意图；

图4是图1的连续扩挖的岩石掘进机的实施例中伸缩机构的结构示意图；

图5是图1的连续扩挖的岩石掘进机的实施例中伸缩机构扩挖时的结构示意图。

具体实施方式

在本实用新型的具体实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

如图1和图2所示，本实用新型的连续扩挖的岩石掘进机包括设置有刀具15的刀盘1、主驱动4、盾体2。主驱动4包括主轴承10、与主轴承10连接的大齿圈11、与大齿圈11啮合传动的小齿轮12以及驱动小齿轮12转动的电机14和减速机13，刀盘1通过螺栓与主驱动4中的主轴承10前端固定连接。盾体2与主驱动4之间设置有驱动主驱动4相对于盾体2分别向上、向下、向左、向右移动的移动驱动机构，本实施例中，优选地，该移动驱动机构为分别布设在盾体2与主驱动4之间的上端、下端、左侧、右侧四个方位上的液压缸驱动组件，且优选地，该液压缸驱动组件由背对背连接设置的两个液压缸3组成，两个液压缸3能够协同作用，使运动更平稳。液压缸3的缸体通过法兰5固定设置在主驱动4上，液压缸3的活塞杆伸出时分别抵触在盾体对应位置处设置的接触面上，主驱动4的前端与盾体2之间设置有密封机构20，刀盘1上设置有用于驱动刀具15向刀盘1外周面的外侧伸出或缩回的伸缩机构19。

本实用新型的连续扩挖的岩石掘进机的实施例在对隧道进行掘进时，在正常地质掘进时，液压缸3的活塞杆伸出抵触到盾体2的接触面上，使两者之间先预留一定的移动间距，并且盾体2的轴线与刀盘1的轴线重合，主驱动4驱动刀盘旋转挖掘隧道，当遇到劣质地质或是需要对掌子面增大挖掘直径时，先利用上述的液压缸驱动组件中的液压缸3工作，驱动主驱动4移动，实现主驱动4带动刀盘1一起完成上、下、左、右四个方向的移动。例如，当需要实现岩石掘进机向上扩挖的时候，左右两侧的液压缸驱动组件中的下方的液压缸3的活塞杆伸出，同时上方的液压缸3的活塞杆收回，液压缸3的缸筒带动主驱动4向上移动，进而带动刀盘1向上移动，使得刀盘1的外圆的刀具15超出原上部开挖面，然后旋转刀盘1实现隧洞顶部的扩挖。如果需要对隧洞底部扩挖的时候，将左右两侧的液压缸驱动组件中的上方的液压缸3的活塞杆伸出，同时下方的液压缸3的活塞杆收回，使液压缸3的缸筒带动主驱动4向下移动，带动刀盘1向下移动，使得刀盘1的外圆的刀具15超出原底部开挖面，然后旋转刀盘1实现隧洞底部的扩挖。当需要实现岩石掘进机向左侧扩挖的时候，将上下两端的液压缸驱动组件中的右侧的液压缸3的活塞杆伸出，同时左侧的液压缸3的活塞杆收回，使液压缸3的缸筒带动主驱动4向左移动，进而带动刀盘1向左移动，使得刀盘1的外圆的刀具15超出原左侧开挖面，然后旋转刀盘1实现隧洞左侧的扩挖。当需要实现岩石掘进机向右侧扩挖的时候，将上下两端的液压缸驱动组件中的左侧的液压缸3的活塞杆伸出，同时右侧的液压缸3的活塞杆收回，使液压缸3的缸筒带动主驱动4向右侧移动，进而带动刀盘1向右移动，使得刀盘1的外圆的刀具15超出原右侧开挖面，然后旋转刀盘1实现隧洞右侧的扩挖。在主驱动4带动刀盘1在一个方向上扩挖完成之后，下一步，根据主驱动4相对盾体2的偏移量，利用伸缩机构19调整刀盘1外圆的刀具15向刀盘1外周面的外侧的伸出量。由此扩大刀盘1的开挖直径，刀具的伸出量能维持扩挖的直径尺寸，在继续掘进过程中，实现连续扩挖。该方式可以实现刀盘1的连续扩挖，同时满足开挖直径沿周向始终不小于盾体直径。有效的避免了发生卡盾的事故。同时主驱动4的前端与盾体2之间设置的密封机构20，有效的防止在主驱动4与盾体2相对移动的过程中灰尘进入到主驱动4的内部，提高本实用新型岩石掘进机的可靠性。

进一步优选地，为防止液压缸3工作时，缸筒的法兰5连接螺栓受到过大的剪力，在主驱动4上设置有沉槽，缸筒的法兰5下沉固设在沉槽内部。

在其它的实施例中，上述的液压缸驱动组件还可以为由一个液压缸组成，且上下两端的液压缸3的活塞杆朝向右侧并分别固连在盾体2上设置的接触面上，左右两侧的液压缸3的活塞杆朝向上方并分别固连在盾体2上设置的接触面上，上述的接触面分别通过燕尾槽滑动装配到盾体对应的位置处。实现刀盘左、右、上、下移动的过程为：在正常地质掘进时，液压缸的活塞杆伸出一段距离形成左右移动的预留间距和上下移动的预留间距，盾体2的轴线与刀盘1的轴线重合，主驱动4驱动刀盘旋转挖掘隧道，当遇到劣质地质或是需要对掌子面增大挖掘直径时，例如，当需要实现岩石掘进机向上扩挖的时候，收回左右两侧的液压缸3的活塞杆，使左右两侧液压缸3的缸筒带动主驱动4向上移动，进而带动刀盘1向上移动，使得刀盘1的外圆的刀具15超出原上部开挖面，然后旋转刀盘1实现隧洞顶部的扩挖。如果需要对隧洞底部扩挖的时候，将左右两侧的液压缸3的活塞杆继续伸出，使左右两侧液压缸3的缸筒带动主驱动4向下移动，带动刀盘1向下移动，使得刀盘1的外圆的刀具15超出原底部开挖面，然后旋转刀盘1实现隧洞底部的扩挖。当需要实现岩石掘进机向左侧扩挖的时候，将上下两端的液压缸3的活塞杆继续伸出，使上下两端的液压缸3的缸筒带动主驱动4向左侧移动，进而带动刀盘1向左移动，使得刀盘1的外圆的刀具15超出原左侧开挖面，然后旋转刀盘1实现隧洞左侧的扩挖。当需要实现岩石掘进机向右侧扩挖的时候，将上下两端的液压缸3的活塞杆收回，使上下两端液压缸3的缸筒带动主驱动4向右侧移动，进而带动刀盘1向右移动，使得刀盘1的外圆的刀具15超出原右侧开挖面，然后旋转刀盘1实现隧洞右侧的扩挖。

在其它的实施例中，上述的移动驱动机构还可以采用气缸或是电机带动齿轮齿条结构来驱动主驱动上、下、左、右移动即可。

进一步优选地，如图3所示，密封机构20包括固定连接在主驱动4前端的外周面上的伸缩板6，盾体2内周面上沿其轴线向后设置有凹口，盾体2于凹口的前端开口处通过螺栓9固定设置有压板8，压板8与凹口后壁之间形成用于伸缩板6插入并移动的空隙21，压板8与伸缩板6之间设置有密封件7。在主驱动4相对盾体2上、下、左、右移动时，伸缩板6随着主驱动4的移动在空隙21内移动，首先能够增大主驱动4与盾体2之间的调整间隙，以增加主驱动4相对盾体2移动的距离，进而能够增大扩挖直径，其次密封件能够保证伸缩板6在空隙21内移动时主驱动4与盾体2之间密封，防止岩渣等异物进入到盾体2内部。

优选设置地，密封件7包括压板8与伸缩板6相对的侧面上设置的两道密封圈。密封件为两道密封圈，增加了密封件的使用寿命，提高密封的可靠性。

在其它的实施例中，上述的密封机构还可以采用波纹管的伸缩性能够实现伸缩密封。

进一步优选地，如图4和图5所示，刀盘1上设置有转轴支撑台22，上述的伸缩机构包括垫撑在刀具15的转轴与转轴支撑台22之间并调整刀具15的转轴与转轴支撑台22的间距的调整垫块18，以及将刀具15的转轴压紧在调整垫块18上的压紧组件23。

进一步优选地，压紧组件23包括位于转轴支撑台22一侧且穿设在刀盘1上的拉紧杆17，拉紧杆17的上端设置有压紧刀具的转轴的压紧块16，拉紧杆17的下端设置有将拉紧杆17及压紧块16与刀具的转轴锁紧的锁紧组件24。

进一步优选地，锁紧组件24包括刀盘1上于转轴支撑台22下方设置的锁紧面25、固定在锁紧面25下端的挡止板26，拉紧杆17的下端穿过挡止板26，且螺纹旋设有锁紧螺母27。

进一步优选地，压紧块16靠近刀具的转轴的侧面上设置有压紧斜面28。

进一步优选地，刀具15的转轴上设置有分别与压紧斜面28、调整垫块18的上表面以及转轴支撑台22的侧面挡止配合的挡止面29，确保刀具15的转轴不能在周向转动。

本实施例的伸缩机构通过调整垫块及压紧组件来实现调整刀具的伸出量，具体调整方法为根据主驱动4相对盾体2的偏移量，在周边刀具15的转轴与转轴支撑台22之间垫撑对应厚度的调整垫块18，然后旋紧锁紧螺母27，使压紧块16将刀具15的转轴压紧在调整垫块18上，防止刀具15移动，由此来扩大刀盘的开挖直径，调整垫块18可以根据主驱动4相对盾体2的偏移量选择更换不同的厚度，来调整刀具的转轴与转轴支撑台之间的距离，更换方便，成本低。

压紧块16通过斜面进行压紧，能够同时在横向和竖向两个方向施加压紧力，压紧更牢固，并且由于斜面与转轴支撑台相对的侧面之间存在间隙，不会影响刀具转轴的安装和移动。

在其它的实施例中，上述的伸缩机构还可以采用液压缸驱动刀具伸出和收回。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。