一种小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锚杆钻机系统，特别是涉及一种小直径全断面隧道掘进机(TBM)销杆钻机系统。
【背景技术】
[0002]全断面隧道掘进机(TBM)是一种集机械、电子、液压、激光等技术于一体的大型隧道掘进装备，在山岭隧道及城市地铁的建设中发挥着重要作用。从发展趋势来看，小型化的TBM是一个重要发展方向，特别是直径在3?5米范围内的小直径TBM在地下引水工程或地下排污系统建设中有广泛应用。
[0003]目前，小直径TBM面临的主要问题是:作业空间有限，可移动部件的运动范围、空间布置、运动形式都需要进行整体优化设计。特别是小直径TBM的锚杆钻机系统，属于小直径TBM上的关键部件，在TBM掘进过程中起到支护作用。
[0004]现有技术中，用于小直径TBM的锚杆钻机主要存在的问题是:一是灵活性，在小直径TBM上，由于空间较小无法按照大直径TBM的方法安装锚杆钻机。即使经改进安装以后，由于锚杆钻机安装位置距离隧道中心较远，钻机长度较长，在轨道内无法回转，不能满足锚杆支护覆盖范围的要求;二是精准性，由于小直径TBM在有限的空间内作业，在锚杆钻机打孔作业之前，应该对相应的作业部位进行准确定位测量，然后再启动后续工序，减少或避免出现误打孔、打偏孔、打孔不深、固定不牢等问题;三是契合度，现有技术中存在把用于其它工程领域中的锚杆钻机用于掘进机或盾构机的实际应用，但这些应用不能完全适应掘进机的结构特点和工作流程，在结构安装、电气调配、人员操控等方面尚未形成有机整体。
[0005]基于上述原因，有必要提供一种用于小直径TBM适用的锚杆钻机系统，能够在使用的灵活度、精准性以及与掘进机实际应用紧密契合方面具有创新性，同时具有成本低、稳定可靠等技术优势。
【发明内容】
[0006]本发明主要解决的技术问题是提供一种小直径TBM锚杆钻机系统，能够应用于直径小于5米的敞开式TBM，解决小直径TBM施工过程中锚杆钻机体积过大、转动不灵活、精度不高等问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种小直径全断面隧道掘进机(TBM)锚杆钻机系统，所述锚杆钻机系统固定的底座可沿设置在所述全断面隧道掘进机内凯或主梁的轨道上滑动，所述锚杆钻机装置包括两个结构相同，且沿所述小直径全断面隧道掘进机中心轴线左右对称设置的锚杆钻机，所述锚杆钻机通过由大臂总成、大臂油缸、小臂总成和小臂油缸组成的连杆结构铰接到所述底座上。
[0008]在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述连杆结构的大臂总成与所述底座的铰接点位于所述底座的顶端，所述大臂油缸与所述底座的铰接点位于所述底座的底端，大臂油缸的活塞杆与所述小臂油缸的活塞杆也是活动连接。
[0009]在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述连杆结构的大臂油缸的缸径为Φ 80mm，杆径为Φ 50mm，行程为220mm-280mm;所述小臂油缸缸径为Φ 80mm，杆径为 Φ 50_，行程为60mm_l 00mm。
[0010]在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述连杆结构控制为全液压控制，手动控制液压阀组，实现对大臂油缸和小臂油缸的伸缩操作。
[0011]在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述连杆结构控制为电路控制，采用电磁阀组，实现对大臂油缸和小臂油缸的伸缩操作。
[0012]在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述轨道通过铆钉或焊接固定到所述内凯外壁上，所述底座安装到所述轨道上，并与所述轨道的上表面和外表面对应结合。
[0013]在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，在所述小直径全断面隧道掘进机的外凯和所述轨道之间设置有用于推动所述锚杆钻机底座沿所述轨道移动的轴向移动油缸。
[0014]在本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统的另一个实施例中，所述锚杆钻机系统设置有推进补偿油缸，所述推进补偿油缸的中间为缸筒，所述缸筒两端均设有可伸出的活塞杆，所述活塞杆的另一端固定设置在推进梁上，在所述缸筒的两端还各设置有一个齿轮，两个齿轮分别安装有链条，所述链条的一端固定连接在所述小臂总成上，所述链条的另一端连接在所述推进梁的底部。
[0015]本发明的有益效果是:该锚杆钻机系统包括固定在全断面隧道掘进机内凯或主梁上的滑动轨道，可滑动底座，两个结构相同且沿所述小直径全断面隧道掘进机中心轴线左右对称设置的锚杆钻机，以及将锚杆钻机铰接到底座上的连杆结构，该连杆结构由大臂总成、大臂油缸、小臂总成和小臂油缸组成。利用该锚杆钻机系统可以与小直径全断面隧道掘进机工作流程紧密契合，在其作业范围内实现多种角度、不同距离上灵活精准锚杆钻孔作业，也适用于其他小空间的工程机构，并具有成本低、稳定可靠等优点。
【附图说明】
[0016]图1是本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统一实施例的组成图；
[0017]图2是图1所示本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统实施例的截面图。
[0018]图3是图2所示本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统实施例的一个工作状态图。
[0019]图4是图2所示本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统实施例的另一个工作状态图。
[0020]图5是本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统另一实施例中底座与轨道剖面示意图。
[0021]图6是本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统另一实施例中底座与轨道剖面示意图。
[0022]图7是本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统另一实施例中推进补偿油缸的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明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发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0024]需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。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。
[0025]下面结合附图，对本发明的各实施例进行详细说明。
[0026]图1是本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统一实施例的正视图。在图1中，该锚杆钻机系统12设置在小直径全断面隧道掘进机11的前端，在该小直径全断面隧道掘进机11内凯112的前端通过焊接等方式设置有轨道121。该锚杆钻机系统12固定的底座可沿轨道121移动。
[0027]优选的，在该小直径全断面隧道掘进机11的外凯111和轨道121之间设置有用于推动锚杆钻机底座沿轨道121移动的轴向移动油缸122。优选的，该轴向移动油缸122的行程为1800mmo
[0028]图2是图1所示本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统实施例的截面图。可以看出，该锚杆钻机系统包括结构相同，且沿该小直径全断面隧道掘进机中心轴线左右对称设置的两个锚杆钻机211。图2中圆环线210示意表示该掘进机锚杆钻机系统所在的作业隧道的圆形空间截面。由此可见，在这种工作环境中，对锚杆钻机的圆周运动有较大的局限性。
[0029]下面结合图3和图4，进一步说明图2中锚杆钻机211与底座的结构关系。图3是图2所示本发明小直径全断面隧道掘进机锚杆钻机系统实施例的一个工作状态图。可以看出，锚杆钻机211通过由大臂总成313、大臂油缸312、小臂总成315和小臂油缸316组成的连杆结构铰接到底座311上。
[0030]大臂总成313的一端与底座311的铰接点3111位于底座311的顶端，大臂总成313的另一端通过铰链连接锚杆钻机211;大臂油缸312与底座311的铰接点3112位于底座311的底端，大臂油缸312的活塞杆与小臂油缸316的活塞杆也是活动连接，小臂油缸316的一端通过铰链连接大臂总成313 ;小臂总成315的两端分别通过铰链连接锚杆钻机211和小臂油缸316。这样，通过大臂油缸312的伸缩控制大臂总成313和锚杆钻机211—起转动，通过小臂油缸316的伸缩控制锚杆钻机211相对于大臂总成313的转动。
[0031]其中，大臂总成313通过铰接点3111绕底座311转动的角度范围是由大臂油缸312的行程和工作的洞径大小而定。在不同直径的TBM设计中，该转动角度范围也不尽相同。优选的，在图3中，左侧的大臂油缸313控制大臂总成只能顺时针转动，转动角度最大为30° ο在设计时，可以根据工作的洞径大小来确定转动角度，当洞径增大时，相应的转动角度也跟着增大。
[0032]基于上述连杆结构的技术特征，当小臂油缸的活塞杆完全伸出并固定，大臂油缸收回，则该连杆结构将带动锚杆钻机处于竖直