一种隧道初期支护基面处理设备的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种隧道初期支护基面处理设备，包括行走机构、安装在行走机构上的回转平台和安装在回转平台上的伸展臂组件；伸展臂组件包括动臂、斗杆和用于打磨基面的剃须打磨机，动臂具有分别与斗杆的后端部和回转平台铰接的两端，斗杆的前端部铰接剃须打磨机的机箱后侧；动臂与回转平台之间设有用于驱动动臂绕其与回转平台的铰接部旋转的第一油缸，斗杆与动臂之间设有用于驱动斗杆绕其与动臂的铰接部旋转的第二油缸，斗杆与剃须打磨机之间设有用于驱动剃须打磨机的机箱绕其与斗杆的铰接部旋转的第三油缸。本发明通过机械化水平实现对隧道施工过程中的基面打磨处理工序，取代传统人工打磨作业工序，提高作业效率及质量并保证作业安全。
【专利说明】
一种隧道初期支护基面处理设备
技术领域
[0001 ]本发明涉及隧道工程施工技术领域，更具体地，涉及一种隧道初期支护基面处理设备。
【背景技术】
[0002]随着我国社会经济的迅速发展，基础设施建设投资的规模不断扩大，特别是高速铁路和高速公路的建设创造了令世界瞠目的成果。高速、准高速铁路设计标准高，隧道工程在线路总长度所占比例也随之提尚。尤其是在75Γ、贵、川等山岭地区的新建铁路和公路中，隧道长度占线路长度的比例高达70 %以上。
[0003]虽然我国已然成为首屈一指的隧道建设大国，但是我国在隧道施工的效率和技术水平上仍然与国外存在较大差距，其中至关重要的原因在于我国隧道施工领域中机械化施工水平层次低。
[0004]为了保证隧道基面的平整性，需要对隧道施工过程中的基面进行打磨处理，现阶段基面处理主要分为如下几种情况:
[0005]1、关于与初期支护基面锚杆及钢筋露头的处理
[0006]处理措施:采用电焊机和氧气乙炔切割。
[0007]不足之处:
[0008](I)处理过程中出现火花飞溅的现象，易引起洞内火灾。
[0009](2)处理后的锚杆及钢筋头尖锐，必须再用砂浆和打磨机处理，否则易刺破无纺布和防水板，影响防水工程质量。
[0010]2、关于初期支护基面喷射凹凸不平或局部侵入二衬限界的处理
[0011]处理措施:采用补喷、人工或破碎头凿除。
[0012]不足之处:
[0013](I)补喷占用工序作业时间，二次污染洞内作业环境，机械手不易控制，在对局部、少量凹凸不平处进行补喷处理时，回弹料大且易造成补喷后的混凝土过厚。
[0014](2)人工凿除费工费时，耽误工序作业时间。
[0015](3)破碎头凿除，破碎头冲击力较大，容易二次扰动围岩，导致钢架变形，破碎头凿除后凹凸不平更明显，并需要进一步进行补喷作业。
[0016]3、关于Π、m、IV类围岩爆破后凸出的岩体的处理
[0017]处理措施:钻眼、爆破。
[0018]不足之处:
[0019](I)耽误工序作业时间。
[°02°] (2) 二次扰动洞周岩体。
[0021]4、关于爆模凸出的混凝土或二衬混凝土侵入限界的处理
[0022]处理措施:人工凿除，打磨。
[0023]不足之处:费工费时。
【发明内容】
[0024]本发明提供一种隧道初期支护基面处理设备，通过机械化水平实现对隧道施工过程中的基面打磨处理工序，取代传统人工打磨作业工序，提高作业效率及质量并保证作业安全。
[0025]本发明提供了一种隧道初期支护基面处理设备，隧道初期支护基面处理设备包括行走机构、安装在行走机构上的回转平台和安装在回转平台上的伸展臂组件；
[0026]伸展臂组件包括动臂、斗杆和用于打磨基面的剃须打磨机，动臂具有分别与斗杆的后端部和回转平台铰接的两端，斗杆的前端部铰接剃须打磨机的机箱后侧；
[0027]动臂与回转平台之间设有用于驱动动臂绕其与回转平台的铰接部旋转的第一油缸，斗杆与动臂之间设有用于驱动斗杆绕其与动臂的铰接部旋转的第二油缸，斗杆与剃须打磨机之间设有用于驱动剃须打磨机的机箱绕其与斗杆的铰接部旋转的第三油缸。
[0028]进一步地，剃须打磨机的机箱内设有发动机，发动机的动力输出轴的端头设有传动组件，传动组件包括延伸出机箱外的传动轴，传动轴的延伸端设有用于打磨基面的剃须刀。
[0029]其中，发动机可采用电动型或燃油型，电动型的发动机其体积下，便于携带维修，而燃油型的发动机则输出功率大。
[0030]进一步地，传动轴和连接于传动轴上的剃须刀设有两组以上，传动组件设有用于联接传动轴和动力输出轴的传动齿轮组。
[0031]进一步地，传动齿轮组包括与动力输出轴连接的主齿轮和与传输轴连接的副齿轮，主齿轮与副齿轮啮合。
[0032]进一步地，传动齿轮组包括齿轮基座，主齿轮和副齿轮可拆卸连接于齿轮基座上。
[0033]进一步地，传动轴设有三组，且以动力输出轴为中心呈三角布置。
[0034]进一步地，第三油缸与剃须打磨机的机箱连接处设有辅助连接机构，用以增强驱动机箱旋转的力矩。
[0035]进一步地，辅助连接机构包括端头与第三油缸的伸缩端铰接在一起的第一臂杆和第二臂杆，第一臂杆的另一端与斗杆的前端部铰接，第二臂杆的另一端与剃须打磨机的机箱上侧铰接。
[0036]进一步地，剃须刀的刀片翼数设有两片以上。
[0037]进一步地，传动轴上设有预留槽，剃须刀的刀片套入预留槽内并用紧固件楔紧。
[0038]本发明的有益效果:
[0039]本发明隧道初期支护基面处理设备，通过行走机构、回转平台和伸展臂组件之间的配合对装设在斗杆上的剃须打磨机的高度及角度进行调整，以适应待打磨基面的不同凹凸程度，通过机械化水平实现对隧道施工过程中的基面打磨处理工序，取代传统人工打磨作业工序，提高作业效率及质量。相较于传统的电焊、氧气乙炔作业，本发明不会出现火花或明火，进一步保证了作业安全性和可靠性。同时，本发明通过剃须刀具进行打磨，相较于破碎头凿除作业，其作业过程平滑柔和，有效避免造成钢架变形和围岩的二次扰动，进一步保证本发明作业时的工程质量。
【附图说明】
[0040]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0041 ]图1是本发明实施例隧道初期支护基面处理设备的整体结构示意图；
[0042]图2是本发明实施例隧道初期支护基面处理设备的剃须打磨机的结构示意图；
[0043]图3是本发明实施例隧道初期支护基面处理设备的传动齿轮组的结构示意图；
[0044]图4是本发明实施例隧道初期支护基面处理设备的包含辅助连接机构的局部结构放大示意图；
[0045]图5是本发明实施例隧道初期支护基面处理设备的剃须刀的结构示意图示例一；
[0046]图6是本发明实施例隧道初期支护基面处理设备的剃须刀的结构示意图示例二。
[0047]附图标记:
[0048]1、行走机构；20、回转平台；30、动臂;40、斗杆;50、剃须打磨机;51、传动齿轮组；511、副齿轮;512、主齿轮;52、机箱;53、发动机;54、剃须刀;55、第一臂杆；56、第二臂杆；60、第一油缸;70、第二油缸;80、第三油缸。
【具体实施方式】
[0049]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0050]参照图1，本发明实施例提供了一种隧道初期支护基面处理设备，隧道初期支护基面处理设备包括行走机构10、安装在行走机构10上的回转平台20和安装在回转平台20上的伸展臂组件；
[0051]伸展臂组件包括动臂30、斗杆40和用于打磨基面的剃须打磨机50，动臂30具有分别与斗杆40的后端部和回转平台20铰接的两端，斗杆40的前端部铰接剃须打磨机50的机箱52后侧；
[0052]动臂30与回转平台20之间设有用于驱动动臂30绕其与回转平台20的铰接部旋转的第一油缸60，斗杆40与动臂30之间设有用于驱动斗杆40绕其与动臂30的铰接部旋转的第二油缸70，斗杆40与剃须打磨机50之间设有用于驱动剃须打磨机50的机箱52绕其与斗杆40的铰接部旋转的第三油缸80。
[0053]本发明隧道初期支护基面处理设备，通过行走机构10、回转平台20和伸展臂组件之间的配合对装设在斗杆40上的剃须打磨机50的高度及角度进行调整，以适应待打磨基面的不同凹凸程度，通过机械化水平实现对隧道施工过程中的基面打磨处理工序，取代传统人工打磨作业工序，提高作业效率及质量。相较于传统的电焊、氧气乙炔作业，本发明不会出现火花或明火，进一步保证了作业安全性和可靠性。同时，本发明通过剃须刀54具进行打磨，相较于破碎头凿除作业，其作业过程平滑柔和，有效避免造成钢架变形和围岩的二次扰动，进一步保证本发明作业时的工程质量。
[0054]其中行走机构10和回转平台20均可采用现有的工程机械如挖土机或者起重机上所配装的行走机构10和回转平台20，以控制设备整体行进、后退。
[0055]更具体地，第一油缸60、第二油缸70和第三油缸80可采用液压杆。通过第一油缸60、第二油缸70和第三油缸80的配合，可在与三个油缸同一的平面内有效调整剃须打磨机50的位置和方向。
[0056]进一步地，参照图2，剃须打磨机50的机箱52内设有发动机53，发动机53的动力输出轴的端头设有传动组件，传动组件包括延伸出机箱52外的传动轴，传动轴的延伸端设有用于打磨基面的剃须刀54。
[0057]更具体地，调整剃须打磨机50的位置和方向，即是调整改剃须刀54的位置和方向，以保证剃须刀54在打磨作业过程中与基面更好地接触贴合。剃须刀54的切削材料可根据基面材料的具体情况选择，包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金或金刚石等。
[0058]其中剃须刀54可根据实际打磨基面的具体情况选择包括图5和图6所示结构在内的各种形状，以期达到最佳的打磨效果。
[0059]进一步地，传动轴和连接于传动轴上的剃须刀54设有两组以上，传动组件设有用于联接传动轴和动力输出轴的传动齿轮组51。
[0060]进一步地，参照图3，传动齿轮组51包括与动力输出轴连接的主齿轮512和与传输轴连接的副齿轮511，主齿轮512与副齿轮511啮合。
[0061]通过齿轮啮合方式，将发动机53上的动力从主齿轮512上传递至副齿轮511，进而在副齿轮511上通过传动轴传递至剃须刀54，最终驱动剃须刀54转动。
[0062]进一步地，传动齿轮组51包括齿轮基座，主齿轮512和副齿轮511可拆卸连接于齿轮基座上。
[0063]主齿轮512与副齿轮511的直径比例值K与副齿轮511输出扭矩成反比，S卩直径比值越大，副齿轮511的输出扭矩越小，反之亦然。通过此种方式，本发明优选实施例能根据需求选择相啮合的主齿轮512和副齿轮511的直径比例值K，即本发明优选实施例能根据打磨作业的实际情况更换主齿轮512和副齿轮511。更具体地，在基面硬度较高时，减小K值，在同等功率下降低副齿轮511转速，从副齿轮511输出大扭矩;在基面硬度较低时，则增大K值，在同等功率下提高副齿轮511转速，以提高打磨效率。
[0064]进一步地，传动轴设有三组，且以动力输出轴为中心呈三角布置。
[0065]本发明优选实施例将传动轴设置成三角形状，相应的，副齿轮511则以主齿轮512为中心亦布置成三角形，三角形状更加稳固。
[0066]进一步地，第三油缸80与剃须打磨机50的机箱52连接处设有辅助连接机构，用以增强驱动机箱52旋转的力矩。
[0067]进一步地，参照图4，辅助连接机构包括端头与第三油缸80的伸缩端铰接在一起的第一臂杆55和第二臂杆56，第一臂杆55的另一端与斗杆40的前端部铰接，第二臂杆56的另一端与剃须打磨机50的机箱52上侧铰接。
[0068]相较于将第三油缸80的伸缩端直接铰接至剃须打磨机50的机箱52的连接方式，本发明优选实施例通过辅助连接机构连接，在通过第三油缸80输出同等功率的情况下，能进一步提高用于调整剃须打磨机50俯仰角度的输出力矩，进而提升剃须刀54在进行基面打磨作业的稳定性，防止剃须打磨机50因打磨时振动而在俯仰角度上发生偏移。
[0069]进一步地，剃须刀54的刀片翼数设有两片以上。更优地，刀片翼数设置成三片或五片，以进一步提高剃须刀54稳固性。
[0070]进一步地，传动轴上设有预留槽，剃须刀54的刀片套入预留槽内并用紧固件楔紧。通过此种方式，剃须刀54的刀片可更换，便于剃须刀54的后续维护。
[0071]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种隧道初期支护基面处理设备，其特征在于，所述隧道初期支护基面处理设备包括行走机构(10)、安装在所述行走机构(10)上的回转平台(20)和安装在所述回转平台(20)上的伸展臂组件； 所述伸展臂组件包括动臂(30)、斗杆(40)和用于打磨基面的剃须打磨机(50)，所述动臂(30)具有分别与所述斗杆(40)的后端部和所述回转平台(20)铰接的两端，所述斗杆(40)的前端部铰接所述剃须打磨机(50)的机箱(52)后侧； 所述动臂(30)与所述回转平台(20)之间设有用于驱动所述动臂(30)绕其与回转平台(20)的铰接部旋转的第一油缸(60)，所述斗杆(40)与所述动臂(30)之间设有用于驱动所述斗杆(40)绕其与动臂(30)的铰接部旋转的第二油缸(70)，所述斗杆(40)与所述剃须打磨机(50)之间设有用于驱动所述剃须打磨机(50)的机箱(52)绕其与斗杆(40)的铰接部旋转的第三油缸(80)。2.根据权利要求1所述的隧道初期支护基面处理设备，其特征在于， 所述剃须打磨机(50)的机箱(52)内设有发动机(53)，所述发动机(53)的动力输出轴的端头设有传动组件，所述传动组件包括延伸出机箱(52)外的传动轴，所述传动轴的延伸端设有用于打磨基面的剃须刀(54)。3.根据权利要求2所述的隧道初期支护基面处理设备，其特征在于， 所述传动轴和连接于所述传动轴上的剃须刀(54)设有两组以上，所述传动组件设有用于联接所述传动轴和所述动力输出轴的传动齿轮组(51)。4.根据权利要求3所述的隧道初期支护基面处理设备，其特征在于， 所述传动齿轮组(51)包括与所述动力输出轴连接的主齿轮(512)和与所述传输轴连接的副齿轮(511)，所述主齿轮(512)与所述副齿轮(511)啮合。5.根据权利要求4所述的隧道初期支护基面处理设备，其特征在于， 所述传动齿轮组(51)包括齿轮基座，所述主齿轮(512)和所述副齿轮(511)可拆卸连接于所述齿轮基座上。6.根据权利要求2所述的隧道初期支护基面处理设备，其特征在于， 所述传动轴设有三组，且以所述动力输出轴为中心呈三角布置。7.根据权利要求1所述的隧道初期支护基面处理设备，其特征在于， 所述第三油缸(80)与所述剃须打磨机(50)的机箱(52)连接处设有辅助连接机构，用以增强驱动机箱(52)旋转的力矩。8.根据权利要求7所述的隧道初期支护基面处理设备，其特征在于， 所述辅助连接机构包括端头与所述第三油缸(80)的伸缩端铰接在一起的第一臂杆(55)和第二臂杆(56)，所述第一臂杆(55)的另一端与所述斗杆(40)的前端部铰接，所述第二臂杆(56)的另一端与所述剃须打磨机(50)的机箱(52)上侧铰接。9.根据权利要求2所述的隧道初期支护基面处理设备，其特征在于， 所述剃须刀(54)的刀片翼数设有两片以上。10.根据权利要求2至9任一所述的隧道初期支护基面处理设备，其特征在于， 所述传动轴上设有预留槽，所述剃须刀(54)的刀片套入所述预留槽内并用紧固件楔紧。
【文档编号】E21D11/00GK105840208SQ201610334649
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】万永昌, 张建平, 兰文庆, 王建兴, 李文辉, 王海杰, 邹红有, 庞尔林, 宿春亮, 钟锐锋, 曾志新, 李桂兰, 余寿伦, 揭木雄, 温裕芬
【申请人】中铁二十五局集团第工程有限公司, 中铁二十五局集团第一工程有限公司, 中铁二十五局集团有限公司