专利名称：敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及全断面隧道硬岩掘进机领域中的一种敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构。
背景技术：
目前，全断面隧道硬岩掘进机施工法与传统的钻爆法相比具有快速、优质、安全、 经济、环保等突出优点，在铁路隧道，引水工程，国防工程等方面成为了首要的施工选择方案。在全断面隧道硬岩掘进机设计中，长 期以来一直以凯式和主梁式为两大类型，两大厂商占据了世界敞开式硬岩掘进机95%的市场份额，凯式和主梁式机构各具特点，凯式支撑面积大，接地比压小，对地质情况不好的地段适应性强，结实可靠。但结构较复杂、转向不灵活，只能在换步时调向；主梁式支撑面积相对较小，但可以在掘进过程中调向，结构简单、 操作灵活、可控性强。在国内，通过我国企业多年来工程实践的技术积累，开创性的开发设计了具有自己独特优势的球形支撑水平主梁调向机构。因此，研制开发一种敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构一直是急待解决的新课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构，其设计的最大特点是中心销轴和铰接球与其它同类结构相比，操作简单，安全可靠、抗振动效果好，不容易损坏。本发明的目的是这样实现的一种敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构，由刀盘、护盾、推进油缸、主梁、鞍架、撑靴、扭矩油缸、铰接球压盖、中心销轴、铰接球、中心块、 水平支撑油缸组成，全断面隧道硬岩掘进机的刀盘、护盾和主梁通过螺栓连接为整体，主梁与鞍架通过带有导向滑道的箱形结构装配在一起，推进油缸两头分别铰接在主梁和撑靴上，在主梁和鞍架的四角处分别设有45°的导向滑道，鞍架与水平支撑油缸通过两侧的4 个扭矩油缸连接，且在中心块位置设有铰接球，铰接球通过铰接球压盖被定位在中心块内部，中心销轴装入铰接球并将两端固定在鞍架的上下板上，中心块通过螺栓与两个水平支撑油缸固定；所述的机构的工作原理是，敞开式掘进机的核心技术主梁调向部分给出球形支撑水平主梁调向机构的具体结构；当全断面隧道硬岩掘进机正常直线掘进时，水平支撑油缸顶住撑靴，将撑靴撑紧在洞壁上，给推进油缸提供反推力，推进油缸另一头顶住主梁向前滑动，实现全断面隧道硬岩掘进机的向前掘进，在一个掘进行程结束后，水平支撑油缸缩回，此时主梁固定，推进油缸带着水平支撑油缸和鞍架向前滑动并复位，实现全断面隧道硬岩掘进机的向前换步，保证全断面隧道硬岩掘进机不断向前掘进；当掘进机需要转向时， 主梁为全断面隧道硬岩掘进机是的控制梁，它是以刀盘前部下支承做为垂直方向的调整支点，以刀盘侧翼支撑作为水平方向的调整支点，主梁、滑道和相应的液压油缸相互协调精确的控制全断面隧道硬岩掘进机的掘进方向；水平方向调整，水平支撑油缸的无杆腔和有杆腔必须充满压力油进行单方向移动，连接两侧水平支撑油缸的缸筒和鞍架是以中心销轴和铰接球连接在一起，鞍架和主梁是随着水平支撑油缸左右移动，以刀盘侧翼支撑作为水平方向的调整支点是不变的，主梁的前点不动，后点左右移动，实现全断面隧道硬岩掘进机的主梁水平方向的调整；对于垂直方向调整，4个扭矩油缸活塞杆伸出或缩回时，主梁的后点相对于水平支撑油缸升高或降低，刀盘前部下支撑作为垂直方向的调整支点是不变的，主梁的前点不动，后点上下移动，实现全断面隧道硬岩掘进机的主梁垂直方向的调整。本发明的要点在于它的结构及工作原理。其工作原理是，针对敞开式掘进机的核心技术主梁调向部分给出了球形支撑水平主梁调向机构的发明设计及其具体结构；当全断面隧道硬岩掘进机正常直线掘进时，水平支撑油缸顶住撑靴，将撑靴撑紧在洞壁上，给推进油缸提供反推力，推进油缸另一头顶住主梁向前滑动，实现全断面隧道硬岩掘进机的向前掘进，在一个掘进行程结束后，水平支撑油缸缩回，此时主梁固定，推进油缸带着水平支撑油缸和鞍架向前滑动并复位，实现全断面隧道硬岩掘进机的向前换步，保证全断面隧道硬岩掘进机不断向前掘进；当掘进机需要转向时，主梁为全断面隧道硬岩掘进机是的控制梁， 它是以刀盘前部下支承做为垂直方向的调整支点，以刀盘侧翼支撑作为水平方向的调整支点，主梁、滑道和相应的液压油缸相互协调可以精确的控制全断面隧道硬岩掘进机的掘进方向；对于水平方向调整，水平支撑油缸的无杆腔和有杆腔必须充满压力油进行单方向移动，连接两侧水平支撑油缸的缸筒和鞍架是以中心销轴和铰接球连接在一起的，因此鞍架和主梁也是随着水 平支撑油缸左右移动，而以刀盘侧翼支撑作为水平方向的调整支点是不变的，所以主梁的前点不动，后点左右移动，就实现了全断面隧道硬岩掘进机的主梁水平方向的调整；对于垂直方向调整，4个扭矩油缸活塞杆伸出或缩回时，主梁的后点相对于水平支撑油缸升高或降低，而刀盘前部下支撑作为垂直方向的调整支点是不变的，所以主梁的前点不动，后点上下移动，从而实现了全断面隧道硬岩掘进机的主梁垂直方向的调整。敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构与现有技术相比，具有设计最大特点是中心销轴和铰接球，操作简单，安全可靠、抗振动效果好，不容易损坏等优点，将广泛的应用于全断面隧道硬岩掘进机领域中。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。图I是本发明的结构示意图。图2是图I的A-A剖视图。
具体实施例方式参照附图，一种敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构，由刀盘I、护盾2、推进油缸3、主梁4、鞍架5、撑靴6、扭矩油缸7、铰接球压盖8、中心销轴9、铰接球10、中心块
11、水平支撑油缸12组成，全断面隧道硬岩掘进机的刀盘I、护盾2和主梁4通过螺栓连接为整体，主梁4与鞍架5通过带有导向滑道的箱形结构装配在一起，推进油缸3两头分别铰接在主梁4和撑靴6上，在主梁4和鞍架5的四角处分别设有45°的导向滑道，鞍架5与水平支撑油缸12通过两侧的4个扭矩油缸7连接，且在中心块11位置设有铰接球10，铰接球10通过铰接球压盖8被定位在中心块11内部，中心销轴9装入铰接球10并将两端固定在鞍架5的上下板上，中心块11通过螺栓与两个水平支撑油缸12固定；所述的机构的工作原理是，敞开式掘进机的核心技术主梁4调向部分给出球形支撑水平主梁4调向机构的具体结构；当全断面隧道硬岩掘进机正常直线掘进时，水平支撑油缸12顶住撑靴6，将撑靴6 撑紧在洞壁上，给推进油缸3提供反推力，推进油缸3另一头顶住主梁4向前滑动，实现全断面隧道硬岩掘进机的向前掘进，在一个掘进行程结束后，水平支撑油缸12缩回，此时主梁4固定，推进油缸3带着水平支撑油缸12和鞍架5向前滑动并复位，实现全断面隧道硬岩掘进机的向前换步，保证全断面隧道硬岩掘进机不断向前掘进；当掘进机需要转向时，主梁4为全断面隧道硬岩掘进机是的控制梁，它是以刀盘I前部下支承做为垂直方向的调整支点，以刀盘I侧翼支撑作为水平方向的调整支点，主梁4、滑道和相应的液压油缸相互协调精确的控制全断面隧道硬岩掘进机的掘进方向；水平方向调整，水平支撑油缸12的无杆腔和有杆腔必须充满压力油进行单方向移动，连接两侧水平支撑油缸12的缸筒和鞍架5是以中心销轴9和 铰接球10连接在一起，鞍架5和主梁4是随着水平支撑油缸12左右移动， 以刀盘I侧翼支撑作为水平方向的调整支点是不变的，主梁4的前点不动，后点左右移动， 实现全断面隧道硬岩掘进机的主梁水平方向的调整；对于垂直方向调整，4个扭矩油缸7活塞杆伸出或缩回时，主梁4的后点相对于水平支撑油缸12升高或降低，刀盘I前部下支撑作为垂直方向的调整支点是不变的，主梁4的前点不动，后点上下移动，实现全断面隧道硬岩掘进机的主梁4垂直方向的调整。
权利要求
1.一种敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构，由刀盘、护盾、推进油缸、主梁、鞍架、撑靴、扭矩油缸、铰接球压盖、中心销轴、铰接球、中心块、水平支撑油缸组成，其特征在于全断面隧道硬岩掘进机的刀盘、护盾和主梁通过螺栓连接为整体，主梁与鞍架通过带有导向滑道的箱形结构装配在一起，推进油缸两头分别铰接在主梁和撑靴上，在主梁和鞍架的四角处分别设有45°的导向滑道，鞍架与水平支撑油缸通过两侧的4个扭矩油缸连接， 且在中心块位置设有铰接球，铰接球通过铰接球压盖被定位在中心块内部，中心销轴装入铰接球并将两端固定在鞍架的上下板上，中心块通过螺栓与两个水平支撑油缸固定。
2.根据权利要求I所述的敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构，其特征在于所述的机构的工作原理是，敞开式掘进机的核心技术主梁调向部分给出球形支撑水平主梁调向机构的具体结构；当全断面隧道硬岩掘进机正常直线掘进时，水平支撑油缸顶住撑靴， 将撑靴撑紧在洞壁上，给推进油缸提供反推力，推进油缸另一头顶住主梁向前滑动，实现全断面隧道硬岩掘进机的向前掘进，在一个掘进行程结束后，水平支撑油缸缩回，此时主梁固定，推进油缸带着水平支撑油缸和鞍架向前滑动并复位，实现全断面隧道硬岩掘进机的向前换步，保证全断面隧道硬岩掘进机不断向前掘进；当掘进机需要转向时，主梁为全断面隧道硬岩掘进机是的控制梁，它是以刀盘前部下支承做为垂直方向的调整支点，以刀盘侧翼支撑作为水平方向的调整支点，主梁、滑道和相应的液压油缸相互协调精确的控制全断面隧道硬岩掘进机的掘进方向；水平方向调整，水平支撑油缸的无杆腔和有杆腔必须充满压力油进行单方向移动，连接两侧水平支撑油缸的缸筒和鞍架是以中心销轴和铰接球连接在一起，鞍架和主梁是随着水平支撑油缸左右移动，以刀盘侧翼支撑作为水平方向的调整支点是不变的，主梁的前点不动，后点左右移动，实现全断面隧道硬岩掘进机的主梁水平方向的调整；对于垂直方向调整，4个扭矩油缸活塞杆伸出或缩回时，主梁的后点相对于水平支撑油缸升高或降低，刀盘前部下支撑作为垂直方向的调整支点是不变的，主梁的前点不动， 后点上下移动，实现全断面隧道硬岩掘进机的主梁垂直方向的调整。
全文摘要
一种应用于全断面隧道硬岩掘进机领域中的敞开式硬岩掘进机球形支撑主梁调向机构，由刀盘、护盾、推进油缸、主梁、扭矩油缸、铰接球压盖、水平支撑油缸等组成，全断面隧道硬岩掘进机的刀盘、护盾和主梁通过螺栓连接为整体，主梁与鞍架通过带有导向滑道的箱形结构装配在一起，推进油缸两头分别铰接在主梁和撑靴上，在主梁和鞍架的四角处分别设有的导向滑道，鞍架与水平支撑油缸通过两侧的扭矩油缸连接，中心销轴装入铰接球并将两端固定在鞍架的上下板上，中心块通过螺栓与两个水平支撑油缸固定。该发明设计最大特点是中心销轴和铰接球，操作简单，安全可靠、抗振动效果好，不容易损坏。
文档编号E21D9/087GK102691506SQ201210220018
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者周俊, 李清文, 秦立学, 邓立营, 高伟贤 申请人:北方重工集团有限公司