隧道掘进的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种隧道掘进机，隧道掘进机包括行走机构、设置于所述行走机构上的驾驶室及设置于所述驾驶室前端的截割部，所述截割部包括截割头、用于驱动所述截割头转动的驱动装置、截割臂及用于驱动所述截割臂摆动的摆动油缸，所述驱动装置的输出端与所述截割头相连接，所述隧道掘进机截割部还包括打孔装置，所述打孔装置可前后移动地设置于所述截割臂上。本发明提供的隧道掘进机中由于截割部设置有打孔装置，因此，在隧道截割的过程中还可以对隧道进行打孔作业以对顶板进行加固，可增加隧道掘进机的作业功能，从而节省了作业时间，降低现场工人劳动强度。
【专利说明】隧道掘进机
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种隧道掘进机。
【背景技术】
[0002]隧道掘进机是一种重要的工程机械，其应用非常广泛，传统的悬臂式隧道掘进机的截割部由截割头、截割主轴、悬臂筒、减速机、电机等组成。此种结构的截割部结构复杂并且截割主轴通常较重，在软土隧道台阶法施工过程中，截割部的截割臂悬臂需求较长，应用传统截割部会造成掘进机重心靠前，容易造成隧道掘进机向前倾翻，使得整机稳定性不佳。另外，软土隧道施工时，需打小导管加固顶板，传统截割部无法实现机械化为小导管安装打孔。为了在隧道中打孔则需要采用锚杆钻机，这就需要现场工人进行临时支护、钻孔等工作。然而，由人工作业的缺点在于效率低、劳动强度大、作业危险程度高。在整个进尺过程中，掘进时间只有30%，支护时间占到60%以上，严重影响了施工进程。因此针对软土隧道施工工况，有必要对隧道掘进机进行改进，提高隧道施工机械化程度，减小截割部的重量，降低现场工人劳动强度。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提出一种隧道掘进机，包括行走机构、设置于所述行走机构上的驾驶室及设置于所述驾驶室前端的截割部，所述截割部包括截割头、用于驱动所述截割头转动的驱动装置、截割臂及用于驱动所述截割臂摆动的摆动油缸，所述驱动装置的输出端与所述截割头相连接，所述隧道掘进机截割部还包括打孔装置，所述打孔装置可前后移动地设置于所述截割臂上。
[0004]进一步地，所述打孔装置包括活动杆、设置于所述活动杆中的打孔油缸、可滑动地设置于所述活动杆中并与所述打孔油缸相连接的打孔杆、第一支杆、第二支杆及伸缩油缸，所述第一支杆及所述第二支杆的一端铰接在所述截割臂上，另一端铰接在所述活动杆上形成第一铰接点及第二铰接点，所述伸缩油缸一端铰接在所述截割臂上，另一端铰接在所述第一铰接点或所述第二铰接点上。
[0005]进一步地，所述截割臂包括第一臂及与所述第一臂平行设置的第二臂，所述第一臂及所述第二臂的第一端与所述驱动装置相连接，所述第一臂及所述第二臂的第二端与驾驶室相连接，所述打孔装置设置于所述第一臂上。
[0006]进一步地，所述截割臂还包括第一法兰及第二法兰，所述第一臂及所述第二臂的第一端与所述第一法兰相连接，所述第一臂及所述第二臂的第二端与所述第二法兰相连接，所述驱动装置与所述第一法兰相连接，所述第二法兰与所述驾驶室相连接。
[0007]进一步地，所述截割臂还包括第一万向联轴器及第二万向联轴器，其中所述第一万向联轴器设置于所述第一法兰上，所述第二万向联轴器设置于所述第二法兰上，所述第一臂及所述第二臂的第一端与所述第一万向联轴器相连接，所述第一臂及所述第二臂的第二端与所述第二万向联轴器相连接。
[0008]进一步地，所述驾驶室包括驾驶室本体；固定支架，固定设置于所述驾驶室本体的后方；连杆组件，其至少包括平行设置的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆及所述第二连杆的第一端均与所述驾驶室本体相连；所述第一连杆及所述第二连杆的第二端均与所述固定支架铰接；驱动机构，用于驱动所述连杆组件沿竖直面转动。
[0009]进一步地，所述驾驶室还包括用于限制所述连杆组件转动的连杆限位机构。
[0010]进一步地，隧道掘进机还包括固定于所述驾驶室本体的上方并与所述截割部相对正的基准定位装置，以及设置于隧道中心位置的激光器，所述基准定位装置包括定位前板、定位后板及连接所述定位前板、定位后板的连接板，所述定位前板上开设有供所述激光器发出的激光束穿过的通孔，所述通孔的投影落入到所述定位后板上。
[0011]进一步地，隧道掘进机还包括固定于所述截割臂上、用于吊运格栅的吊运支架。
[0012]进一步地，隧道掘进机还包括设置于所述活动杆上、用于感测所述活动杆的倾斜角度的倾角传感器。
[0013]本发明提供的隧道掘进机中由于截割部设置有打孔装置，因此，在隧道截割的过程中还可以对隧道进行打孔作业以对顶板进行加固，可增加隧道掘进机的作业功能，从而节省了作业时间，降低现场工人劳动强度。
[0014]另外，截割部的第一臂及第二臂均为杆状结构，其省却了现有技术中的截割主轴、悬臂筒、减速机等部件，相对于现有技术中的截割部具有结构简单、质量较轻的优点，使得隧道掘进机不容易向前倾翻，从而提高隧道掘进机工作的稳定性及安全性。
[0015]而且，隧道掘进机的驾驶室为可升降设置，因此可以根据掘进作业的实际情况进行上下调节，使得隧道掘进机驾驶员的视野更加宽阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]构成本发明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:
[0017]图1为本发明实施例提供的隧道掘进机的主视图；
[0018]图2为本发明实施例提供的隧道掘进机的截割部的主视图；
[0019]图3为图1中的隧道掘进机的截割部的打孔装置处于第二种状态时的示意图；
[0020]图4为本发明实施例提供的隧道掘进机的基准定位装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明。
[0022]本实施例提供的隧道掘进机，其包括行走机构、驾驶室及设置于该驾驶室前端的截割部。
[0023]请参阅图1，该驾驶室设置于该行走机构上，该驾驶室包括驾驶室本体11、固定支架12、连杆组件和驱动机构4组成。其中，该固定支架12、连杆组件及驱动机构4构成升降装置，设置于该驾驶室本体11的后方，用于带动驾驶室本体11平动升降。具体地，该固定支架12用于形成支撑点，在保证该固定支架12位于驾驶室本体11后方的前提下，本领域技术人员可以根据设备的具体结构选择固定支架12的安装位置。固定支架12可以安装于该底盘上，也可以安装于其它位置固定的机构。连杆组件用于连接固定支架12和驾驶室本体11，同时还起到带动该驾驶室本体11平动升降的作用。该驱动机构4用于驱动连杆组件沿竖直面转动，进而带动该驾驶室本体11平动升降。
[0024]该连杆组件包括至少两个平行设置的第一连杆31和第二连杆32，两个连杆的第一端均与驾驶室本体11相连铰接；第二端均与固定支架12铰接。由此，第一连杆31和第二连杆32在竖直面转动过程中带动驾驶室本体11平动升降。
[0025]为了保证驾驶室升降一定高度后，能够定位平稳牢固，该驾驶室还可以包括用于限制所述连杆组件转动的连杆限位机构。该连杆限位机构具体可以为棘轮机构，该棘轮机构用于限制连杆的向下运动。具体而言，该棘轮机构的棘轮可以设置于该连杆与固定支架12铰接的铰轴上，棘爪设置于该连杆上。当连杆转动到位后，铰轴停止运动，棘轮机构发挥作用，防止连杆向下运动，保证驾驶室升降位置稳固牢靠。当然，上述连杆限位机构还可以采用挡块等结构。此外，连杆组件中的两个连接杆可以均设置连杆限位机构，也可以任意一个连杆设置连杆限位机构。
[0026]该驱动机构4驱动连杆组件沿竖直面转动，进而带动驾驶室本体11升降。该驱动机构4可以为油缸，其第一端与驾驶室本体11相铰接；第二端与固定支架12铰接。
[0027]当然，除了油缸外，驱动机构还可以采用其它结构，只要可以满足驱动连杆沿竖直面转动即可。例如齿轮齿条结构，齿轮设置于连接杆与固定支架12相铰接的铰轴上，齿条运动带动齿轮转动，齿轮转动带动铰轴转动，铰轴转动带动连杆转动；又如可以为涡轮涡杆结构，涡轮设置于连接杆与固定支架12相铰接的铰轴上，涡杆转动带动涡轮转动，涡轮转动带动铰轴转动，铰轴转动带动连杆转动；再如可以为回转支撑、皮带轮等。
[0028]该驾驶室将升降装置设置于驾驶室本体的后方，有效利用了水平方向的空间，保证有效升降高度的同时降低了整机竖直方向的安装高度，有利于保证整机的重心平衡；所需的驱动部件个数较少，有助于降低设备成本；并且升降装置设置于驾驶室后方还具有便于维修的优点。
[0029]请参阅图2及图3，该截割部包括截割头51、用于驱动该截割头51转动的驱动装置52、截割臂53、用于对软土隧道进行打孔的打孔装置54及用于驱动该截割臂53摆动的摆动装置55。该驱动装置52与该截割臂53的一端相连接，该驱动装置52的输出端与该截割头51相连接，该打孔装置54可前后移动地设置于该截割臂53上(向前即为向图2中的左侧移动，向后即为向图2中的右侧移动)。
[0030]该驱动装置52可以为液压马达或电机等，其输出轴与该截割头51的主轴相连接。该驱动装置52可驱动该截割头51进行转动，从而由该截割头51对隧道进行截割。该驱动装置52远离该主轴的一端通过螺栓与该截割臂53进行连接。
[0031]该截割臂53具体可以包括第一臂531及与该第一臂531平行设置的第二臂532，该第一臂531及该第二臂532的第一端与该驱动装置52相连接，该第一臂531及该第二臂532的第二端与该驾驶室相连接，该打孔装置54设置于该第一臂531上。优选地，该截割臂3还包括第一法兰533及第二法兰534，该第一臂531及该第二臂532的第一端与该第一法兰533相连接，该第一臂531及该第二臂532的第二端与该第二法兰534相连接。该驱动装置52远离该主轴的一端通过螺栓与该第一法兰533相连接，该第二法兰534与该驾驶室相连接。该第一法兰533及该第二法兰534可提高该截割臂53与该驱动装置52及该驾驶室连接的强度，以及截割部的工作的稳定性。为了更好地使该第一臂531与该第二臂532之间保持平行，该截割臂53还可以包括第一万向联轴器、第二万向联轴器，其中该第一万向联轴器设置于该第一法兰533上，该第二万向联轴器设置于该第二法兰534上，该第一臂531及该第二臂532的第一端与该第一万向联轴器相连接，该第一臂531及该第二臂532的第二端与该第二万向联轴器相连接。由于该第一臂531及该第二臂532在摆动的过程中始终可以保持平行，所以可以使该截割头51保持同样的角度进行截割(平动截割)，可以使截割面平整。另外，该第一臂531及该第二臂532均为杆状结构，其省却了现有技术中的截割主轴、悬臂筒、减速机等部件，其相对于现有技术中的截割臂具有结构简单、质量较轻的优点，使得隧道掘进机不容易向前倾翻，从而提高隧道掘进机工作的稳定性及安全性。
[0032]该打孔装置54具体可以包括活动杆541、打孔油缸542、打孔杆543、第一支杆544、第二支杆545及伸缩油缸546。该活动杆541上开设有收容腔及位于该收容腔前方的滑槽，该打孔油缸542设置于该收容腔中，该打孔杆543可滑动地设置于该滑槽中并与该打孔油缸542相连接。该打孔油缸542的伸缩可驱动该打孔杆543从该活动杆541中伸出或回缩，从而可控制该打孔杆543进行打孔。该第一支杆544 —端铰接在该活动杆541上形成第一交接点，另一端铰接在该第一臂531上。该第二支杆545的一端铰接在该活动杆541上形成第二铰接点，另一端铰接在第一臂531上。该伸缩油缸546 —端铰接在该第一臂531上，另一端铰接在该第一铰接点或第二铰接点上。该伸缩油缸546可驱动该第一支杆544或该第二支杆545相对该第一臂531前后摆动以增加该打孔杆543向前伸出的行程。优选地，该第二支杆545的长度大于该第一支杆544的长度，当该伸缩油缸546处于回缩状态时，该打孔杆543处于与该第一臂31相平行的位置，通过该伸缩油缸546的驱动可使该打孔杆543沿着该第一臂531延伸的方向伸缩；当该伸缩油缸546处于伸出状态时，该打孔杆543 —端的与该第一臂531之间形成锐角，然后再通过该伸缩油缸546的驱动可使该打孔杆543以与该第一臂531形成锐角的方向伸缩，从而扩展该打孔装置54的打孔角度。
[0033]该摆动油缸55，其一端铰接在该第一臂53上，另一端铰接在该第二法兰534上。该摆动油缸55可驱动该截割臂53上下或左右摆动，以控制该截割头51的截割位置以及该打孔装置54的打孔位置。
[0034]优选地，该隧道掘进机截割部还包括倾角传感器(图未示)，该倾角传感器设置于该活动杆541上，用于感测该活动杆541的倾斜角度，以便于隧道掘进机的操作人员了解该活动杆541的角度。
[0035]优选地，该截割部还包括吊运支架56，其固定于该截割臂53上，在台阶法施工过程中该吊运支架56可将格栅等零部件从台阶下吊运至台阶上，从而降低工人劳动强度，提高劳动生产率。
[0036]该截割部由于设置有打孔装置，因此，在隧道截割的过程中还可以对隧道进行打孔作业以对顶板进行加固，可增加截割部的作业功能，从而节省了作业时间，降低现场工人劳动强度。另外，截割部的第一臂及第二臂均为杆状结构，其省却了现有技术中的截割主轴、悬臂筒、减速机等部件，相对于现有技术中的截割部具有结构简单、质量较轻的优点，使得隧道掘进机不容易向前倾翻，从而提高隧道掘进机工作的稳定性及安全性。
[0037]请参阅图4，另外，本发明的隧道掘进机还包括有基准定位装置6及激光器，其固定于该驾驶室本体11的上方并与该截割部相对正(由于截割部通常是位于驾驶室前方的中心位置，所以基准定位装置也是固定在驾驶室上方的中心位置)。该基准定位装置6包括定位前板61、定位后板62及连接板63。该连接板63的两端分别与该定位前板61、定位后板62相连接。该定位前板61上开设一通孔611，该通孔611的投影落入到该定位后板62上。在应用该基准定位装置6对隧道掘进机进行定位时，该激光器设置于隧道的中心位置，当其发出的激光束穿过该通孔611照射到该定位后板62的中心时，可以得知隧道掘进机正处于隧道的中心位置。为了提高隧道掘进机定位的精确性，该定位后板62的中心上还可以设有中心标示，当激光束通过该通孔611正好照射到该中心标示上时，使得操作人员更容易得知隧道掘进机位于隧道的中心位置。该基准定位装置6结构简单，并可实现隧道掘进机的中心定位，不仅提高了定位的效率，还提高了截割环形隧道的施工质量。
[0038]本发明所提供的隧道掘进机中由于截割部设置有打孔装置，因此，在隧道截割的过程中还可以对隧道进行打孔作业以对顶板进行加固，可增加隧道掘进机的作业功能，从而节省了作业时间，降低现场工人劳动强度。另外，截割部的第一臂及第二臂均为杆状结构，其省却了现有技术中的截割主轴、悬臂筒、减速机等部件，相对于现有技术中的截割部具有结构简单、质量较轻的优点，使得隧道掘进机不容易向前倾翻，从而提高隧道掘进机工作的稳定性及安全性。而且，隧道掘进机的驾驶室为可升降设置，因此可以根据掘进作业的实际情况进行上下调节，使得隧道掘进机驾驶员的视野更加宽阔。
[0039]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
【权利要求】
1.一种隧道掘进机，其包括行走机构、设置于所述行走机构上的驾驶室及设置于所述驾驶室前端的截割部，所述截割部包括截割头(51)、用于驱动所述截割头(51)转动的驱动装置(52)、截割臂(53)及用于驱动所述截割臂(53)摆动的摆动油缸(55)，所述驱动装置(52)的输出端与所述截割头(51)相连接，其特征在于，所述隧道掘进机截割部还包括用于对软土隧道进行打孔的打孔装置(54)，所述打孔装置(54)可前后移动地设置于所述截割臂(53)上。
2.根据权利要求1所述的隧道掘进机，其特征在于，所述打孔装置(54)包括活动杆(541)、设置于所述活动杆(541)中的打孔油缸(542)、可滑动地设置于所述活动杆(541)中并与所述打孔油缸(542)相连接的打孔杆(543)、第一支杆(544)、第二支杆(545)及伸缩油缸(546)，所述第一支杆(544)及所述第二支杆(545)的一端铰接在所述截割臂(53)上，另一端铰接在所述活动杆(541)上形成第一铰接点及第二铰接点，所述伸缩油缸(546) —端铰接在所述截割臂(53)上，另一端铰接在所述第一铰接点或所述第二铰接点上。
3.根据权利要求2所述的隧道掘进机，其特征在于，所述截割臂(53)包括第一臂(531)及与所述第一臂(531)平行设置的第二臂(532)，所述第一臂(531)及所述第二臂(32)的第一端与所述驱动装置(52)相连接，所述第一臂(531)及所述第二臂(532)的第二端与驾驶室相连接，所述打孔装置(54)设置于所述第一臂(531)上。
4.根据权利要求3所述的隧道掘进机，其特征在于，所述截割臂(53)还包括第一法兰(533)及第二法兰(534)，所述第一臂(531)及所述第二臂(532)的第一端与所述第一法兰(533)相连接，所述第一臂(531)及所述第二臂(532)的第二端与所述第二法兰(534)相连接，所述驱动装置(52)与所述第一法兰(533)相连接，所述第二法兰(534)与所述驾驶室相连接。
5.根据权利要求4所述的隧道掘进机，其特征在于，所述截割臂(53)还包括第一万向联轴器及第二万向联轴器，其中所述第一万向联轴器设置于所述第一法兰(533)上，所述第二万向联轴器设置于所述第二法兰(534)上，所述第一臂(531)及所述第二臂(532)的第一端与所述第一万向联轴器相连接，所述第一臂(531)及所述第二臂(532)的第二端与所述第二万向联轴器相连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的隧道掘进机，其特征在于，所述驾驶室包括驾驶室本体(11);固定支架(12)，固定设置于所述驾驶室本体(11)的后方；连杆组件，其至少包括平行设置的第一连杆(31)和第二连杆(32)，所述第一连杆(31)及所述第二连杆(32)的第一端均与所述驾驶室本体(11)相连；所述第一连杆(31)及所述第二连杆(32)的第二端均与所述固定支架(12)铰接；驱动机构，用于驱动所述连杆组件沿竖直面转动。
7.根据权利要求6所述的隧道掘进机，其特征在于，所述驾驶室还包括用于限制所述连杆组件转动的连杆限位机构。
8.根据权利要求1所述的隧道掘进机，其特征在于，还包括固定于所述驾驶室本体(11)的上方并与所述截割部相对正的基准定位装置(6)，以及设置于隧道中心位置的激光器，所述基准定位装置(6)包括定位前板(61)、定位后板￠2)及连接所述定位前板(61)、定位后板￠2)的连接板(63)，所述定位前板￠1)上开设有供所述激光器发出的激光束穿过的通孔(611)，所述通孔(611)的投影落入到所述定位后板(62)上。
9.根据权利要求2所述的隧道掘进机，其特征在于，还包括固定于所述截割臂(53)上、用于吊运格栅的吊运支架(56)。
10.根据权利要求2所述的隧道掘进机，其特征在于，还包括设置于所述活动杆(541)上、用于感测所述活动杆(541)的倾斜角度的倾角传感器。
【文档编号】E21C25/66GK104481528SQ201410572156
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】牛建强, 李章博, 姜海涛 申请人:三一重型装备有限公司