一种多臂式悬臂掘进机及其施工方法与流程

本发明涉及掘进机悬臂技术领域，特别是指一种多臂式悬臂掘进机及其施工方法。

背景技术：

目前隧道施工中所用悬臂掘进机多用于硬度较低的全岩巷道和半煤巷道，对于硬岩隧道的应用较少。现有的悬臂掘进机为单个悬臂，掘进施工时悬臂开挖结构贴紧掌子面，悬臂左右、上下摆动，从一侧到另一侧顺序切割岩石，开挖效率比较低下。所以需要一种可用于短距离、硬岩、异形隧道开挖的悬臂掘进机。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所存在的现有掘进机对短距离、硬岩、异形隧道难以开挖时的问题，本发明提出了一种多臂式悬臂掘进机及其施工方法。

本发明的技术方案是：一种多臂式悬臂掘进机，包括主体机构，主体机构前部上下对称设有两个回转装置，回转装置上活动设有至少一个悬臂，悬臂前部活动设有截割部。

所述主体机构下部安装有反力支撑机构和行走机构，主体机构内部设有出渣系统，出渣系统延伸出主体机构后部。

所述回转装置包括回转台，回转台活动设在主体机构前部，主体机构内部设有驱动回转台旋转的液压回转油缸，回转台的前部设有俯仰油缸，悬臂铰接在回转台上。

所述回转台上设有耳座，悬臂的后部铰接在耳座上。

所述悬臂前部设有转轴，悬臂的内部设有驱动转轴转动的旋转电机，悬臂通过转轴与截割部转动连接。

所述截割部设有螺旋齿座，螺旋齿座上均匀设有若干个截齿。

所述的多臂式悬臂掘进机的施工方法，包括以下步骤：s1：启动行走机构驱动主体机构到达施工现场，反力支撑架抵住地面对主体机构进行固定，对岩层切割点进行定点；

s2：主体机构内的驱动油缸通过齿轮传动进而带动回转台进行旋转运动，回转台带动悬臂进行转动，俯仰油缸驱动悬臂上下运动，调整截割部的位置，使截割部抵达切割点；

s3：主体机构内的驱动油缸通过齿轮传动进而带动回转台进行旋转运动，每个回转台带动对应的悬臂和截割部同时进行水平转动，俯仰油缸驱动悬臂进而带动截割部进行竖向运动，使得所有的截割部可以在同一岩石表层内任意移动进行获得更大的破岩范围；

s4：主体机构驱动悬臂内的旋转电机转动，与旋转电机的输出轴连接的转轴带动截割部进行旋转，转轴带动截割部进行旋转，截割部的截齿切入岩石进行破岩，开挖面岩石在截割部的截齿滚压下产生裂缝进而崩落；

s5：崩落的岩石碎渣通过出渣系统被运送到主体机构后部，当此处岩石表层破岩完毕后，行走机构驱动主体机构继续前进；

s6：重复s1~s5，直至破岩工程结束。

本发明悬臂掘进机多臂式悬臂并在每个悬臂前部均加装截割部，可实现多点同时开挖，提高了开挖效率，适用于开挖短距离隧道和硬岩隧道；回转台驱动悬臂在水平面上左右摆动，俯仰油缸驱动悬臂在竖直面上进行上下移动，可用于开挖异形断面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视角度结构示意图；

图2为本发明的俯视角度结构示意图；

图3为本发明的截割部结构示意图；

图4为本发明的开挖断面示意图。

图中，1、主体机构，2、反力支撑机构，3、出渣装置，4、行走机构，5、回转台，501、轴承，502、耳座，503、俯仰油缸，6、悬臂，7、转轴，8、截割部，801、螺旋齿座，802、截齿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，实施例1：一种多臂式悬臂掘进机，包括主体机构1，主体机构1上部设有用于人员操作的操作室。主体机构1下部安装有反力支撑机构2和行走机构4，主体机构1内部设有出渣系统3，出渣系统3延伸出主体机构1后部，主体机构1前部上下对称活动设有两个回转台5，主体机构1内部设有驱动回转台5旋转的液压回转油缸，两个回转台5的前部均设有俯仰油缸503，回转台5上设有耳座502，悬臂6的后部铰接在耳座502上。悬臂6前部设有转轴7，悬臂6的内部设有驱动转轴7转动的旋转电机，悬臂6均通过转轴7与截割部8连接。

使用步骤：s1：启动行走机构4驱动主体机构1到达施工现场，反力支撑架2抵住地面对主体机构1进行固定，对岩层切割点进行定点；

s2：主体机构1内的驱动油缸通过齿轮传动进而带动回转台5进行旋转运动，回转台5带动悬臂6进行转动，俯仰油缸503驱动悬臂6上下运动，调整截割部8的位置，使截割部8抵达切割点；

s3：主体机构1内的驱动油缸通过齿轮传动进而带动回转台5进行旋转运动，每个回转台5带动对应的悬臂6和截割部8同时进行水平转动，俯仰油缸503驱动悬臂6进而带动截割部8进行竖向运动，使得所有的截割部8可以在同一岩石表层内任意移动进行获得更大的破岩范围；

s4：主体机构1驱动悬臂6内的旋转电机转动，与旋转电机的输出轴连接的转轴7带动截割部8进行旋转，转轴7带动截割部8进行旋转，截割部8的截齿802切入岩石进行破岩，开挖面岩石在截割部8的截齿802滚压下产生裂缝进而崩落；

s5：崩落的岩石碎渣通过出渣系统3被运送到主体机构1后部，当此处岩石表层破岩完毕后，形成如图4所示的开挖断面，行走机构4驱动主体机构1继续前进；

s6：重复s1~s5，直至破岩工程结束。

实施例2：一种多臂式悬臂掘进机，为了便于悬臂6稳定地统一进行上下移动、旋转，增大悬臂6可承载力，对掌子面破岩时可以统一协调进行，如图2所示，所述两个回转台5之间通过轴承连接，每个回转台5上铰接有两个悬臂6，每个悬臂6均与两个俯仰油缸503铰接。其它结构、使用方式均与实施例1相同。

实施例3：一种多臂式悬臂掘进机，如图3所示，所述截割部8设有螺旋齿座801，螺旋齿座上均匀设有若干个截齿802。工作时，截割部8前部的截齿802首先接触岩石表面，主体机构1驱动悬臂6内的旋转电机转动，与旋转电机的输出轴连接的转轴7进行旋转，转轴7带动截割部8进行旋转，截割部8的截齿802切入岩石进行破岩，其它结构、使用方式均与实施例1相同。

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。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种多臂式悬臂掘进机及其施工方法，解决了现有掘进机对短距离、硬岩、异形隧道难以开挖时的问题。本发明在主体机构下部安装有反力支撑机构和行走机构，主体机构内部设有出渣系统，出渣系统延伸出主体机构后部，主体机构前部上下对称活动设有两个回转台，主体机构内部设有驱动回转台旋转的液压回转油缸，两个回转台的前部均设有俯仰油缸，回转台上铰接有至少一个悬臂，悬臂前部设有转轴，悬臂的内部设有驱动转轴转动的旋转电机，悬臂均通过转轴与截割部连接。本发明采用多臂式悬臂并在每个悬臂前部均加装截割部，可实现多点同时开挖，提高了开挖效率以及破岩的岩石硬度范围。

技术研发人员：齐志冲;贺飞;张倩;李坤;董岳;杨添任;范晓慧;宁向可
受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司
技术研发日：2018.08.16
技术公布日：2018.11.16