全断面环切辊压式掘进机的制作方法

本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种全断面环切辊压式掘进机。

背景技术：

随着我国铁路、公路、水利以及市政工程等建设事业的高速度增长，我国的掘进机械迎来了飞速的发展，当前已成为世界最大的掘进机制造基地及应用市场。

在隧道的挖掘建设中，对于坚硬岩石的非爆破开挖，应用最广泛的属于tbm(隧道掘进机)，其破岩机理是利用滚刀压入岩石产生裂纹并使裂纹扩展，再用刮刀刮削岩石，以达到破岩挖掘的目的。但是这种隧道掘进机存在刀具消耗大、设备制造成本高、能耗大、掘进效率低等技术缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种全断面环切辊压式掘进机，以解决传统掘进机刀具消耗大、设备制造成本高、能耗大、掘进效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种全断面环切辊压式掘进机，包括掘进盘体，其关键在于：所述掘进盘体的前端端面上分布有弧形切削刀具和辊压轮组，并且所述弧形切削刀具的前端超过辊压轮组的端面，所述弧形切削刀具包括阵列分布在掘进盘体端面上的齿座和固设在各齿座外缘上的切削齿，所述齿座为弧形结构，并沿掘进盘体周向延伸。

采用上述结构，掘进机工作时，掘进盘体回转运动，其前端的弧形切削刀具先在隧道的掌子面上旋切出环形槽，随着深度的增加，位于弧形切削刀具后面的辊压轮组再将环形槽的槽壁压碎，从而达到破岩的目的。相比传统的切削方式，切削量更少，降低了刀具的损耗，掘进机的制造成本更低，掘进效率得到了明显的提升。

作为优选：还包括前护盾体，所述掘进盘体通过回转支承转动安装在前护盾体上，所述前护盾体上设有依次动力连接的驱动电机、变速箱和驱动齿轮，以驱动所述掘进盘体转动。采用上述结构，驱动电机工作即可带动掘进盘体转动。

作为优选：所述辊压轮组包括至少两个以转动方式设置在掘进盘体上的辊压轮，各个辊压轮的轴线均穿过掘进盘体的圆心，且各个辊压轮的轴线之间具有夹角。采用上述结构，切削齿能够有效的在岩石上旋切出环形槽，辊压轮能够有效的将环形槽的槽壁压碎。

作为优选：所述弧形切削刀具和辊压轮组各设有两组，并以中心对称方式分布在所述掘进盘体上。采用上述结构，能够保证掘进效率。

作为优选：所述前护盾体的后端通过支撑导向柱可前后移动的安装有后护盾体，前护盾体与后护盾体之间连接有进给油缸，用于驱动前护盾体或后护盾体移动。

作为优选：所述后护盾体的周向侧壁分布有支撑油缸。采用上述结构，当支撑油缸伸出并支撑在洞壁上时，进给油缸工作能够驱动前护盾体的向前进给，从而保证弧形切削刀具对掌子面进行连续切削，当支撑油缸从洞壁上收回时，进给油缸工作能够驱动后护盾体向前移动，从而实现掘进机的向前行走。

作为优选：所述掘进盘体在对应弧形切削刀具和辊压轮组之间的位置设有排渣通道，掘进盘体上还安装有用于排渣的螺旋板，掘进盘体的下侧布置有刮板输送机。采用上述结构，以便于将掘进机前部的岩渣实时排出。

作为优选：所述掘进盘体上安装有中央回转水接头。采用上述结构，能够对切削道具起到降温作用，并提升排渣效率。

作为优选：所述掘进盘体的后端边缘向内收缩，前端边缘上设有保径齿座组。采用上述结构，后端边缘向内收缩能够留出活动空间，以便于掘进机转向，保径齿座组能够有效保证掘进的断面尺寸。

作为优选：所述前护盾体上安装有沿其径向设置的压断油缸。采用上述结构，能够将没有切削到的中间岩柱压断。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明提供的全断面环切辊压式掘进机，相比传统的切削破岩方式，具有更少的切削量，降低了刀具的损耗，掘进机的制造成本也更低，掘进效率得到了显著的提升。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为掘进盘的右视图；

图3为沿图2中a-a线的剖视图；

图4为沿图1中b-b线的剖视图；

图5为后护盾体的左视图；

图6为掘进原理示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

本实施例中所提及的前后是指掘进机工作时的前端和后端；

本实施例中所提及的掌子面属于坑道施工中的一个科学术语，即开挖坑道(采煤、采矿或隧道工程中)不断向前推进的工作面。

如图1、2和3所示，一种全断面环切辊压式掘进机，其结构包括沿轴向依次设置的掘进盘体4、前护盾体10和后护盾体13，掘进盘体4通过回转支承7转动安装在前护盾体10的前端，前护盾体10上设有依次动力连接的驱动电机12、变速箱11和驱动齿轮9，其中驱动齿轮9与回转支承7上的大齿圈7a相啮合，该大齿圈7a又与掘进盘体4固接为一体，所以驱动电机12工作即可驱动掘进盘体4回转转动。

如图3、6所示，掘进盘体4的前端面上设有弧形切削刀具2和辊压轮组1，弧形切削刀具2和辊压轮组1均为两组，且其对称分布在掘进盘体4的前端面上，弧形切削刀具2由若干个切削齿2a组成，辊压轮组1由三个辊压轮1a组成，三个辊压轮1a的轴线均穿过掘进盘体4的圆心，且三个辊压轮1a的轴线之间具有夹角。上述切削齿2a的前端超过辊压轮1a，在掘进盘体4回转运动时，位于前端的切削齿2a先在隧道的掌子面上旋切出环形槽c，随着掘进盘体4的向前移动，位于后面的辊压轮1a再将环形槽c的槽壁压碎，从而达到破岩的目的。

如图4和5所示，前护盾体10上设有朝后护盾体13方向延伸的支撑导向柱16，后护盾体13滑动安装在支撑导向柱16上，前护盾体10与后护盾体13之间还连接有进给油缸17，后护盾体13的周向侧壁安装有8个支撑油缸14，支撑油缸14的伸缩方向均与后护盾体13的径向重合。

当支撑油缸14伸出并支撑在洞壁上时，进给油缸17工作能够驱动前护盾体10的向前进给，从而保证弧形切削刀具2对掌子面进行连续切削；当支撑油缸14从洞壁上收回时，进给油缸17工作能够驱动后护盾体13向前移动，从而实现掘进机的向前行走。

前护盾体10的外径比掘进断面略小，且前护盾体10的底部外圆弧相对于掘进断面的轴心略微偏心，基于此偏心设置，能够使前护盾体10的底部没有占满掘进断面，具有一定的活动空间，再在8个支撑油缸14联合调节的作用下，能够让掘进机的掘进方向发生改变。

如图2所示，掘进盘体4前端的边缘上设有保径齿座组6，在切削齿2a磨损后，保径齿座组6能够保证掘进断面的尺寸不受影响。

再如图1和2所示，掘进盘体4在安装弧形切削刀具2和辊压轮组1之后，空出来的区域为排渣通道18，掘进盘体4上还焊接有4片螺旋板3，以便于将从排渣通道18漏出来的岩渣及时排出。掘进盘体4的下侧布置有刮板输送机15，以便于将上述岩渣实时排送至掘进机的后部。

掘进盘体4上安装有中央回转水接头5，通过掘进盘体4上的水道对切削齿2a进行喷水，能够起到降温作用，并提升排渣效率。

如图1和6所示，前护盾体10上安装有压断油缸8，压断油缸8与掘进盘体4的中心线正对，岩壁上未被切削和辊压到的中间部分会形成中间岩柱z，在中间岩柱z达到压断油缸8的位置且未自行断裂时，压断油缸8可将其压断，当然本实施例的掘进机构中心是空的，岩柱也可以达到掘进机构后部。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。