一种救援盾构系统的制作方法

本发明属于盾构机设备领域，特别涉及一种救援盾构系统。

背景技术：

近年来，地震灾害、隧道施工事故、矿井作业垮塌事件不断发生，造成大量财产损失和人员掩埋事故。人员被掩埋后被救援的黄金时间为72小时，超出这一时间人员生存概率就会大大降低。传统的人工救援、机械挖掘存在效率低、易对人员造成二次伤害的缺点。因此，救援盾构这一专业救援设备得到了国家高度重视。

目前国内对于其的研究尚处于起步阶段，对于盾体、刀盘等救援盾构机部件已经有了一定的研究但对于救援盾构整体结构的设计布置仍存在空缺。目前国内研究人员只对救援盾构的快速稳定掘进、盾体的快速连接接、刀盘的简便耐用提出了设计思路，但对于救援盾构机系统如何驱动，如何吊装，如何运输还缺少相应研究。

事故灾害现场往往存在地形复杂、交通不便、空间狭小、缺少动力的特点，如何克服这些问题，使救援盾构可以在各种恶劣环境中运输、驱动、展开作业成为了一大难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可自行完成行走、顶推、吊装、掘进、退刀作业且结构紧凑可以适应各种复杂地形的一体式救援盾构系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种救援盾构系统，其包括盾构机，用于驱动盾构机的驱动部，吊机，用于向所述盾构机和吊机提供动力的液压站和动力源，安装所述盾构机、吊机以及液压站的底座，安装于所述底座上用于驱动所述底座运动的履带，安装于所述底座下方用于将砂石泥土运出的皮带机。

优化的，所述底座包括上层座体、固定连接于所述上层座体斜下方的下层座体，所述上层座体的上端面高于所述下层座体的上端面，所述盾构机安装于所述上层座体的上端面上，所述吊机以及液压站安装于所述下层座体的上端面上。

优化的，所述履带包括两幅单侧履带以及连接于两幅单侧履带之间的横梁连接，所述横梁分别连接于所述单侧履带的前后轮轴处以及单侧履带的中央处，所述底座固定于所述横梁上。

进一步的，每个所述单侧履带的驱动轮处安装有带动起转动的液压马达，所述液压马达由所述液压站驱动。

优化的，所述盾构机包括盾构机本体、用于安装固定所述盾构机本体的底板，所述底板的四个角上分别开设有定位孔，所述底座的上端面上设有与所述定位孔位置相对于的柱销，所述柱销穿设于所述定位孔内。

进一步的，每个所述定位孔边上设有一个卡板，所述卡板的侧壁上开设有用于压紧的弧形面，当所述柱销穿设于所述定位孔内时，所述卡板固定于所述底板上且所述弧形面抵紧在柱销伸出于所述底板外的周面上。

优化的，所述底座包括相平行的两根方管梁和多根连接于两根所述方管梁之间的连接梁，连接于所述驱动部与液压站之间的管线设于所述方管梁内，所述皮带机通过吊环螺丝悬吊安装于所述底座的下方且位于履带之间。

优化的，所述盾构机包括刀盘，所述刀盘包括刀盘本体，定义所述刀盘本体端面最外侧的轮廓沿所述刀盘本体的轴线延伸进而在所述最外侧的轮廓内部形成的空间为退刀空间，所述刀盘还包括至少一个在刀盘退回时完全收缩于所述退刀空间内且在掘进时刀刃有部分超出所述退刀空间的动滚刀、用于使所述动滚刀的刀刃在退刀空间的内外切换位置的滑座部。

进一步的，所述动滚刀包括动滚刀本体以及刀箱，所述滑座部包括动滚刀安装座、安装于所述动滚刀安装座内的动滚刀本体以及固定于所述刀盘本体上的滑轨，所述刀箱安装于所述滚刀安装座内，所述滑轨上设有滑槽，所述动滚刀安装座滑动连接于所述滑槽内，其滑动路径与所述刀盘本体的轴线相倾斜设置且所述动滚刀安装座垂直于滑动路径方向的自由度被限制。

更进一步的，所述滑槽具有呈肚大口小状的卡接槽，所述动滚刀安装座上具有与所述卡接槽相匹配的凸起，所述凸起滑动连接于所述卡接槽内，其滑动路径与所述刀盘本体的轴线相倾斜设置且所述凸起垂直于滑动路径方向的自由度被限制。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明自成体系，此系统可以自行完成行走、顶推、吊装作业，履带可以适应各种复杂地形，折臂吊可折叠收起利于运输及作业，此系统整体结构紧凑，可以通过动力源直接提供动力。该机构可直接通过公路运输至作业场所，然后自行行走到达坍塌面，自行使用动力源供能，从而在各种环境下有效、快速完成救援作业。

附图说明

图1为救援盾构机整体布置结构图；

图2为折臂吊作业及折叠时结构图；

图3为图1的c-c向视图；

图4为图1的d-d向视图；

图5为图1的e-e向视图；

图6为底板和底座连接结构示意图（卡板未显示）；

图7为卡板的俯视图；

图8为底板和底座连接结构示意图；

图9为柱销和卡板连接结构示意图；

图10为刀盘结构示意图；

图11为刀盘面刀具安装示意图；

图12为动滚刀安装座结构图；

图13为图12的剖视图b-b；

图14为滑轨的主视图；

图15为图14的剖视图a-a

图16为动滚刀安装座的主视图；

图17为滑轨及清洗冷却水管结构图；

图18为刀盘顶推状态图；

图19为刀盘回缩状态图；

图20为动力源的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

如图1、2所示，救援盾构系统包括盾构机1，用于驱动盾构机1的驱动部7，吊机2，用于向盾构机1和吊机2提供动力的液压站3和动力源8，安装盾构机1、吊机2以及液压站3的底座4，安装于底座4上用于驱动底座4运动的履带5，安装于底座4下方用于将砂石泥土运出的皮带机6。

底座4包括上层座体41、固定连接于上层座体41斜下方的下层座体42，上层座体41的上端面高于下层座体42的上端面，盾构机1安装于上层座体41的上端面上，吊机2以及液压站3安装于下层座体42的上端面上。

履带5包括两幅单侧履带51以及连接于两幅单侧履带51之间的横梁52连接，横梁52分别连接于单侧履带51的前后轮轴处以及单侧履带51的中央处，底座4固定于横梁52上。每个单侧履带51的驱动轮处安装有带动起转动的液压马达53，液压马达53由液压站3驱动。

底座4包括相平行的两根方管梁43和多根连接于两根方管梁43之间的连接梁44，连接于驱动部7与液压站3之间的管线设于方管梁43内，皮带机6通过吊环螺丝45悬吊安装于底座4的下方且位于两个单侧履带51之间。

盾构机1包括盾构机本体10、用于安装固定盾构机本体10的底板11，底板11的四个角上分别开设有定位孔12，如图6-9所示，底座4的上端面上设有与定位孔12位置相对于的柱销13，柱销13穿设于定位孔12内。每个定位孔12边上设有一个卡板14，卡板14的侧壁上开设有用于压紧的弧形面，当柱销13穿设于定位孔12内时，卡板14固定于底板11上且弧形面抵紧在柱销13伸出于底板11外的周面上。盾构机本体10包括刀盘15，刀盘15包括外套筒155，设于外套筒155内的螺旋筒156，与螺旋筒156相固定连接且至少有部分位于外套筒155内的刀盘本体151，安装于刀盘本体151前端面上的动滚刀157、定滚刀1570、刮刀158，保护块159，清洗冷却水管152以及滑座部1511。

如图11所示，在本实施例中，刮刀158有4把。间隔90°分布于刀盘本体151的出渣口处，保护块159有9块，分布于动滚刀157和定滚刀1570的刀箱四周高点处且高于刀盘本体151的前端面，动滚刀157有一把和定滚刀1570有5把，各滚刀的旋转轨迹均不重叠。

定义刀盘本体151端面最外侧的轮廓沿刀盘本体151的轴线延伸进而在最外侧的轮廓内部形成的空间为退刀空间，动滚刀157在刀盘退回时完全收缩于退刀空间内且在掘进时刀刃有部分超出退刀空间，滑座部1511起导向作用，用于引导动滚刀157的刀刃在退刀空间内外切换位置。

如图12-17所示，具体而言，动滚刀157包括动滚刀本体1571以及刀箱1572，滑座部1511包括动滚刀安装座154、安装于动滚刀安装座154内的动滚刀本体1571以及固定于刀盘本体151上的滑轨1540，滑轨1540上设有滑槽1541，清洗冷却水管152连接于滑轨1540的底部，动滚刀安装座154滑动连接于滑槽1541内，其滑动路径与刀盘本体151的轴线相倾斜设置且动滚刀安装座154垂直于滑动路径方向的自由度被限制。滑槽1541具有呈肚大口小状的卡接槽1542，动滚刀安装座154上具有与卡接槽1542相匹配的凸起1543，凸起1543滑动连接于卡接槽1542内，其滑动路径与刀盘本体151的轴线相倾斜设置且凸起1543垂直于滑动路径方向的自由度被限制。卡接槽1542为燕尾槽，其设于滑槽1541的底部。滑动路径与刀盘本体151的轴线的夹角为8~30°，更优取12~20°。动滚刀安装座154朝向滑槽1541的底面上开设有限位槽1531，滑槽1541内设有限位销153，限位销153的上端部伸入限位槽1531内。动滚刀157在向退刀空间外移动时，其在刀盘本体151轴线方向上的位置向刀盘本体151的后端面移动即向掘进后方移动。

可变径刀盘的外套筒155上设有耐磨条1551，在掘进时，滑轨1540的后端部与耐磨条1551接触。外套筒155与滑轨1540的接触面为斜面，如图10所示，接触面与刀盘本体151的轴线夹角α为15~60°。

本发明系统可以自行完成行走、顶推、吊装作业，履带可以适应各种复杂地形，折臂吊可折叠收起利于运输及作业，此系统整体结构紧凑，可以通过动力源8直接提供动力，在本实施例中，动力源可以是柴油机81，也可以是电机82。可以通过柴油机驱动液压站直接提供动力，到了救援地点，直接展开施工；也可以等救援现场准备好市政电力后，就将利用柴油机切换至用市政电力带动电机供能给液压站。具体连接如图20所示，柴油机81和电机82的输出轴84分别通过离合器83与液压站3内的液压泵85连接，液压泵85通过进油管86和出油管87与驱动部7以及液压马达53等部件连接，为驱动部7以及液压马达53等部件提供动力，该机构可直接通过公路运输至作业场所，然后自行行走到达坍塌面。

刀盘的工作原理为：当需要掘进时，可以直接将螺旋筒6安装至后部驱动单元上，并沿外套筒5将刀盘本体1送至作业面。刀盘本体1及其上的滚刀开始作业后受前端岩石等土体挤压产生的轴向力，动滚刀7随动滚刀安装座4自然沿滑轨40向后滑动，旋转挖掘直径随之扩大至大于外套筒5直径，同时限位销3可控制其最大直径。此时外套筒5可以顺利跟随刀盘开挖前进，不断拼接逃生通道。同时清洗冷却水管2向燕尾槽内喷水不断清洗燕尾槽内土石保证滑块顺利滑动，同时及时降低刀盘作业面温度。

如图18、19即为刀盘顶推作业及回缩状态图，当刀盘需要及时取出时，后部驱动单元可以直接向后拉动螺旋筒6带动刀盘本体1。此时外套筒5向前推挤动滚刀安装座4后部的斜面，动滚刀安装座4沿滑槽41向前滑动，限位销3会限制其滑动距离防止其脱落。刀盘本体1直径缩小至小于外套筒5内径，此时刀盘本体1及滚刀可以直接从外套筒5内抽出。外套筒5可以直接当做人员通道使用，且其前部硬质合金耐磨条51保证其不会在挤压中损坏。

如上所述，此刀盘可以在作业中快速安装、拆卸，当救援盾构挖掘至目标深度时可以将刀盘向后抽出，外套筒5直接形成逃生通道。从而大大降低了救援时间。同时当刀盘损坏需要维修或开挖面遇到大型钢结构等需人工处理时，此结构也可以大大降低刀盘装卸难度，从而增加刀盘实用性、降低作业时间。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。