岩石掘进机的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种岩石掘进机。


背景技术：

2.现有技术中，隧道施工技术通常采用在掘进机的前端设置单刀盘或多刀盘的组合，进行360
°
旋转切削的施工方法，但这种施工方法存在以下缺陷，一是刀盘的切削边界始终存在切削盲区，仅能用于软土质施工，不适用于硬质土地层或岩层等施工工况；二是施工过程中盲区产生强烈的挤压作用，会对掘进机的推进产生巨大阻力、降低施工效率甚至导致无法正常施工；这些缺陷的存在大大限制了隧道施工技术的发展。
3.为提高硬质施工环境的掘进效率，申请人对改进掘进机的结构投入了大量研究，并于2021.03.19提交了实用新型申请“cn214532968u，隧道施工掘进机”（以下称前案）。前案通过若干刀盘结构总成的堆叠排列实现掘进断面的全覆盖，每个刀盘结构总成分别通过各自的油缸驱动，油缸的活塞杆紧贴刀盘后侧，通过活塞杆的伸缩带动刀盘上下摆动切削。实际应用中我们发现，前案存在以下缺陷：一是单元刀盘的覆盖面积过小，导致整个切削断面上必须满布刀盘、从而造成刀盘成本巨大；二是众多的单元刀盘分别通过油缸驱动，进而导致驱动、控制系统复杂，维护难度较大；三是油缸与刀盘之间的空间过于狭小，导致小功率油缸不敷使用，大功率油缸又行程受限、进而导致油缸输出效率的极大浪费。此外，前案的若干驱动油缸的活塞杆直接设置刀盘背面，活塞杆易被泥土沾染，导致密封失效。
4.因此，申请人就如何对掘进机的结构进行优化、克服上述缺陷，提出了本案的技术方案。


技术实现要素：

5.本实用新型针对以上问题，提供了一种刀盘覆盖面积大、控制简便，且能大幅提高驱动部件输出效率的岩石掘进机。
6.本实用新型的技术方案为：
7.岩石掘进机，包括壳体和刀盘总成，所述刀盘总成通过刀盘安装座连接所述壳体，所述壳体的前端设有胸板，
8.所述胸板上开设有上油缸安装口和下油缸安装口；所述上油缸安装口和下油缸安装口内分别设置一对驱动油缸安装座；每对所述驱动油缸安装座之间均铰接连接有驱动油缸；
9.所述刀盘总成包括弧形刀盘、刀盘轴和一对刀盘架；一对所述刀盘架连接在所述弧形刀盘的后侧；
10.所述刀盘架设有中孔，所述中孔的一侧设有v形的刀盘连接杆，所述中孔的另一侧设有油缸连接杆；所述中孔内设置所述刀盘轴；
11.一对所述刀盘架的其中一个的所述油缸连接杆斜向上，用于连接所述上油缸安装口内的所述驱动油缸；一对所述刀盘架的另外一个的所述油缸连接杆斜向下，用于连接所
述下油缸安装口内的所述驱动油缸；所述驱动油缸的输出端与所述刀盘架的油缸连接杆铰接连接。
12.所述弧形刀盘的角度为45-75
°
。
13.所述驱动油缸上设有连接套，所述连接套的两侧对称设有一对连接套销；
14.所述连接套销连接所述驱动油缸安装座。
15.所述刀盘安装座包括前座和后座；
16.所述前座的截面呈开口拱门状；所述前座的开口端与所述后座嵌合连接；所述前座与所述后座围合形成与所述刀盘轴适配的轴孔。
17.本实用新型的岩石掘进机，通过“驱动油缸后延+弧形刀盘前置”的创新结构设计，大幅提高了驱动油缸的作业空间、减少油缸数量，适用多种规格的驱动油缸；因驱动油缸以刀盘架为中介、间接连接刀盘，根据杠杆效应，能够大幅提升油缸的输出效率，增大刀盘的摆动作业覆盖范围；刀盘的作业范围提高，使得刀盘的用量大大降低、不必全面覆盖掘进断面，这又有效降低了掘进机的制造成本。此外，本实用新型的油缸通过刀盘架，使得活塞杆“后置”、远离了刀盘，减少了泥土对活塞杆的沾染。
附图说明
18.图1是本实用新型的结构示意图，
19.图2是本实用新型的立体图，
20.图3是本实用新型中刀盘总成与驱动油缸的装配示意图，
21.图4是图3的立体图，
22.图5是本实用新型中刀盘总成的俯视图，
23.图6是本实用新型中刀盘总成的右视图，
24.图7是本实用新型中刀盘总成的立体图，
25.图8是本实用新型中刀盘安装座的结构示意图，
26.图9是本实用新型中驱动油缸的结构示意图，
27.图10是本实用新型中驱动油缸的立体图，
28.图11是本实用新型的工作状态a的结构示意图，
29.图12是本实用新型的工作状态b的结构示意图。
30.图中：1-壳体，11-前壳体，12-后壳体；2-胸板；3-刀盘总成，31-弧形刀盘，32-刀盘架，321-刀盘连接杆，322-油缸连接杆，33-刀盘轴；4-刀盘安装座，41-前座，42-后座；5-纠偏油缸；6-驱动油缸，61-连接套，611-连接套销；7-驱动油缸安装座；8-皮带输送机。
具体实施方式
31.以下结合附图1-12，进一步说明本实用新型。
32.本实用新型的岩石掘进机，包括壳体1和刀盘总成3，刀盘总成3通过刀盘安装座4连接壳体1，壳体1的前端设有胸板2；壳体1分为前壳体11和后壳体12，前、后壳体之间通过纠偏油缸5连接固定；
33.胸板2上开设有上油缸安装口和下油缸安装口；上油缸安装口和下油缸安装口内分别设置一对驱动油缸安装座7；每对驱动油缸安装座7之间均铰接连接有驱动油缸6；
34.刀盘总成3包括弧形刀盘31、刀盘轴33和一对刀盘架32；一对刀盘架32连接在弧形刀盘31的后侧，弧形刀盘31的前侧设置盘形滚刀；
35.刀盘架32设有中孔，中孔的一侧设有v形的刀盘连接杆321、v形开口的两端分别连接弧形刀盘31的上下缘，中孔的另一侧设有油缸连接杆322，油缸连接杆322的端头设有销轴孔；中孔内设置刀盘轴33，刀盘轴33与刀盘架32固定连接；
36.一对刀盘架32的其中一个的油缸连接杆322斜向上，用于连接上油缸安装口内的驱动油缸6；一对刀盘架32的另外一个的油缸连接杆322斜向下，用于连接下油缸安装口内的驱动油缸6；驱动油缸6的输出端与刀盘架32的油缸连接杆322通过销轴铰接连接。上油缸安装口内的驱动油缸6启动时，其输出端向前推动（或向后拉动）刀盘架32，带动弧形刀盘31向下旋转摆动至最低工作位置（或由最低工作位置向上旋转摆动至水平位置）；同理，下油缸安装口内的驱动油缸6，用于控制弧形刀盘31向上旋转摆动至最高工作位置，或由最高工作位置回归水平位置。弧形刀盘31往复切削、滚压岩石地层，并通过皮带输送机8将碎石移出，从而实现岩石地层的掘进作业。当然，弧形刀盘31的上下摆动切削也可变形设计为左右摆动切削，原理相同，在此不再赘述。
37.参见图1、图11、图12，初始状态，弧形刀盘31处于水平位置；工作状态a为向下切削的半循环；工作状态b为向上切削的半循环。当上部的驱动油缸6工作时（下部的驱动油缸6处于自由状态，由刀盘架32带动被动伸缩），活塞杆伸出、带动弧形刀盘31向下摆动切削，直至活塞杆伸出行程结束，此时弧形刀盘31处于最低工作位置，而后，上部的驱动油缸6的活塞杆回缩，带动弧形刀盘31回转切削，直至回到水平位置，至此完成半个切削循环；然后，下部的驱动油缸6开始工作（上部的驱动油缸6处于自由状态，由刀盘架32带动被动伸缩），活塞杆伸出、带动弧形刀盘31向上摆动切削，直至活塞杆伸出行程结束，此时弧形刀盘31处于最高工作位置，而后，下部的驱动油缸6的活塞杆回缩，带动弧形刀盘31回转切削，直至回到水平位置，至此完成一个切削循环。
38.弧形刀盘31的角度为45-75
°
，不必覆盖整个切削断面（摆动轴心的180
°
范围），确保刀盘的运动范围覆盖切削端面即可。弧形刀盘31的角度较小时，能够降低刀盘制作成本，但应选择较大输出行程的驱动油缸6，以完全覆盖切削断面；同理，弧形刀盘32的角度较大时，采用较小输出行程的驱动油缸6即可，但会相应增加刀盘制作成本。
39.驱动油缸6上设有连接套61，连接套61的两侧对称设有一对连接套销611；
40.连接套销611连接驱动油缸安装座7，驱动油缸安装座7通过螺栓固定连接胸板2，参见图2。连接套61的设计，使得油缸的作业空间不仅限于前仓（胸板2前侧空间），还将其后展至后仓（胸板2后侧空间），这能够进一步改善驱动油缸6的作业环境，放大刀盘架32的杠杆效应。
41.刀盘安装座4包括前座41和后座42；
42.前座41的截面呈开口拱门状；前座41的开口端与后座42嵌合连接，还可再通过螺栓紧固二者的连接；前座41与后座42围合形成与刀盘轴33适配的轴孔。这种分离式的安装座设计，使得刀盘轴33的拆卸更为便捷，实现刀盘总成3的快速维护、更换。