一种悬臂式隧道掘进机的预破岩机构及其破岩方法与流程

本发明涉及掘进机领域，具体为一种悬臂式隧道掘进机的预破岩机构及其破岩方法。

背景技术：

1、悬臂式隧道掘进机是一种山体隧道施工的专用岩石巷道掘进设备，主要由行走机构、本体架、工作机构等组成。截割臂为工作机构的重要部件之一，工作机构通过截割臂内主轴旋转带动切割头旋转进行切割岩石，切割臂可以上下左右截割。

2、悬臂式隧道掘进机的主要功能是内部的切割机构可以提供足够大的扭矩，以实现截割作业，现有的悬臂式隧道掘进机在对岩石进行破碎时，直接通过悬臂式隧道掘进机的破碎头对岩石进行搅动破碎，由于难以快速将岩层结构进行预破碎，导致悬臂式隧道掘进机的破岩效率较低，影响工作效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种悬臂式隧道掘进机的预破岩机构及其破岩方法，以解决上述背景技术中提出悬臂式隧道掘进机在对岩石进行破碎时，直接通过悬臂式隧道掘进机的破碎头对岩石进行搅动破碎，由于难以快速将岩层结构进行预破碎，导致悬臂式隧道掘进机的破岩效率较低，影响工作效率的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种悬臂式隧道掘进机的预破岩机构，包括掘进机机体，所述掘进机机体上安装有摆臂破碎头；

2、所述掘进机机体上安装有传动锁定机构，所述传动锁定机构的端部设置有两个预破碎机构，且两个预破碎机构分别设置在掘进机机体左右的两侧上。

3、优选的，所述传动锁定机构包括电机，所述电机转动轴的一端固定连接有主动蜗杆，所述主动蜗杆的侧面啮合有主动蜗轮，所述主动蜗轮上贯穿有传动杆，且传动杆转动连接在掘进机机体上，所述传动杆的两个端部上局均套设有第一平齿轮，所述传动杆的两个端面上均转动连接有从动蜗杆，所述从动蜗杆的一端上套设有第二平齿轮，所述第二平齿轮的齿面与第一平齿轮的齿面卡接，对从动蜗杆与传动杆进行连接锁定；

4、所述从动蜗杆上设置有弹簧收缩管，所述弹簧收缩管的内管固定套设在传动杆上，所述弹簧收缩管外管朝向从动蜗杆的一端上固定连接有拉簧，且拉簧套设在从动蜗杆的外侧，所述拉簧远离弹簧收缩管的一端与第二平齿轮的端部固定连接；

5、所述弹簧收缩管外管朝向第二平齿轮的一端抵触有偏转板，所述偏转板铰接在掘进机机体上，所述掘进机机体与偏转板之间铰接有弹簧收缩杆。

6、优选的，所述弹簧收缩管外管朝向第二平齿轮的一端上设置有环状凸缘。

7、优选的，所述预破碎机构包括铰接在掘进机机体侧面上的气缸，所述气缸远离掘进机机体的一端铰接有抵触管，所述抵触管的侧面铰接有平行设置的两个连板，且两个连板远离抵触管的一端铰接在掘进机机体上；

8、所述抵触管的顶面开设有通槽，所述通槽内转动连接有花键伸缩杆，且花键伸缩杆的端部为锥状，所述花键伸缩杆的外套管上固定套接有第一螺旋凸起，用于辅助花键伸缩杆的外套管钻入岩层，所述花键伸缩杆的外套管上固定套接有第二螺旋凸起；

9、所述花键伸缩杆的内杆上固定套接有从动蜗轮，且从动蜗轮与从动蜗杆的端部传动连接。

10、优选的，所述抵触管的侧面开设有矩形槽，且矩形槽与通槽相连通，所述矩形槽的内部固定连接有支撑块，所述支撑块的端部铰接有翘板，所述翘板的形状为l形，所述翘板的端部抵触在花键伸缩杆的外套管上，且翘板的端部与第二螺旋凸起接触，通过翘板的端部对花键伸缩杆的外套管进行限制，使得花键伸缩杆在旋转时推动其外套管表面的第二螺旋凸起在翘板的端部上螺旋式滑动，进而保证花键伸缩杆在旋转时其上的外套管钻入岩层；

11、所述翘板远离花键伸缩杆的一端上固定连接有l型推块，且l型推块与弹簧收缩管外管的端部接触，所述l型推块与抵触管之间铰接有弹簧伸缩杆，且弹簧伸缩杆处于压缩状态，保证翘板远离l型推块的一端抵触在花键伸缩杆外套管的表面上。

12、优选的，所述抵触管的边缘做切角处理。

13、优选的，所述掘进机机体的前端安装有拨料斗，且掘进机机体与拨料斗之间安装有碎石输送带。

14、优选的，所述的一种悬臂式隧道掘进机的预破岩机构的破岩方法，包括如下步骤：

15、s1：隧道掘进机在进行挖掘隧道时，将掘进机机体移动到指定位置，然后通过气缸伸长，在两个连板的作用下带动抵触管向掘进机机体的两侧展开并相对于与掘进机机体向前移动并抵触在岩层上；

16、且在抵触管前移时其内侧的从动蜗轮与从动蜗杆的端部啮合，这时电机运行带动主动蜗杆旋转使得传动杆转动，促使传动杆端部的从动蜗杆旋转带动花键伸缩杆旋转，这时花键伸缩杆外套管上的第二螺旋凸起在翘板端部的限制力下，推动花键伸缩杆的外套管相对于其内杆前移，使得花键伸缩杆的外套管在旋转时并逐渐伸缩钻入岩层中，且花键伸缩杆的外套管钻入岩层的过程中，摆臂破碎头逐渐开始对花键伸缩杆之间区域的岩层进行破碎，保证摆臂破碎头对岩层进行破碎时，花键伸缩杆的外套管旋转并进一步的钻入岩层，增加摆臂破碎头对岩层进行破碎时掘进机机体整体的稳定性；

17、s2：当摆臂破碎头向其中一个花键伸缩杆的一侧进行靠近时，摆臂破碎头的侧边推动偏转板偏转，带动弹簧收缩管的外管相对与其内管滑动并推动l型推块偏转带动翘板的端部与花键伸缩杆的外套管分离，这时翘板对第二螺旋凸起的限制力消失，花键伸缩杆收缩复位从岩层中抽离，然后通过气缸收缩配合两个连板带动气缸贴附在掘进机机体上，避免摆臂破碎头对开孔后的区域进行破碎时与花键伸缩杆接触，且通过花键伸缩杆的外套管钻入岩层上，增加摆臂破碎头对岩石破碎稳定性的同时，将摆臂破碎头受到的震动力输送到花键伸缩杆的外套管上，保证花键伸缩杆钻入岩层的同时致使岩层受到震动力，破坏插入区域岩层的强度，使得摆臂破碎头更好的对花键伸缩杆外套管钻入的区域进行破碎，增加摆臂破碎头对岩层破碎的效率；

18、s3：反之当摆臂破碎头向另一个花键伸缩杆的一侧进行靠近时，该花键伸缩杆开始收缩，且已经处于收缩状态下的花键伸缩杆在气缸与两个连板的作用下带动抵触管移动并抵触在岩层上，通过两个花键伸缩杆交替对岩层进行打孔破坏岩层结构，保证摆臂破碎头对岩层破碎的效率。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果：

20、本发明中，通过花键伸缩杆的外套管在旋转时并逐渐伸缩钻入岩层中，摆臂破碎头逐渐开始对花键伸缩杆之间区域的岩层进行破碎，保证摆臂破碎头对岩层进行破碎时，花键伸缩杆的外套管旋转并进一步的钻入岩层，增加摆臂破碎头对岩层进行破碎时掘进机机体整体的稳定性。

21、本发明中，通过花键伸缩杆的外套管钻入岩层上，增加摆臂破碎头对岩石破碎稳定性的同时，将摆臂破碎头受到的震动力输送到花键伸缩杆的外套管上，保证花键伸缩杆钻入岩层的同时致使岩层受到震动力，破坏插入区域岩层的强度，使得摆臂破碎头更好的对花键伸缩杆外套管钻入的区域进行破碎，增加摆臂破碎头对岩层破碎的效率。

22、本发明中，当摆臂破碎头向另一个花键伸缩杆的一侧进行靠近时，该花键伸缩杆开始收缩，且已经处于收缩状态下的花键伸缩杆在气缸与两个连板的作用下带动抵触管移动并抵触在岩层上，通过两个花键伸缩杆交替对岩层进行打孔破坏岩层结构，保证摆臂破碎头对岩层破碎的效率。