[發明專利]X型開敞式全斷面隧道掘進機

有效

• 申請號: 201410077508.1
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103899322A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 李建斌;趙華;寧向可;張嘯;李普慶
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;鄭園

技術領域

?本發明涉及一種開敞式全斷面隧道掘進機，尤其是X型開敞式全斷面隧道掘進機。

背景技術

全斷面隧道掘進機（TBM）是一種集機械、電子、液壓、激光等技術于一體的大型隧道掘進裝備，在山嶺隧道及城市地鐵的建設中發揮著重要作用。開敞式全斷面隧道掘進機主要由刀盤、護盾、驅動組件、主梁、推進及支撐系統和其他輔助系統等結構組成。掘進機的工作原理為在推進油缸的推力作用下，通過刀盤旋轉，對掌子面的巖壁進行破碎開挖。傳統的開敞式全斷面隧道掘進機，只有一對撐靴系統，在掘進機工作的時候，第一，由撐靴系統和護盾系統的底護盾作為掘進機的兩個支點，承擔掘進機的重力，且兩個支點缺一不可，當遇到軟弱破碎圍巖或者巖壁出現塌腔時，必須采取注漿加固或者其他特殊處理辦法，才能使掘進機順利掘進；第二，其撐靴系統的撐靴板數量較少，支撐面積有限，對圍巖的適應范圍較窄，工作的時候，撐靴板必須全部到位，靈活度較差；第三，由于掘進機的重心靠前，當底護盾支撐位置的圍巖強度較弱時，不足以承擔掘進機的重力，容易引起掘進機在掘進的時候產生下沉傾向，造成整機頻繁糾偏甚至糾偏困難。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有技術中的第一，掘進機需要撐靴系統和護盾系統同時作為掘進機的兩個支點，第二，撐靴系統的撐靴板數量較少支撐面積有限，靈活度較差，第三，掘進機的重心靠前，不足以抵抗掘進機的重力，容易引起掘進機在掘進的時候產生下沉傾向。

為解決上述技術問題，本發明采用技術方案如下：

本發明X型開敞式全斷面隧道掘進機，包括驅動系統和安裝在驅動系統前端的刀盤，驅動系統后端依次與護盾系統、內凱組件和后支撐組件連接，外凱組件通過推進系統安裝在內凱組件的上，所述刀盤、驅動系統、護盾系統、內凱組件和后支撐組件的中心線在同一條軸線上；所述外凱組件由外凱結構件、撐靴、撐靴油缸、撐靴油缸導向柱組成，撐靴通過撐靴油缸、撐靴油缸導向柱與外凱結構件連接；護盾系統由頂護盾、側護盾、中護盾、底護盾組成，頂護盾通過頂護盾伸縮油缸與中護盾連接，側護盾有兩組分別設置在驅動系統的左右兩側，其中每組側護盾一端與頂護盾連接，另一端通過側護盾伸縮油缸與中護盾連接，底護盾通過底護盾伸縮油缸與驅動系統連接。采用這種結構的護盾系統的四個護盾可以在伸縮油缸的作用下進行移動，底護盾在掘進過程中可以收縮不承受掘進機的重力，使得掘進機在掘進隧道過程中可以改變工作模式，可應對不同圍巖的變化。采用這種結構只需用外凱組件作為掘進機的支點，承擔掘進機的重力。

做為本發明的一種優選方案，撐靴有兩組，每組四對，每對兩個，共十六個，外凱結構件有兩個，每組撐靴設置在一個外凱結構件上，每個撐靴均通過兩個撐靴油缸和一個撐靴導向柱與外凱結構件連接，每組四對撐靴分別設置在外凱結構件的四角位置且位于外凱結構件兩條對角線的延長線上，并以外凱結構件的中心為圓心形成內接于圓的環形空間。通過這種結構增多了撐靴的數量的同時帶來了支撐面積增大的效果，具有更好的支撐力，撐靴不需要全部到位，靈活度高。

做為本發明的第二種優選方案，撐靴油缸、撐靴油缸導向柱與外凱結構件以球頭形式連接。

做為本發明的一種改進，驅動系統由驅動箱、主軸承、小齒輪、安全軸、傳動軸、保護套、減速機、電機組成；主軸承上設置有內齒圈，內齒圈與小齒輪嚙合連接，小齒輪軸承末端通過安全軸與傳動軸連接，保護套設置在傳動軸外部，減速機前端與傳動軸連接，末端與電機連接，電機設置在內凱組件上。采用這種結構使得減速機與電機置于本發明的后部，通過將減速機與電機后置的方式使本發明的重心靠后，當底護盾支撐位置的圍巖強度較弱時，可以抵抗掘進機的重力，不會引起掘進機在掘進的時候產生下沉現象。

做為本發明的第二種改進，后支撐組件由后支撐結構件、后支撐撐靴、后支撐油缸、后支撐油缸導向柱、水平調向油缸、垂直調向油缸組成；后支撐結構件與內凱組件連接，后支撐撐靴通過后支撐油缸導向柱與后支撐結構件連接，水平調向油缸一端與后支撐結構件連接，另一端與后支撐撐靴連接，垂直調向油缸一端與后支撐結構件連接，另一端與后支撐撐靴連接。采用這種結構的后支撐撐靴可在后支撐油缸的作用下伸縮運動，并進一步提高對掘進機的支撐作用。

做為本發明的第三種優選方案，垂直調向油缸數目有兩個設置在后支撐結構件的左右兩側，水平調向油缸數目有一個設置在后支撐結構件的下部，后支撐撐靴數目有四個，每個撐靴均通過兩個撐靴油缸和一個撐靴導向柱分別設置在外凱結構件的下方兩角位置且位于后支撐結構件對角線的延長線上，并以后支撐結構件的中心為圓心形成內接于圓的環形空間。