[發明專利]一種用于矩形斷面隧道施工的行星輪式仿形開挖裝置

有效

• 申請號: 201711423092.4
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108150185B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 蔣鵬鵬;鄭霄峰;龔廷民;范磊;董艷萍;謝瑞穎
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/00
• 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;栗改

本發明提出了一種用于矩形斷面隧道施工的行星輪式仿形開挖裝置，用于解決現有開挖裝置存在著開挖盲區較大、土體切削效果差、結構復雜、斷面適應能力差的問題；包括刀盤、行星輪、行星輪軸、行星架、大齒圈和盾體；所述刀盤的形狀為水滴形，刀盤的后部與行星輪軸相嚙合；所述行星輪軸通過軸承與行星架相連接，行星架的后部與外部驅動裝置相連接；所述行星輪設置在行星輪軸上，行星輪設置在大齒圈內，行星輪與大齒圈相嚙合，大齒圈的外側固定于盾體上。本發明保證了全斷面開挖，可以形成不同的開挖斷面，可實現多種規格矩形斷面隧道的開挖，具有良好的經濟性、適應性與可靠性；同時，具有較好的土體切削效果和良好的斷面適應性。

技術領域

本發明涉及地下空間施工的技術領域，尤其涉及一種用于矩形斷面隧道施工的行星輪式仿形開挖裝置。

背景技術

矩形掘進機整體開挖空間利用率高，開挖土方少，對周邊環境干擾小，特別適用于過街隧道、地鐵出入口、綜合管廊、地下停車場等矩形斷面市政工程。目前，矩形斷面開挖裝置根據驅動軸形式有中心軸式和偏心軸式，根據刀盤形狀有圓形、矩形和單刀盤仿形。但這類開挖裝置不同程度地存在著開挖盲區較大、土體切削效果差、結構復雜、斷面適應能力差的問題。

發明內容

針對現有開挖裝置存在著開挖盲區較大、土體切削效果差、結構復雜、斷面適應能力差的技術問題，本發明提出一種用于矩形斷面隧道施工的行星輪式仿形開挖裝置。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種用于矩形斷面隧道施工的行星輪式仿形開挖裝置，包括刀盤、行星輪、行星輪軸、行星架、大齒圈和盾體；所述刀盤的形狀為水滴形，刀盤的后部與行星輪軸相嚙合；所述行星輪軸通過軸承與行星架相連接，行星架的后部與外部驅動裝置相連接；所述行星輪設置在行星輪軸上，行星輪設置在大齒圈內，行星輪與大齒圈相嚙合，大齒圈的外側固定于盾體上。

所述盾體的開挖斷面為正方形。

所述刀盤連接在行星輪軸的前端，刀盤的后部設置有內花鍵并與行星輪軸前部的外花鍵相嚙合。

所述刀盤的刀盤輪廓的曲線方程為：

其中，(x，y)為刀盤輪廓的坐標，L為正方形的開挖斷面)邊長的一半，r為行星輪和大齒圈之間的中心距，θ為刀盤輪廓的展角，常數a＝-3.03L+5.61r和常數b＝1.15L-1.13r。

當θ∈(-90°，90°)時刀盤輪廓與開挖斷面的邊長相切，θ∈(90°,180°)∪(-90°,-180°)時刀盤的切削軌跡在開挖斷面的邊界內。

所述刀盤、行星輪軸和行星輪的數量設有三個，三個刀盤的大小相等、呈品字形布置，刀盤之間的中心的夾角為120°，三個刀盤的中心距離大齒圈的中心的距離相等。

所述刀盤上設有撕裂刀和十字魚尾刀，撕裂刀的數量設有若干個，撕裂刀沿刀盤的周向均勻分布，十字魚尾刀固定在刀盤的中心。

所述盾體前部的周向布設有若干個盾體切刀。

所述盾體是組合式的盾體，盾體之間通過螺栓連接。

本發明的有益效果：刀盤在行星輪軸的帶動下一邊繞大齒圈中心做公轉運動，一邊繞行星輪中心做自轉運動，同時在盾體前端周向均布有盾體切刀，保證全斷面開挖；通過多個行星輪式仿形開挖裝置的組合，可以形成不同的開挖斷面；實現了多種規格矩形斷面隧道的開挖，具有良好的經濟性、適應性與可靠性。本發明同時具備全斷面開挖、較好的土體切削效果和良好的斷面適應性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。