一种隧道掘进机制造技术

本发明专利技术涉及一种隧道掘进机，其适于开挖直径为5.1m到5.9m的隧道。隧道掘进机包括：驱动刀盘的主驱动机构，主驱动机构包括多个驱动力源组件，由多个驱动力源组件驱动的传动机构，以及与传动机构相连的刀盘，周向地包围在主驱动机构周围的护盾，护盾的外壳能适应待开挖的隧道的直径而改变尺寸。当待开挖的隧道直径在5.1m到5.9m之间时，仅需要改变本发明专利技术的隧道掘进机的部分结构，而无需整体改变，这可实现主要零部件的通用性，并且极大地缩短了设计制造周期和生产费用。

Tunnel boring machine

The invention relates to a tunnel boring machine, which is suitable for excavating a tunnel with a diameter of 5.1m to 5.9m. Tunnel boring machine comprises a driving main driving mechanism of the cutter head, the main driving mechanism comprises a plurality of driving power source module is composed of a plurality of drive transmission mechanism of source component driven, and connected with the driving mechanism of cutter, circumferentially surrounded in the main drive mechanism around the shield, the shield shell can adapt to excavation tunnel diameter change size. When the excavation of the tunnel diameter from 5.1m to 5.9m, part of the tunnel boring machine only needs to change the structure of the present invention, without changing the overall generality, this can realize the main components, and greatly shorten the design cycle and production cost of manufacturing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械领域，特别是涉及一种隧道掘进机。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，城市化进程不断加快，这导致国内的城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道、铁路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程将需要大量的隧道掘进机。隧道掘进机是一种高智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的隧道施工重大技术装备。实施隧道掘进机国内产业化，既可打破外企在国内市场一统天下的局面，又能促进和带动相关的机电、液压、材料、传感器等产业的发展，增强装备制造业综合实力，提高我国重大装备在国际市场上的竞争力。通常，隧道掘进机是根据隧道施工对象而度身定做的。然而，隧道掘进机的结构复杂、零部件繁多，这导致隧道掘进机的设计制造周期长而且生产费用也非常高。在满足定制产品的差异化的前提下，如何满足实现主要零部件的通用性、缩短设计制造周期和生产费用是目前面临的重大课题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种隧道掘进机，其适于开挖直径为5.1m到5.9m的隧道。当待开挖的隧道直径在5.1m到5.9m之间时，仅需要改变这种隧道掘进机的部分结构，而无需整体改变，这可实现主要零部件的通用性，并且极大地缩短了设计制造周期和生产费用。根据本专利技术的隧道掘进机包括驱动刀盘的主驱动机构，主驱动机构包括多个驱动力源组件，由多个驱动力源组件驱动的传动机构，以及与传动机构相连的刀盘，周向地包围在主驱动机构周围的护盾，护盾的外壳能适应待开挖的隧道的直径而改变尺寸。在使用本专利技术的隧道掘进机开挖直径在5.1m到5.9m的隧道时，可通过更换护盾的外壳以使得更换后的外壳能与隧道的内壁接触，然而与护盾外壳相关的其他部件则无需更换，这样就实现了主要零部件的通用性，并且极大地缩短了设计制造周期和生产费用。在一个实施例中，多个驱动力源组件各自包括电机和与电机相连的变速箱，传动机构包括由多个变速箱驱动的齿圈和与齿圈相连的刀盘承载件。在一个优选的实施例中，多个电机的数量为6个，每个电机的功率为350Kw。在一个实施例中，传动机构还包括承载来自刀盘的推力的主轴承，主轴承设置在刀盘承载件和所述变速箱之间。优选地，主轴承的直径为3.6m。申请人发现，在开挖直径为5.1m到5.9m的隧道时，这种组合的电机能够提供向刀盘提供足够大的动力来在地层内钻进。直径为3.6m的主轴承也足以承受来自刀盘的挤压力，保证隧道掘进机能顺利地开挖隧道。由此，当隧道的直径在5.1m到5.9m之间变化时，并不需要更换改变电机以及主轴承，这极大地简化了隧道掘进机的设计，并且降低了隧道掘进机的生产费用和生产周期。在一个实施例中，外壳由相互搭接的多个外壳部分组成，在外壳的内部设置有用于驱动多个外壳部分的护盾油缸。护盾油缸可向外推动外壳部分并紧紧地顶靠隧道壁，实现对隧道壁的初步支护。在一个实施例中，多个外壳部分中的至少一个在其内表面上设置有连接板，连接板具有弧形凸出的配合体，相应的护盾油缸的驱动杆的端部构造成与弧形凸出的配合体相配合的弧形凹陷的承载体。另外，在配合体上构造有贯穿的通孔，在承载体上构造有与通孔对应的安装孔，连接螺栓安装在通孔和安装孔内以将外壳部分与相应的护盾油缸相连，通孔的直径大于连接螺栓的螺栓杆的直径小于接螺栓的螺栓头的直径。由于通孔的直径大于连接螺栓的螺栓杆的直径，并且外壳部分的配合体与护盾油缸的驱动杆的承载体之间为弧面配合连接，因此外壳部分之间在一定程度上发生相对运动。这样，在护盾油缸向外推动外壳部分时，可调节外壳部分的位置，这对于外壳部分支护隧道壁是非常重要的。更重要的是，这种连接结构的尺寸远小于现有技术中的铰链连接，这对于开挖直径为5.1m到5.9m隧道的隧道掘进机的较小的内部空间而言，是非常重要的。在一个优选的实施例中，在配合体上设置有与通孔连通的注油孔。通过注油孔可向通孔内注入润滑油。进而，润滑油会流入到配合体和承载体之间，从而在配合体和承载体之间的弧形配合面上起到润滑作用。在一个实施例中，与隧道掘进机的设计适配隧道直径相比，待开挖的隧道的直径增大幅度在50mm到300mm之间时，通过在多个外壳部分的外表面上分别固定设置新外壳部分来改变其尺寸。在一个优选的实施例中，在外壳部分和新外壳部分之间存在有间隙，在间隙内设置有多个支撑肋。通过这种方式可非常简单地改变护盾的外壳的尺寸，特别是直径，而且多个支撑肋使得新的外壳能够承受隧道内的压力。这极大地减小了更换零件的数量，费用和耗时也得以大幅降低。此外，通过调节外壳部分和新外壳部分之间的间隙，可以进一步调节外壳的尺寸，从而扩大隧道掘进机能适配的隧道直径。在一个实施例中，刀盘包括中心块和能拆装的多个边块。通过更换刀盘的变快，可方便地改变刀盘的直径，以适应待开挖的隧道。在一个优选的实施例中，多个边块的数量为四个并且形状相同。边块的形状相同，这极大地方便了批量制作边块，并且方便了使用者更换边块。在一个实施例中，隧道掘进机还包括轴向设置的主梁，主驱动机构设置在主梁的前方，在主梁的中部铰接设置有推进组件，并且固定设置有支撑组件，支撑组件包括滑动式跨接在主梁上的鞍架，悬挂式与鞍架相连的撑靴油缸，撑靴油缸的伸出杆的端部安装有撑靴，推进组件与撑靴铰接，撑靴能适应待开挖的隧道的直径而改变。在一个优选的实施例中，在撑靴上固定设置变径板来适应所述隧道的直径变化。在隧道掘进机掘进过程中，撑靴用来撑住隧道壁。申请人发现，仅改变撑靴而不改变撑靴油缸以及其他相关部件，可以方便地适应直径在5.1m到5.9m的隧道，这极大地简化了隧道掘进机的设计和制造。在一个实施例中，撑靴油缸的数量为两个，两个撑靴油缸的缸底彼此相连，两个撑靴油缸的伸出杆处于同一直线并且朝向相反的方向延伸。这样，可将两个撑靴油缸单独维护，并且在必要时可单独地维修或更换其中的一个，而另一个不受影响，这降低了维护成本。在一个实施例中，在主梁上还设置有锚杆钻机组件，锚杆钻机组件包括对称式设置在主梁两侧上的两个弧形轨道和分别通过环形行走机构沿两个弧形轨道运动的两个钻机。钻机用于在隧道壁上打眼并向隧道壁内施加钢筋等加强材料，以加强隧道壁的强度。通过设置两个弧形轨道，可使得钻机能向隧道壁的一个圆周上的各个位置上打眼。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：仅需要简单地改装隧道掘进机护盾外壳、撑靴就可以方便地将隧道掘进机整机用于开挖直径在5.1m到5.9m之间的任意隧道，而无需改装隧道掘进机的其他部件，这极大地简化了隧道掘进机的设计和制造。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的整体结构；图2示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的主驱动机构；图3示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的护盾的结构；图4示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的刀盘的结构；图5示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的主梁的结构；图6是图5的俯视图；图7是图5的A-A剖视图；图8示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的钢拱架安装机构；图9是图8的侧视图；图10示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的锚杆钻机组件；图11是图3的C部分放大视图；图12示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的撑靴；图13示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的变径板；图14示意性地显示了根据本专利技术的隧道掘进机的变径之后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道掘进机，其适于开挖直径为5.1m到5.9m的隧道，所述隧道掘进机包括：驱动刀盘的主驱动机构，所述主驱动机构包括多个驱动力源组件，由所述多个驱动力源组件驱动的传动机构，以及与所述传动机构相连的刀盘，周向地包围在所述主驱动机构周围的护盾，所述护盾的外壳能适应待开挖的隧道的直径而改变尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种隧道掘进机，其适于开挖直径为5.1m到5.9m的隧道，所述隧道掘进机包括：驱动刀盘的主驱动机构，所述主驱动机构包括多个驱动力源组件，由所述多个驱动力源组件驱动的传动机构，以及与所述传动机构相连的刀盘，周向地包围在所述主驱动机构周围的护盾，所述护盾的外壳能适应待开挖的隧道的直径而改变尺寸。2.根据权利要求1所述的隧道掘进机，其特征在于，所述多个驱动力源组件各自包括电机和与电机相连的变速箱，所述传动机构包括由多个变速箱驱动的齿圈和与所述齿圈相连的刀盘承载件。3.根据权利要求2所述的隧道掘进机，其特征在于，电机的数量为6个，每个电机的功率为350Kw。4.根据权利要求2或3所述的隧道掘进机，其特征在于，所述传动机构还包括承载来自所述刀盘的推力的主轴承，所述主轴承设置在所述刀盘承载件和所述变速箱之间。5.根据权利要求4所述的隧道掘进机，其特征在于，所述主轴承的直径为3.6m。6.根据权利要求1到5中任一项所述的隧道掘进机，其特征在于，所述外壳由相互搭接的多个外壳部分组成，在所述外壳的内部设置有用于驱动所述多个外壳部分的护盾油缸。7.根据权利要求6所述的隧道掘进机，其特征在于，所述多个外壳部分中的至少一个在其内表面上设置有连接板，所述连接板具有弧形凸出的配合体，相应的护盾油缸的驱动杆的端部构造成与所述弧形凸出的配合体相配合的弧形凹陷的承载体。8.根据权利要求7所述的隧道掘进机，其特征在于，在所述配合体上构造有贯穿的通孔，在所述承载体上构造有与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，程永亮，郑大桥，何其平，彭正阳，黄强，雷茂林，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43