【技术实现步骤摘要】
一种新型摆动式柔臂TBM及其掘进方法
本专利技术涉及隧道施工
，特别是指一种新型摆动式柔臂TBM及其掘进方法。
技术介绍
岩石隧道掘进机（TBM）是一种集机、电、液等技术于一体的大型隧道开挖装备，在山岭隧道及城市地铁工程建设中发挥着重要作用。目前TBM的开挖断面基本为圆形，矩形、马蹄形等异形断面的案例均是应用于软土隧道施工中，并且开挖断面一旦确定，在施工过程中就无法改变，造成其开挖断面形状单一，应用范围受限。国内外岩石隧道施工现状及规划表明，采用异形断面的工程越来越多，如果采用传统的掘进机定制化方案，势必大幅增加设备生产周期，不仅提高了施工成本，还会造成资源浪费。针对目前工程多样化带来的掘进机制造难题，提出了基于机器人支撑的柔臂掘进机（RoboticTBM）概念。柔臂掘进机可依靠机器人支撑刀盘在较大范围内实现六自由度运动，实现以小直径刀盘开挖大直径任意形状断面隧道。但是国内外对柔臂掘进机的研究较少，柔臂掘进机的柔臂控制和相应刀盘的掘进效率都是柔臂掘进机设计的关键，如何使柔臂掘进机的柔臂便于控制的同时提高其控制精...
【技术保护点】
1.一种新型摆动式柔臂TBM，包括刀盘掘进系统、主梁撑护系统和出渣系统，刀盘掘进系统设置在主梁撑护系统的前部，出渣系统位于主梁撑护系统上且与刀盘掘进系统相对应，其特征在于：所述刀盘掘进系统包括旋切刀盘（1）和摆动伸缩臂（2），摆动伸缩臂（2）的一端与旋切刀盘（1）相连接、另一端通过摆动机构与主梁撑护系统转动连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种新型摆动式柔臂TBM，包括刀盘掘进系统、主梁撑护系统和出渣系统，刀盘掘进系统设置在主梁撑护系统的前部，出渣系统位于主梁撑护系统上且与刀盘掘进系统相对应，其特征在于：所述刀盘掘进系统包括旋切刀盘（1）和摆动伸缩臂（2），摆动伸缩臂（2）的一端与旋切刀盘（1）相连接、另一端通过摆动机构与主梁撑护系统转动连接。
2.根据权利要求1所述的新型摆动式柔臂TBM，其特征在于：所述摆动机构包括与主梁撑护系统相连接的支撑座（3），支撑座（3）上固定设有竖直设置的中心定位轴（4），中心定位轴（4）上转动设有回转轴套（5），回转轴套（5）上设有偏心耳座（6），偏心耳座（6）上连接有摆动油缸（7），摆动油缸（7）的一端与偏心耳座（6）铰接、另一端与主梁撑护系统连接。
3.根据权利要求2所述的新型摆动式柔臂TBM，其特征在于：所述摆动伸缩臂（2）包括与回转轴套（5）铰接的上摆动臂（201）和下摆动臂（202），上摆动臂（201）和下摆动臂（202）的前端与刀盘掘进系统铰接，上摆动臂（201）通过连杆（203）与下摆动臂（202）连接，上摆动臂（201）、下摆动臂（202）及连杆（203）组成四杆机构，四杆机构上连接有驱动四杆机构上下动作的仰俯油缸（8），仰俯油缸（8）的一端与四杆机构铰接、另一端与回转轴套（5）连接。
4.根据权利要求3所述的新型摆动式柔臂TBM，其特征在于：所述摆动油缸（7）和仰俯油缸（8）上均设有位移传感器。
5.根据权利要求1或4所述的新型摆动式柔臂TBM，其特征在于：所述旋切刀盘（1）包括固定刀筒（101），固定刀筒（101）与摆动伸缩臂（2）铰接，固定刀筒（101）的前面板上设有正滚刀（401）和边滚刀（402），正滚刀（401）垂直设置在固定刀筒（101）的前面板上，边滚刀（402）倾斜设置在固定刀筒（101）前面板的外边沿；固定刀筒（101）的外环面上设有侧面旋挖刀具（105）。
6.根据权利要求5所述的新型摆动式柔臂TBM，其特征在于：所述侧面旋挖刀具（105）为沿固定刀筒（101）周向设置的侧滚刀组，固定刀筒（101）上设有至少一圈侧滚刀组，每圈侧滚刀组包括至少两个垂直设置的侧滚刀。
7.根据权利要求5所述的新型摆动式柔臂TBM，其特征在于：所述旋切刀盘（1）还包括自转机构，固定刀筒（101）通过自转机构与摆动伸缩臂（2）连接，自转机构包括刀盘座（106）和自转驱动（107），刀盘座（106）的一端与固定刀筒（101）转动连接、另一端与摆动伸缩臂（2）铰接，自转驱动（107）固定连接在刀盘座（106）上，自转驱动（107）的输出端设有主动齿轮（108），主动齿轮（108）与设置在固定刀筒（101）内部的内齿圈（109）啮合。
8.根据权利要求1~4、6、7任一项所述的新型摆动式柔臂T...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建斌，文勇亮，姜礼杰，赵梦媛，杨航，原晓伟，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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