本实用新型专利技术涉及一种全断面硬岩掘进机搭载的超前钻机工作系统，属于全断面硬岩掘进机(TBM)超前地质钻探技术领域。本实用新型专利技术所述的一种全断面硬岩掘进机搭载的超前钻机工作系统，由行星式平台、双叉式升降平台和超前钻机钻进系统三大部分组成，能够在TBM掘进高强度地层时通过超前钻探制造掌子面内临空面从而破坏刀盘前方岩体完整性，从而提高TBM掘进速率。本实用新型专利技术有利于提高TBM掘进坚硬的复合地层时的工作效率，具有重要的创新性和工程实用性。
A working system of advance drilling machine with full face Hard Rock Roadheader
【技术实现步骤摘要】
一种全断面硬岩掘进机搭载的超前钻机工作系统
本技术属于超前地质钻探
，涉及一种全断面硬岩掘进机(TBM)搭载的超前钻机工作系统。
技术介绍
在全断面硬岩掘进机(TBM)和盾构施工过程中，会遇到一些不明地层时，需要对刀盘前方的未开挖的地层进行超前钻孔探测；当遇到一些坚硬的地层时，通过在原状岩体中进行超前钻孔可以在岩体中制造临空面，从而破坏岩体的完整性，能够有效降低全断面掘进的难度。超前钻探设备的钻孔位置为固定式和可调式。固定式的超前钻探设备无法变化钻孔位置。可调式的超前钻探设备，如悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机(申请号CN201410256847.6)和一种超前地质钻探用孔位自动调整装置(申请号201420716161.6)，没有和盾构、TBM进行设备融合，无法在盾构和TBM施工中配合钻孔。因此，需要一种适用于TBM施工中布设超前钻孔的超前钻机工作系统，能够适应空间狭小、设备及人员作业密集的TBM舱内施工环境，且钻机就位灵活。
技术实现思路
为了克服在全断面硬岩掘进机(TBM)施工过程中超前作业困难，和在遇到一些不良地质时，能够实现超前钻机随取随用，提出在掘进机主机段搭载一种超前钻机工作系统。本技术一种全断面硬岩掘进机搭载的超前钻机工作系统，其特征在于，包括：行星式平台、双叉式升降平台和超前钻机钻进系统；其中：所述行星式平台包括：圆环形带齿轨道装置和小车：在TBM中盾内安放一个圆环形带齿轨道装置，圆环形带齿轨道装置固定在TBM中盾内部，圆环形带齿轨道装置圆心处法线和TBM中盾横截面圆心处法线共线；所述小车包括：车架、挂钩、齿形滚轮、电动机，驱动轴、驱动轴末端凸榫、电动机固定支座螺栓、电动机固定支座；车架装有两个齿形滚轮，驱动轴穿过起滚动作用的齿形滚轮，驱动轴和驱动轴末端凸榫固定在车架上，车架的挂钩钩挂在由轨道侧挡板和轨道底挡板所围成的卡槽内，轨道底挡板是为了不让小车在重力作用下掉落；为了让小车在圆环形带齿轨道装置上更加速、灵活地滚动，采用电动机驱动小车的齿形滚轮滚动，齿形滚轮宽度大于圆环形带齿轨道装置的轨道齿的宽度；电动机通过电动机固定支座螺栓与电动机固定支座相连，电动机固定支座通过电动机固定支座螺栓与车架相连，从而使电动机外壳固定在车架上，电动机驱动齿形滚轮工作后，小车在两个齿形滚轮和轨道齿之间咬合的带动下，可以沿着圆环形带齿轨道装置做圆周运动；在所述小车上设置所述双叉式升降平台；所述双叉式升降平台包括：上前叉杆、上后叉杆、下前叉杆、下后叉杆和液压杆，液压杆安装在钻进平台的两端，上端叉杆和固定于车架上的上叉杆滑动卡槽滑动连接；下端叉杆和固定于钻进平台上的下叉杆滑动卡槽滑动连接；四个叉杆按照安装位置分为上前叉杆、上后叉杆、下前叉杆、下后叉杆，四个叉杆杆体的厚度均为K；叉杆上的叉杆连接轴、叉杆轴孔规格一致，叉杆连接轴完全插入叉杆轴孔中；前叉杆卡槽键和后叉杆卡槽键为横截面半径相同的圆柱体，前叉杆杆端凸榫和后叉杆杆端凸榫为横截面半径相同的圆柱体，前叉杆杆端凸榫和后叉杆杆端凸榫的厚度相同，前叉杆杆端凸榫和后叉杆杆端凸榫的横截面半径大于上叉杆滑动卡槽内轨道空间的宽度和下叉杆滑动卡槽内轨道空间的宽度，前叉杆卡槽键在上叉杆滑动卡槽内自由滑动，由于前叉杆杆端凸榫的限制作用，所以上前叉杆、前叉杆卡槽键和前叉杆杆端凸榫整体不会脱离上叉杆滑动卡槽；后叉杆卡槽键在上叉杆滑动卡槽内自由滑动，由于后叉杆杆端凸榫的限制作用，所以上后叉杆、后叉杆卡槽键和后叉杆杆端凸榫整体不会脱离上叉杆滑动卡槽；前叉杆卡槽键在下叉杆滑动卡槽内自由滑动，由于前叉杆杆端凸榫的限制作用，所以下前叉杆、前叉杆卡槽键和前叉杆杆端凸榫整体不会脱离下叉杆滑动卡槽；下前叉杆的前端后侧预留一定长度的叉杆轴孔，液压杆的细杆端部预留一定长度的液压细杆轴孔，端部连接轴完全插入叉杆轴孔和液压细杆轴孔，把液压杆和下前叉杆通过端部连接轴连接在一起，下前叉杆和液压杆均可绕端部连接轴自由转动；后叉杆卡槽键在下叉杆滑动卡槽内自由滑动，由于后叉杆杆端凸榫的限制作用，所以下后叉杆、后叉杆卡槽键和后叉杆杆端凸榫整体不会脱离下叉杆滑动卡槽；下后叉杆的前端后侧预留一定长度的叉杆轴孔，液压杆的细杆端部预留一定长度的液压细杆轴孔，端部连接轴完全插入叉杆轴孔和液压细杆轴孔，把液压杆和下后叉杆通过端部连接轴连接在一起，下后叉杆和液压杆均可绕端部连接轴自由转动；所述超前钻机钻进系统包括：超前钻机、超前钻机钻杆、钻进平台及超前钻机固定支座、超前钻机固定支座螺栓；超前钻机通过超前钻机固定支座螺栓与超前钻机固定支座相连，超前钻机固定支座通过超前钻机固定支座螺栓与钻进平台相连，从而使超前钻机固定在钻进平台上，超前钻机钻杆位于钻进平台中轴线上；在自带的直流动力驱动下，液压杆伸缩，推动由下后叉杆、下前叉杆、上前叉杆、上后叉杆构成的伸缩系统在圆环形带齿轨道装置的半径方向上伸缩，从而使钻进平台和安装在其上的超前钻机可以定位在圆环形带齿轨道装置的半径方向上的任意位置。本技术的优点是：(1)钻机钻孔可调整范围大，钻机就位快速灵活。(2)工作原理简单可行，各部件的制造技术成熟可靠。(3)可以完全融入TBM的既有设备框架，适用于空间狭小、设备及人员作业密集的TBM舱内施工环境。附图说明图1圆环形带齿轨道装置正面示意图；图2圆环形带齿轨道装置剖面示意图；图3小车剖面示意图；图4超前钻机工作系统主要组成部分示意图；图5叉杆连接示意图；图6上前叉杆和卡槽的滑动连接剖面示意图；图7上后叉杆和卡槽的滑动连接剖面示意图；图8下前叉杆和液压细杆、卡槽的连接示意图；图9下后叉杆和液压细杆、卡槽的连接示意图；图10悬臂阻杆安装示意图。其中：27.圆环形带齿轨道装置、28.齿形滚轮、29.电动机、30.挂钩、31.滚珠、32.车架、33.轨道底挡板、34.驱动轴、35.驱动轴末端凸榫、36.电动机固定支座螺栓、37.电动机固定支座、38.上前叉杆、39.上叉杆滑动卡槽、40.钻进平台、41.超前钻机钻杆、42.液压杆、43.超前钻机固定支座、44.超前钻机固定支座螺栓、45.上后叉杆、46.下前叉杆、47.前叉杆杆端凸榫、48.下叉杆滑动卡槽、49.叉杆轴孔、50.液压细杆轴孔、51.叉杆连接轴、52.下后叉杆、53.前叉杆卡槽键、54.后叉杆卡槽键、55.后叉杆杆端凸榫、56.超前钻机、57.悬臂阻杆、58.端部连接轴。具体实施方式该超前钻机工作系统包括行星式平台、双叉式升降平台和超前钻机钻进系统。行星式平台主要包括：圆环形带齿轨道装置(27)和小车。如图1，在TBM中盾内安放一个圆环形带齿轨道装置(27)，圆环形带齿轨道装置(27)固定在TBM中盾内部，圆环形带齿轨道装置(27)圆心处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全断面硬岩掘进机搭载的超前钻机工作系统，其特征在于，包括：行星式平台、双叉式升降平台和超前钻机钻进系统；/n其中：所述行星式平台包括：圆环形带齿轨道装置(27)和小车：/n在TBM中盾内安放一个圆环形带齿轨道装置(27)，圆环形带齿轨道装置(27)固定在TBM中盾内部，圆环形带齿轨道装置(27)圆心处法线和TBM中盾横截面圆心处法线共线；/n所述小车包括：车架(32)、挂钩(30)、齿形滚轮(28)、电动机(29)，驱动轴(34)、驱动轴末端凸榫(35)、电动机固定支座螺栓(36)、电动机固定支座(37)；/n车架(32)装有两个齿形滚轮(28)，驱动轴(34)穿过起滚动作用的齿形滚轮(28)，驱动轴(34)和驱动轴末端凸榫(35)固定在车架(32)上，车架(32)的挂钩(30)钩挂在由轨道侧挡板(272)和轨道底挡板(33)所围成的卡槽内，轨道底挡板(33)是为了不让小车在重力作用下掉落；为了让小车在圆环形带齿轨道装置(27)上更加速、灵活地滚动，采用电动机(29)驱动小车的齿形滚轮(28)滚动，齿形滚轮(28)宽度大于圆环形带齿轨道装置(27)的轨道齿(271)的宽度；/n电动机(29)通过电动机固定支座螺栓(36)与电动机固定支座(37)相连，电动机固定支座(37)通过电动机固定支座螺栓(36)与车架(32)相连，从而使电动机(29)外壳固定在车架(32)上，电动机(29)驱动齿形滚轮(28)工作后，小车在两个齿形滚轮(28)和轨道齿(271)之间咬合的带动下，可以沿着圆环形带齿轨道装置(27)做圆周运动；/n在所述小车上设置所述双叉式升降平台；/n所述双叉式升降平台包括：上前叉杆(38)、上后叉杆(45)、下前叉杆(46)、下后叉杆(52)和液压杆(42)，液压杆(42)安装在钻进平台(40)的两端，上端叉杆和固定于车架(32)上的上叉杆滑动卡槽(39)滑动连接；下端叉杆和固定于钻进平台(40)上的下叉杆滑动卡槽(48)滑动连接；/n四个叉杆按照安装位置分为上前叉杆(38)、上后叉杆(45)、下前叉杆(46)、下后叉杆(52)，四个叉杆杆体的厚度均为K；/n叉杆上的叉杆连接轴(51)、叉杆轴孔(49)规格一致，叉杆连接轴(51) 完全插入叉杆轴孔(49)中；/n前叉杆卡槽键(53)和后叉杆卡槽键(54)为横截面半径相同的圆柱体，前叉杆杆端凸榫(47)和后叉杆杆端凸榫(55)为横截面半径相同的圆柱体，/n前叉杆杆端凸榫(47)和后叉杆杆端凸榫(55)的厚度相同，/n前叉杆杆端凸榫(47)和后叉杆杆端凸榫(55)的横截面半径大于上叉杆滑动卡槽(39)内轨道空间的宽度和下叉杆滑动卡槽(48)内轨道空间的宽度，/n前叉杆卡槽键(53)在上叉杆滑动卡槽(39)内自由滑动，由于前叉杆杆端凸榫(47)的限制作用，所以上前叉杆(38)、前叉杆卡槽键(53)和前叉杆杆端凸榫(47)整体不会脱离上叉杆滑动卡槽(39)；/n后叉杆卡槽键(54)在上叉杆滑动卡槽(39)内自由滑动，由于后叉杆杆端凸榫(55)的限制作用，所以上后叉杆(45)、后叉杆卡槽键(54)和后叉杆杆端凸榫(55)整体不会脱离上叉杆滑动卡槽(39)；/n前叉杆卡槽键(53)在下叉杆滑动卡槽(48)内自由滑动，由于前叉杆杆端凸榫(47)的限制作用，所以下前叉杆(46)、前叉杆卡槽键(53)和前叉杆杆端凸榫(47)整体不会脱离下叉杆滑动卡槽(48)；/n下前叉杆(46)的前端后侧预留一定长度的叉杆轴孔(49)，液压杆(42)的细杆端部预留一定长度的液压细杆轴孔(50)，端部连接轴(58)完全插入叉杆轴孔(49)和液压细杆轴孔(50)，把液压杆(42)和下前叉杆(46)通过端部连接轴(58)连接在一起，下前叉杆(46)和液压杆(42)均可绕端部连接轴(58)自由转动；/n后叉杆卡槽键(54)在下叉杆滑动卡槽(48)内自由滑动，由于后叉杆杆端凸榫(55)的限制作用，所以下后叉杆(52)、后叉杆卡槽键(54)和后叉杆杆端凸榫(55)整体不会脱离下叉杆滑动卡槽(48)；/n下后叉杆(52)的前端后侧预留一定长度的叉杆轴孔(49)，液压杆(42)的细杆端部预留一定长度的液压细杆轴孔(50)，端部连接轴(58)完全插入叉杆轴孔(49)和液压细杆轴孔(50)，把液压杆(42)和下后叉杆(52)通过端部连接轴(58)连接在一起，下后叉杆(52)和液压杆(42)均可绕端部连接轴(58)自由转动；/n所述超前钻机钻进系统包括：超前钻机(56)、超前钻机钻杆(41)、钻进平台(40)及超前钻机固定支座(43)、超前钻机固定支座螺栓(44)；/n超前钻机(56)通过超前钻机固定支座螺栓(44)与超前钻机固定支座(43)相连，超前钻机固定支座(43)通过超前钻机固定支座螺栓(44)与钻进平台(4...
【技术特征摘要】
1.一种全断面硬岩掘进机搭载的超前钻机工作系统，其特征在于，包括：行星式平台、双叉式升降平台和超前钻机钻进系统；
其中：所述行星式平台包括：圆环形带齿轨道装置(27)和小车：
在TBM中盾内安放一个圆环形带齿轨道装置(27)，圆环形带齿轨道装置(27)固定在TBM中盾内部，圆环形带齿轨道装置(27)圆心处法线和TBM中盾横截面圆心处法线共线；
所述小车包括：车架(32)、挂钩(30)、齿形滚轮(28)、电动机(29)，驱动轴(34)、驱动轴末端凸榫(35)、电动机固定支座螺栓(36)、电动机固定支座(37)；
车架(32)装有两个齿形滚轮(28)，驱动轴(34)穿过起滚动作用的齿形滚轮(28)，驱动轴(34)和驱动轴末端凸榫(35)固定在车架(32)上，车架(32)的挂钩(30)钩挂在由轨道侧挡板(272)和轨道底挡板(33)所围成的卡槽内，轨道底挡板(33)是为了不让小车在重力作用下掉落；为了让小车在圆环形带齿轨道装置(27)上更加速、灵活地滚动，采用电动机(29)驱动小车的齿形滚轮(28)滚动，齿形滚轮(28)宽度大于圆环形带齿轨道装置(27)的轨道齿(271)的宽度；
电动机(29)通过电动机固定支座螺栓(36)与电动机固定支座(37)相连，电动机固定支座(37)通过电动机固定支座螺栓(36)与车架(32)相连，从而使电动机(29)外壳固定在车架(32)上，电动机(29)驱动齿形滚轮(28)工作后，小车在两个齿形滚轮(28)和轨道齿(271)之间咬合的带动下，可以沿着圆环形带齿轨道装置(27)做圆周运动；
在所述小车上设置所述双叉式升降平台；
所述双叉式升降平台包括：上前叉杆(38)、上后叉杆(45)、下前叉杆(46)、下后叉杆(52)和液压杆(42)，液压杆(42)安装在钻进平台(40)的两端，上端叉杆和固定于车架(32)上的上叉杆滑动卡槽(39)滑动连接；下端叉杆和固定于钻进平台(40)上的下叉杆滑动卡槽(48)滑动连接；
四个叉杆按照安装位置分为上前叉杆(38)、上后叉杆(45)、下前叉杆(46)、下后叉杆(52)，四个叉杆杆体的厚度均为K；
叉杆上的叉杆连接轴(51)、叉杆轴孔(49)规格一致，叉杆连接轴(51)完全插入叉杆轴孔(49)中；
前叉杆卡槽键(53)和后叉杆卡槽键(54)为横截面半径相同的圆柱体，前叉杆杆端凸榫(47)和后叉杆杆端凸榫(55)为横截面半径相同的圆柱体，
前叉杆杆端凸榫(47)和后叉杆杆端凸榫(55)的厚度相同，
前叉杆杆端凸榫(47)和后叉杆杆端凸榫(55)的横截面半径大于上叉杆滑动卡槽(39)内轨道空间的宽度和下叉杆滑动卡槽(48)内轨道空间的宽度，
前叉杆卡槽键(53)在上叉杆滑动卡槽(39)内自由滑动，由于前叉杆杆端凸榫(47)的限制作用，所以上前叉杆(38)、前叉杆卡槽键(53)和前叉杆杆端凸榫(47)整体不会脱离上叉杆滑动卡槽(39)；
后叉杆卡槽键(54)在上叉杆滑动卡槽(39)内自由滑动，由于后叉杆杆端凸榫(55)的限制作用，所以上后叉杆(45)、后叉杆卡槽键(54)和后叉杆杆端凸榫(55)整体不会脱离上叉杆滑动卡槽(39)；
前叉杆卡槽键(53)在下叉杆滑动卡槽(48)内自由滑动，由于前叉杆杆端凸榫(47)的限制作用，所以下前叉杆(46)、前叉杆卡槽键(53)和前叉杆杆端凸榫(47)整体不会脱离下叉杆滑动卡槽(48)；
下前叉杆(46)的前端后侧预留一定...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛文，张世豪，李彤，韩爱民，陈冬，陈冲，郝保安，郑新亮，石春，马欣生，刘禹，李闯，王金铭，施烨辉，程荷兰，李璇，翟维骏，张心远，
申请(专利权)人：中交隧道工程局有限公司南京分公司，南京工业大学，南京坤拓土木工程科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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