隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备，包括底座、行走机构、悬臂组件，主回转工作台、液压冲击破岩机构和稳定支撑伸缩腿；大臂支座倾斜安装在主回转工作台的前倾斜面上，并能绕垂直于前倾斜面的第一回转中心作回转运动，主回转工作台竖直安装在底座上，并能绕竖直设置的第二回转中心作回转运动；液压冲击破岩机构包括冲击器、冲击油缸和安装在冲击器前端的挖掘刀具；底座的后方固设有横梁，稳定支撑伸缩腿的一端铰接在横梁的尾端，另一端通过转动实现支撑在隧道地面或隧道侧壁上。具有适应围岩范围广，开挖能耗低、粉尘少，开挖效率高，开挖过程中不需要换装，并能进行全断面非爆开挖的特点。

【技术实现步骤摘要】
隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备
本技术涉及隧道施工设备
，具体涉及一种能进行隧道全断面开挖的设备。
技术介绍
近年铁路、公路的大量兴建，出现了各种条件下的隧道，同时施工过程中对生产生活的影响也与日剧增，导致传统的隧道施工技术(爆破法)满足不了隧道特殊施工的要求。传统施工中，较硬质围岩隧道施工多采用爆破法，若周边环境复杂，尤其经过城区时，多临近居民密集区，建筑物密集，需要严密控制施工过程中的振动，以防止产生扰民、上覆地表建筑物振动开裂等影响。尤其是目前炸药管制的严格，环保要求的提高，很多工程受制于火工品管理及环保要求，施工时间无法得到保证。非爆破开挖法是避免以上问题的方法之一，非爆破开挖法是指由于周边环境、管理要求、围岩条件等因素影响，不能通过爆破方式而可以采取相应设备进行的施工办法。在目前隧道工程中，因为施工环境及地理位置等因素影响，非爆开挖面临有效开挖面小、进度缓慢、适应性差、断面超欠挖控制难的难题，比较传统的非爆开挖设备有挖掘机、切割机、炮机(啄木鸟)、综掘机等，但都存在各自的局限性，比如：开挖角度、尺寸有一定局限性，无法实现全断面开挖；适应的开挖围岩范围小，开挖过程中需要二次换装，影响了施工效率；开挖过程中能耗高，粉尘大；在隧道施工中，既存在进度、安全等诸多不利因素，也存在成本投入、工程量增大的风险。如果仅靠以上的方案不仅会增大施工工程量、严重影响施工进度,而且工作人员的人身安全得不到相应的保障。
技术实现思路
本技术旨在提供一种适应围岩范围广，开挖能耗低、粉尘少，开挖效率高且开挖过程中不需要换装的隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备。为此，本技术所采用的技术方案为：一种隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备，包括底座、行走机构和悬臂组件，所述悬臂组件包括大臂支座、大臂、大臂油缸、小臂和小臂油缸，所述大臂的下端铰接安装在大臂支座上，大臂的上端与小臂的下端铰接安装，大臂油缸的下端安装在大臂支座上，大臂油缸的上端安装在大臂的外壁上，小臂油缸的下端安装在大臂的外壁上，小臂油缸的上端安装在小臂的外壁上；还包括主回转工作台、液压冲击破岩机构和稳定支撑伸缩腿；所述大臂支座倾斜安装在主回转工作台的前倾斜面上，并能绕垂直于前倾斜面的第一回转中心作回转运动，所述主回转工作台竖直安装在底座上，并能绕竖直设置的第二回转中心作回转运动；所述液压冲击破岩机构包括冲击器、冲击油缸和安装在冲击器前端的挖掘刀具，所述冲击器的中部铰接安装在小臂的上端，冲击油缸的上端安装在冲击器的后端，冲击油缸的下端安装在小臂的外壁上；所述隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备能在水平工作状态、最大仰角工作状态、最大俯角最大仰角工作状态之间连续变换，且最大仰角工作状态与最大俯角工作状态之间的夹角不得小于180°。作为上述方案的优选，当大臂油缸处于设定的最大伸长状态、小臂油缸处于设定的最大伸长状态、冲击油缸处于设定的最小伸长状态时，小臂位于大臂的延长线上，液压冲击破岩机构处于水平工作状态；当大臂油缸处于设定的最大伸长状态、小臂油缸处于设定的后侧最小伸长状态、冲击油缸处于设定的最小伸长状态时，小臂的上端相对下端朝后侧转动至最大设定角度，液压冲击破岩机构处于最大仰角工作状态；当大臂油缸处于设定的最小伸长状态、小臂油缸处于设定的前侧最小伸长状态、冲击油缸处于设定的最大伸长状态时，小臂的上端相对下端朝前侧转动至最大设定角度，液压冲击破岩机构处于最大俯角工作状态。进一步优选为，所述底座的后方固设有横梁，所述稳定支撑伸缩腿的一端铰接在横梁的尾端，另一端通过转动实现支撑在隧道地面或隧道侧壁上。进一步优选为，所述行走机构采用履带式行走机构，所述横梁架设在两条履带之间，在行走机构与底座之间还设置有刮板式输送机，刮板式输送机的前、后两端均延伸至行走机构外用于输送开挖渣土。挖掘过程中产生的渣土正好落在刮板式输送机的前端，刮板式输送机能及时完成渣土的外运，以节省空间。进一步优选为，所述大臂油缸共一个，位于大臂的下方，小臂油缸共两个，对称设置在小臂的左右两侧，冲击油缸共两个，对称设置在冲击器的左右两侧，且两个小臂油缸与两个冲击油缸内外错开设置。优化布置，避免干涉，且结构紧凑占用空间小。进一步优选为，所述主回转工作台绕第二回转中心的回转运动角度为220±20°，所述小臂朝后侧转动至最大设定角度与朝前侧转动至最大设定角度之间的夹角为60±5°；对于设备后方的空间已经开挖完成，优化回转角度，进一步提高效率并便于控制。本技术的有益效果：(1)本技术主要针对岩石单轴抗压强度≤150MPa以内的地层施工，实现隧道的非爆破开挖，适应开挖围岩范围大。(2)本挖掘设备应用于施工中，围岩条件适合挖掘时，不启动冲击器，直接利用挖掘刀具进行挖掘并结合自带的刮板输送机输出渣土，围岩不适合直接挖掘时，启动冲击器冲击破岩，使围岩松动的同时利用挖掘刀具挖掘，利用点破面的原理进行破岩，冲击破岩和挖掘施工不需要进行二次换装，极大地节约了施工效率；(3)本挖掘设备结合冲击器和挖掘刀具的共同作用，在冲击破岩过程中以及挖掘过程中只是将掌子面岩性分裂，所以能量消耗低，粉尘小，施工效率高，环保、经济；(4)本挖掘设备结合一个竖直、一个倾斜的回转中心作回转运动，并通过优化油缸的布置和控制，增加了开挖过程中的灵活性，实现大自由度的开挖角度，具有开挖面广、整体尺寸适中的特点，相比现有的挖掘设备在挖掘高度范围内有显著的优势，能进行隧道全断面开挖；(5)增设稳定支撑伸缩腿，转动实现支撑在隧道地面或隧道侧壁上，在破碎强度高的围岩和弧面作业时用于稳定机身，能承受来自冲击端的冲击力，确保开挖过程中设备的自稳性，并且铰接安装的方式便于折叠后运输；稳定支撑伸缩腿不仅起到支撑作用，也是作为调整作业空间的装置；(6)设备具有冲击破岩随着设备姿态的变化而变化的能力，利用多重机构进行配合工作，最终实现全断面的开挖，该装机装置能通过边旋转边开挖实现前方隧道的全断面开挖。附图说明图1为本技术处于水平工作的状态。图2为本技术处于最大仰角工作的状态。图3为本技术处于最大俯角工作的状态。具体实施方式下面通过实施例并结合附图，对本技术作进一步说明：如图1所示，一种隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备，主要由底座1、行走机构2、大臂支座3、大臂4、大臂油缸5、小臂6、小臂油缸7、主回转工作台8、冲击器9、冲击油缸10、挖掘刀具11、稳定支撑伸缩腿12、横梁13、刮板式输送机14组成。大臂支座3、大臂4、大臂油缸5、小臂6和小臂油缸7构成悬臂组件。大臂4的下端铰接安装在大臂支座3上，大臂4的上端与小臂6的下端铰接安装。大臂油缸5的下端安装在大臂支座3上，大臂油缸5的上端安装在大臂4的外壁上，小臂油缸7的下端安装在大臂4的外壁上，小臂油缸7的上端安装在小臂6的外壁上。主回转工作台8带有前倾斜面用于安装大臂支座3，大臂支座3倾斜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备，包括底座(1)、行走机构(2)和悬臂组件，所述悬臂组件包括大臂支座(3)、大臂(4)、大臂油缸(5)、小臂(6)和小臂油缸(7)，所述大臂(4)的下端铰接安装在大臂支座(3)上，大臂(4)的上端与小臂(6)的下端铰接安装，大臂油缸(5)的下端安装在大臂支座(3)上，大臂油缸(5)的上端安装在大臂(4)的外壁上，小臂油缸(7)的下端安装在大臂(4)的外壁上，小臂油缸(7)的上端安装在小臂(6)的外壁上；其特征在于：还包括主回转工作台(8)、液压冲击破岩机构和稳定支撑伸缩腿(12)；/n所述大臂支座(3)倾斜安装在主回转工作台(8)的前倾斜面上，并能绕垂直于前倾斜面的第一回转中心(a)作回转运动，所述主回转工作台(8)竖直安装在底座(1)上，并能绕竖直设置的第二回转中心(b)作回转运动；/n所述液压冲击破岩机构包括冲击器(9)、冲击油缸(10)和安装在冲击器(9)前端的挖掘刀具(11)，所述冲击器(9)的中部铰接安装在小臂(6)的上端，冲击油缸(10)的上端安装在冲击器(9)的后端，冲击油缸(10)的下端安装在小臂(6)的外壁上；/n所述隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备能在水平工作状态、最大仰角工作状态、最大俯角最大仰角工作状态之间连续变换，且最大仰角工作状态与最大俯角工作状态之间的夹角不得小于180°。/n...

【技术特征摘要】
1.一种隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备，包括底座(1)、行走机构(2)和悬臂组件，所述悬臂组件包括大臂支座(3)、大臂(4)、大臂油缸(5)、小臂(6)和小臂油缸(7)，所述大臂(4)的下端铰接安装在大臂支座(3)上，大臂(4)的上端与小臂(6)的下端铰接安装，大臂油缸(5)的下端安装在大臂支座(3)上，大臂油缸(5)的上端安装在大臂(4)的外壁上，小臂油缸(7)的下端安装在大臂(4)的外壁上，小臂油缸(7)的上端安装在小臂(6)的外壁上；其特征在于：还包括主回转工作台(8)、液压冲击破岩机构和稳定支撑伸缩腿(12)；
所述大臂支座(3)倾斜安装在主回转工作台(8)的前倾斜面上，并能绕垂直于前倾斜面的第一回转中心(a)作回转运动，所述主回转工作台(8)竖直安装在底座(1)上，并能绕竖直设置的第二回转中心(b)作回转运动；
所述液压冲击破岩机构包括冲击器(9)、冲击油缸(10)和安装在冲击器(9)前端的挖掘刀具(11)，所述冲击器(9)的中部铰接安装在小臂(6)的上端，冲击油缸(10)的上端安装在冲击器(9)的后端，冲击油缸(10)的下端安装在小臂(6)的外壁上；
所述隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备能在水平工作状态、最大仰角工作状态、最大俯角最大仰角工作状态之间连续变换，且最大仰角工作状态与最大俯角工作状态之间的夹角不得小于180°。


2.按照权利要求1所述的隧道施工用全断面多功能非爆开挖设备，其特征在于：当大臂油缸(5)处于设定的最大伸长状态、小臂油缸(7)处于设定的最大伸长状态、冲击油缸(10)处于设定的最小伸长状态时，小臂(6)位于大臂(4)的延长线上，液压冲击破岩机构处于水平工作状态；当大臂油缸(5)处于设定的最大伸长状态、小臂油缸(7)处于设定的后侧最小伸长状态、冲击油缸(10)处于设定的最小伸长状态时，小臂(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭澈，王羹喻，
申请(专利权)人：谭澈，
类型：新型
国别省市：重庆;50