一种微波辅助破岩悬臂式掘进机及微波辅助破岩方法技术

本发明专利技术提供了一种微波辅助破岩悬臂式掘进机及微波辅助破岩方法，属于硬岩隧道掘进的技术领域，上述微波辅助破岩悬臂式掘进机，包括截割机构、铲板、截割升降油缸、回转机构、铲板升降油缸、左行走机构、机架、右行走机构、回转油缸和运输系统；截割机构包括机械破岩系统和微波辅助破岩系统；机械破岩系统包括纵轴式截割头、悬臂段、截割减速器、叉形架和截割电机；微波辅助破岩系统包括微波发生器组件、前旋转波导、微波加热器组件和传输波导组件。本发明专利技术提供的微波辅助破岩悬臂式掘进机及微波辅助破岩方法，解决了现有镐形截齿破岩机理靠提高截割功率和增加整机重量以增加悬臂式掘进机破岩能力的方法已不能满足当前需要的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微波辅助破岩悬臂式掘进机及微波辅助破岩方法


[0001]本专利技术属于硬岩隧道掘进的
，具体公开了一种微波辅助破岩悬臂式掘进机及微波辅助破岩方法。

技术介绍

[0002]随着地下空间工程的快速发展，越来越多的隧道正在被规划和建设，悬臂式掘进机由于其安全、灵活、成本低等优点，正在越来越多的被选择使用，但在硬岩隧道掘进过程中，特别是岩石硬度超过120Mpa的特硬岩隧道，截割效率低，截齿磨损和元部件失效等问题日益突出，单纯依赖现有镐形截齿破岩机理，靠提高截割功率和增加整机重量以增加悬臂式掘进机破岩能力的方法已不能满足当前的需要。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种微波辅助破岩悬臂式掘进机及微波辅助破岩方法，解决现有镐形截齿破岩机理靠提高截割功率和增加整机重量以增加悬臂式掘进机破岩能力的方法已不能满足当前需要的技术问题，可提高悬臂式掘进机在硬岩隧道，特别是岩石硬度超过120Mpa的特硬岩隧道的破岩能力和截割效率。
[0004]上述微波辅助破岩悬臂式掘进机，包括截割机构、铲板、截割升降油缸、回转机构、铲板升降油缸、左行走机构、机架、右行走机构、回转油缸和运输系统；铲板与机架通过铲板升降油缸连接，通过铲板升降油缸实现铲板上下摆动，用于接收截割机构截割下来物料；回转机构转动安装在机架上，两侧对称设置有回转油缸，通过回转油缸实现水平旋转；左行走机构和右行走机构分别安装在机架的左右两侧，用于行走调动；运输系统布置在机架的中部，位于铲板的后方，用于转运铲板接收的物料；截割机构包括机械破岩系统和微波辅助破岩系统；机械破岩系统包括纵轴式截割头、悬臂段、截割减速器、叉形架和截割电机；微波辅助破岩系统包括微波发生器组件、前旋转波导、微波加热器组件和传输波导组件；叉形架的两端与回转机构转动连接，截割升降油缸的两端分别与叉形架和回转机构转动连接，通过截割升降油缸实现截割机构的上下摆动；截割电机和截割减速器固定在叉形架上，截割减速器的输入端与截割电机连接，截割减速器的输出端与悬臂段的后端连接，纵轴式截割头转动安装在悬臂段的前端；微波发生器组件固定在截割电机上；微波加热器组件固定在纵轴式截割头中；传输波导组件穿过纵轴式截割头、悬臂段、截割减速器和截割电机的旋转中心，前端通过前旋转波导与微波加热器组件旋转连接，后端与微波发生器组件连接。
[0005]进一步地，传输波导组件的后端通过后旋转波导与微波发生器组件转动连接。
[0006]进一步地，纵轴式截割头上设置有用于安装微波加热器组件和传输波导组件的纵向孔，纵向孔的前端安装有防尘盖。
[0007]进一步地，机架上还设置有液压系统，液压系统包括液压泵、液压阀、液压马达和液压胶管，为铲板、左行走机构、右行走机构、运输系统和各液压油缸提供动力。
[0008]进一步地，机架上还设置有防护总成，防护总成为掘进机各部件提供防护盖板或
防护网。
[0009]进一步地，机架的后端设置有后支撑组件，后支撑组件可通过旋转和伸缩支撑在地面上。
[0010]进一步地，机架的右前部设置有司机操作室，为司机驾驶机器提供空间和操作手柄。
[0011]进一步地，电气系统包括电机和电控箱，负责截割机构、液压系统和其它辅助元部件的控制和保护。
[0012]上述一种微波辅助破岩方法，包括下述步骤：S1、上述微波辅助破岩悬臂式掘进机停在预设位置，做好截割准备工作，将巷道断面由中心向外依次分成多个截割区：A、B、C、D
……
；S2、开启纵轴式截割头旋转并前进，在巷道断面中心区域A掏槽；S3、开启微波加热器组件，对与中心区域A相邻的区域B的岩石加热至岩石出现裂纹，开启纵轴式截割头旋转并摆动，将区域B的岩石截割下来；S4、按照步骤S3顺序依次加热截割区域C、D，最后按照巷道设计轮廓完成修边；S5、整个截割工序完成后，微波辅助破岩悬臂式掘进机前进，按照步骤S1～步骤S4进行下一个截割循环。
[0013]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术设计的微波辅助破岩悬臂式掘进机将微波辅助破岩系统合理的设置在机械破岩系统内部，通过纵轴式截割头的摆动，可实现全截割断面岩石的快速加热预处理，预处理后的岩石点荷载强度、单轴抗压强度和抗拉强度等力学特性能显著降低，可大大提高悬臂式掘进机在硬岩隧道，特别是岩石硬度超过120Mpa的特硬岩隧道的破岩能力和截割效率。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为实施例1所述微波辅助破岩悬臂式掘进机的主视图；图2为图1的俯视图；图3为截割机构的主视图；图4为图3的俯视图；图5为实施例2所述微波辅助破岩方法对巷道断面的截割顺序图。
[0016]图标：截割机构1、铲板2、截割升降油缸3、回转机构4、铲板升降油缸5、左行走机构6、液压系统7、防护总成8、机架9、后支撑组件10、右行走机构11、回转油缸12、司机操作室13、电气系统14、运输系统15、纵轴式截割头16、悬臂段17、截割减速器18、叉形架19、截割电机20、微波发生器组件21、前旋转波导22、防尘盖23、微波加热器组件24、传输波导组件25、后旋转波导26。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]实施例1本实施例提供一种微波辅助破岩悬臂式掘进机，微波破岩原理是根据岩石内部矿物对微波介电反应差异性，诱导岩石裂纹产生及强度降低，即吸波矿物在微波作用下快速升温，使岩石内部产生热应力，在热应力作用下岩石损伤、破裂。适用范围：岩石内部矿物对微波介电反应差异性越大，预处理效果越好。
[0019]上述微波辅助破岩悬臂式掘进机包括截割机构1、铲板2、截割升降油缸3、回转机构4、铲板升降油缸5、左行走机构6、液压系统7、防护总成8、机架9、后支撑组件10、右行走机构11、回转油缸12、司机操作室13、电气系统14和运输系统15。
[0020]铲板2与机架9通过铲板升降油缸5连接，通过铲板升降油缸5实现铲板2上下摆动，用于接收截割机构1截割下来物料；回转机构4转动安装在机架9上，两侧对称设置有回转油缸12，通过回转油缸12实现水平旋转；左行走机构6和右行走机构11分别安装在机架的左右两侧，用于行走调动；运输系统15布置在机架9的中部，位于铲板2的后方，用于转运铲板2接收的物料。
[0021]截割机构1包括机械破岩系统和微波辅助破岩系统，负责隧道岩石的破碎。
[0022]机械破岩系统包括纵轴式截割头16、悬臂段17、截割减速器18本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波辅助破岩悬臂式掘进机，包括截割机构（1）、铲板（2）、截割升降油缸（3）、回转机构（4）、铲板升降油缸（5）、左行走机构（6）、机架（9）、右行走机构（11）、回转油缸（12）和运输系统（15）；所述铲板（2）与机架（9）通过铲板升降油缸（5）连接，通过铲板升降油缸（5）实现铲板（2）上下摆动，用于接收截割机构（1）截割下来物料；所述回转机构（4）转动安装在机架（9）上，两侧对称设置有回转油缸（12），通过回转油缸（12）实现水平旋转；所述左行走机构（6）和右行走机构（11）分别安装在机架的左右两侧，用于行走调动；所述运输系统（15）布置在机架（9）的中部，位于铲板（2）的后方，用于转运铲板（2）接收的物料；其特征在于，所述截割机构（1）包括机械破岩系统和微波辅助破岩系统；所述机械破岩系统包括纵轴式截割头（16）、悬臂段（17）、截割减速器（18）、叉形架（19）和截割电机（20）；所述微波辅助破岩系统包括微波发生器组件（21）、前旋转波导（22）、微波加热器组件（24）和传输波导组件（25）；所述叉形架（19）的两端与回转机构（4）转动连接，截割升降油缸（3）的两端分别与叉形架（19）和回转机构（4）转动连接，通过截割升降油缸（3）实现截割机构（1）的上下摆动；所述截割电机（20）和截割减速器（18）固定在叉形架（19）上，截割减速器（18）的输入端与截割电机（20）连接，截割减速器（18）的输出端与悬臂段（17）的后端连接，纵轴式截割头（16）转动安装在悬臂段（17）的前端；所述微波发生器组件（21）固定在截割电机（20）上；所述微波加热器组件（24）固定在纵轴式截割头（16）中；所述传输波导组件（25）穿过纵轴式截割头（16）、悬臂段（17）、截割减速器（18）和截割电机（20）的旋转中心，前端通过前旋转波导（22）与微波加热器组件（24）旋转连接，后端与微波发生器组件（21）连接。2.根据权利要求1所述的微波辅助破岩悬臂式掘进机，其特征在于，所述传输波导组件（25）的后端通过后旋转波导（26）与微波发生器组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传武，王学成，张鑫，吴晋军，刘子靖，张睿，张国浩，李瑞君，马昭，王帅，岳晓虎，田野，赵宇阳，董良，张杰，
申请(专利权)人：山西天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：