一种掘进机及城门洞形隧道边角开挖设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种掘进机，具体涉及一种掘进机的城门洞形隧道边角开挖设备。


背景技术：

2.异形隧道为城门洞形、矩形、马蹄形等异于圆形的隧道。该类隧道应用极其广泛，主要应用在国防、能源、交通、水利等工程。相较于圆形隧道，空间利用率提高15～20％，兼顾结构受力与空间利用率。
3.在城门洞形硬岩隧道施工设备领域，对于边角的开挖是利用轮式刀盘搭载在圆形断面主机之后。前部的主机进行圆形断面开挖的同时，后部的轮式刀盘对圆形下部两侧边角进行开挖，二者拟合形成城门洞形隧道。
4.申请公布号为cn113586073a的中国专利申请公开了一种连续开挖装置，包括内外套设的后主梁和滑箱，后主梁沿前后方向延伸，滑箱套设在后主梁外且能够相对后主梁沿前后方向移动，滑箱的左右两侧均设有开挖机构；开挖机构包括支撑臂和轮式刀盘，轮式刀盘通过刀盘轴与支撑臂连接，滑箱的下部左右两侧内均设有滑道，滑道沿前后方向延伸，滑道内滑动装配有滑块，支撑臂通过销轴连接在滑块上，支撑臂能够绕销轴转动。开挖机构还包括推进油缸和摆动油缸，推进油缸的一端与滑块铰接，推进油缸的另一端与滑箱铰接，推进油缸能够使滑块沿前后方向移动，从而使支撑臂和轮式刀盘随滑块同步地沿前后方向移动；摆动油缸的一端与滑块铰接，摆动油缸的另一端与支撑臂加接，摆动油缸能够使支撑臂绕销轴转动，以使轮式刀盘绕销轴转动。
5.由于上述的轮式刀盘工作时其一侧紧贴洞壁，且轮式刀盘无法沿左右方向移动，当轮式刀盘靠近洞壁的一侧滚刀损坏时，不便于对滚刀进行更换。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种城门洞形隧道边角开挖设备，以解决现有技术中连续开挖装置的轮式刀盘靠近洞壁的一侧滚刀损坏时不便于更换的技术问题；本实用新型的目的还在于提供一种掘进机。
7.为实现上述目的，本实用新型城门洞形隧道边角开挖设备的技术方案是：
8.城门洞形隧道边角开挖设备，包括沿前后方向延伸的主梁和沿前后方向滑动装配在主梁上的滑套，主梁上设有支撑体，支撑体上设有撑靴；滑套包括套本体和设置在套本体左右两侧的两个活动架，套本体和相应活动架之间设有用于驱动活动架在左右方向上移动的横向伸缩缸，套本体上设有用于引导活动架在左右方向上移动的横向导向结构；活动架上连接有刀臂，刀臂的下部连接有轮式刀盘，支撑体与刀臂或滑套之间设有用于驱动滑套在主梁上滑动的驱动缸。
9.有益效果是：通过在套本体和活动架之间设置横向伸缩缸，当轮式刀盘紧贴洞壁一侧的滚刀损坏或者刀盘内部零件损坏时，可以调节横向伸缩缸，以通过活动架带动刀臂
上的轮式刀盘向隧道中心移动，从而将刀盘紧贴洞壁的一侧暴露出来，不仅方便边缘部位的滚刀检修、更换，而且可将刀盘的端盖打开，以对刀盘内部的零件进行检修、更换。
10.作为进一步地改进，所述横向导向结构为横向外套，活动架上设有横向内套，横向内套在左右方向上滑动装配在横向外套内，所述横向伸缩缸处于横向内套内。
11.有益效果是：由于横向伸缩缸处于横向内套内，在保证对活动架导向的同时，使得整体结构较为紧凑。而且，避免横向伸缩缸暴露在大气环境中，保证横向伸缩缸的伸缩杆不被污染。
12.作为进一步地改进，所述横向外套和横向内套之间设有锁止件，锁止件用于在横向内套滑动到位后将横向内套与横向外套锁止在一起。
13.有益效果是：这样设计，可以降低横向伸缩缸的承载力，避免横向伸缩缸受到较高的作用力而损坏。
14.作为进一步地改进，所述锁止件为锁止销轴，横向外套上设有外套锁止孔，横向内套上设有内套锁止孔，外套锁止孔和/或内套锁止孔沿左右方向间隔布置有至少两个，锁止销轴插装在对应的外套锁止孔和内套锁止孔内，以将横向内套与横向外套锁止在一起。
15.作为进一步地改进，所述套本体的左侧和右侧的上下两侧均设有所述的横向伸缩缸。
16.有益效果是：这样设计，保证活动架沿左右方向移动的稳定性，从而保证轮式刀盘沿左右方向移动的稳定性。
17.作为进一步地改进，所述横向外套上设有供油脂进入横向内套和横向外套之间的注油孔。
18.有益效果是：通过注油孔向横向内套和横向外套之间注入油脂后，既可以对二者进行润滑，又可以清理二者之间的尘土，以利于横向内套在横向外套内滑动。
19.作为进一步地改进，所述活动架与刀臂可拆地连接在一起。
20.有益效果是：这样设计，便于刀臂的拆装。
21.作为进一步地改进，所述活动架上设有竖向连接套，刀臂的上部处于竖向连接套内，竖向连接套上设有第一连接孔，刀臂上设有第二连接孔，竖向连接套和刀臂通过插装在第一连接孔和第二连接孔内的连接销轴连接在一起。
22.有益效果是：这样设计，使得活动架和刀臂的连接较为简便。
23.作为进一步地改进，所述竖向连接套沿前后方向间隔布置有两个，刀臂的上部为叉臂结构，叉臂结构包括沿前后方向间隔布置的两个竖向插臂，竖向插臂与竖向连接套一一对应并处于相应竖向连接套内。
24.有益效果是：通过将刀臂的上部设计成叉臂结构，可以减轻刀臂的重量，从而利于横向伸缩缸驱动轮式刀盘左右运动。
25.为实现上述目的，本实用新型掘进机的技术方案是：
26.掘进机，包括用于对圆形断面开挖的主机和用于对圆形下部两侧边角开挖的边角开挖设备，边角开挖设备包括沿前后方向延伸的主梁和沿前后方向滑动装配在主梁上的滑套，主梁上设有支撑体，支撑体上设有撑靴；滑套包括套本体和设置在套本体左右两侧的两个活动架，套本体和相应活动架之间设有用于驱动活动架在左右方向上移动的横向伸缩缸，套本体上设有用于引导活动架在左右方向上移动的横向导向结构；活动架上连接有刀
臂，刀臂的下部连接有轮式刀盘，支撑体与刀臂或滑套之间设有用于驱动滑套在主梁上滑动的驱动缸。
27.有益效果是：通过在套本体和活动架之间设置横向伸缩缸，当轮式刀盘紧贴洞壁一侧的滚刀损坏或者刀盘内部零件损坏时，可以调节横向伸缩缸，以通过活动架带动刀臂上的轮式刀盘向隧道中心移动，从而将刀盘紧贴岩壁的一侧暴露出来，不仅方便边缘部位的滚刀检修、更换，而且可将刀盘的端盖打开，以对刀盘内部的零件进行检修、更换。此外，根据开挖隧道直径的大小，通过调节横向伸缩缸，以对轮式刀盘左右开挖深度进行调整，满足不同断面尺寸的开挖需求，实现一机多用，降低了成本。
28.作为进一步地改进，所述横向导向结构为横向外套，活动架上设有横向内套，横向内套在左右方向上滑动装配在横向外套内，所述横向伸缩缸处于横向内套内。
29.有益效果是：由于横向伸缩缸处于横向内套内，在保证对活动架导向的同时，使得整体结构较为紧凑。而且，避免横向伸缩缸暴露在大气环境中，保证横向伸缩缸的伸缩杆不被污染。
30.作为进一步地改进，所述横向外套和横向内套之间设有锁止件，锁止件用于在横向内套滑动到位后将横向内套与横向外套锁止在一起。
31.有益效果是：这样设计，可以降低横向伸缩缸的承载力，避免横向伸缩缸受到较高的作用力而损坏。
32.作为进一步地改进，所述锁止件为锁止销轴，横向外套上设有外套锁止孔，横向内套上设有内套锁止孔，外套锁止孔和/或内套锁止孔沿左右方向间隔布置有至少两个，锁止销轴插装在对应的外套锁止孔和内套锁止孔内，以将横向内套与横向外套锁止在一起。
33.作为进一步地改进，所述套本体的左侧和右侧的上下两侧均设有所述的横向伸缩缸。
34.有益效果是：这样设计，保证活动架沿左右方向移动的稳定性，从而保证轮式刀盘沿左右方向移动的稳定性。
35.作为进一步地改进，所述横向外套上设有供油脂进入横向内套和横向外套之间的注油孔。
36.有益效果是：通过注油孔向横向内套和横向外套之间注入油脂后，既可以对二者进行润滑，又可以清理二者之间的尘土，以利于横向内套在横向外套内滑动。
37.作为进一步地改进，所述活动架与刀臂可拆地连接在一起。
38.有益效果是：这样设计，便于刀臂的拆装。
39.作为进一步地改进，所述活动架上设有竖向连接套，刀臂的上部处于竖向连接套内，竖向连接套上设有第一连接孔，刀臂上设有第二连接孔，竖向连接套和刀臂通过插装在第一连接孔和第二连接孔内的连接销轴连接在一起。
40.有益效果是：这样设计，使得活动架和刀臂的连接较为简便。
41.作为进一步地改进，所述竖向连接套沿前后方向间隔布置有两个，刀臂的上部为叉臂结构，叉臂结构包括沿前后方向间隔布置的两个竖向插臂，竖向插臂与竖向连接套一一对应并处于相应竖向连接套内。
42.有益效果是：通过将刀臂的上部设计成叉臂结构，可以减轻刀臂的重量，从而利于横向伸缩缸驱动轮式刀盘左右运动。
附图说明
43.图1为本实用新型城门洞形隧道边角开挖设备的结构示意图；
44.图2为图1中滑套处的左视图；
45.图3为图2中a处的放大图；
46.图中：11、前支撑体；12、上撑靴；13、前防护罩；14、竖向连接套；15、活动架；16、后防护罩；17、后支撑体；18、下撑靴；19、行走轮；20、轮式刀盘；21、刀臂；22、驱动缸；23、连接销轴；24、横向伸缩缸；25、主梁；26、滑套；27、横向内套；28、锁止销轴；29、注油孔；30、内套锁止孔；31、横向外套；32、套本体；33、竖向插臂。
具体实施方式
47.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
48.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
49.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
50.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
51.本实用新型城门洞形隧道边角开挖设备的实施例1：
52.如图1和图2所示，城门洞形隧道边角开挖设备包括主梁25和滑套26，主梁25沿前后方向延伸，滑套26套设在主梁25外并沿前后方向滑动装配在主梁25上。其中，主梁25的前后两端分别与掘进机的其他设备连接。
53.本实施例中，主梁25上于滑套26的滑动行程外设有前支撑体11和后支撑体17，即滑套26处于前支撑体11和后支撑体17之间，两个支撑体上均设有撑靴。其中，前支撑体11和后支撑体17的下部均设有行走轮19，以便于整个开挖设备的移动。
54.本实施例中，两个支撑体上的撑靴位置和撑靴数量相同，以前支撑体11为例，前支撑体11上设有两个上撑靴12和两个下撑靴18，两个上撑靴12对称布置在主梁25的左右两
侧，用于斜向上支撑在洞壁上；两个下撑靴18对称布置在主梁25的左右两侧，用于斜向下支撑在洞壁上。
55.本实施例中，滑套26和前支撑体11之间设有可伸缩的前防护罩13，滑套26和后支撑体17之间设有可伸缩的后防护罩16，前防护罩13和后防护罩16用于对主梁25的外表面进行防护，避免粉尘等杂质落在主梁25上，而影响滑套26在主梁25上滑动。
56.如图1和图2所示，滑套26的左右两侧分别设有刀臂21，刀臂21的下部连接有轮式刀盘20，轮式刀盘20的轴线沿左右方向延伸。其中，后支撑体17与刀臂21之间设有驱动缸22，驱动缸用于驱动滑套26、刀臂21以及轮式刀盘20一起在主梁25上滑动。在其他实施例中，驱动缸可以设置在前支撑体和刀臂之间。
57.如图1和图2所示，滑套26包括套本体32和设置在套本体32左右两侧的两个活动架15，套本体32沿前后方向导向滑动装配在主梁25上。
58.本实施例中，刀臂21与活动架15可拆的连接在一起。具体地，活动架15上设有竖向连接套14，刀臂21的上部处于竖向连接套14内，竖向连接套14上设有第一连接孔，刀臂21上设有第二连接孔，竖向连接套14和刀臂21通过插装在第一连接孔和第二连接孔内的连接销轴23连接在一起，以便于轮式刀盘20的拆装。其中，竖向连接套14能够在前后方向上对刀臂21进行限位，避免驱动缸22失效时，轮式刀盘20向后摆动而危害工作人员的人身安全。应当说明的是，竖向连接套14具有一定的强度，避免受到待切削岩石的反作用力时变形或损坏。
59.本实施例中，竖向连接套14沿前后方向间隔布置有两个，刀臂21的上部为叉臂结构，叉臂结构包括沿前后方向间隔布置的两个竖向插臂33，竖向插臂33与竖向连接套14一一对应，竖向插臂33在上下方向上导向滑动装配在竖向连接套14内，进一步保证刀臂21和竖向连接套14连接的稳定性。
60.如图2和图3所示，套本体32和相应活动架15之间设有横向伸缩缸24，横向伸缩缸24用于驱动活动架15相对于套本体32在左右方向上移动。
61.本实施例中，活动架15包括立板，立板的外侧设有上述的竖向连接套14，立板的内侧设有横向内套27，套本体32上设有横向外套31，横向内套27处于横向外套31内并与横向外套31导向配合，横向外套31用于引导活动架15在左右方向上移动。横向伸缩缸24设置在横向内套27内，横向伸缩缸24的一端铰接在活动架15的立板上，横向伸缩缸24的另一端铰接在套本体32上。其中，横向外套31构成横向导向结构。
62.本实施例中，横向内套27的外侧(剖面线处)和横向外套31的内侧(剖面线处)均设有耐磨层，以避免横向内套27和横向外套31磨损，而影响导向精度；其中，耐磨层通过螺钉固定，以便于更换时拆装。
63.本实施例中，横向外套31和横向内套27之间设有横向锁止件，横向锁止件用于在横向内套27滑动到位后将横向内套27与横向外套31锁止在一起。具体地，横向锁止件为锁止销轴28，横向内套27上设有内套锁止孔30，横向外套31上设有外套锁止孔，内套锁止孔30沿左右方向间隔布置有多个，锁止销轴28插装在对应的内套锁止孔30和外套锁止孔内，以将横向内套27与横向外套31锁止在一起。锁止销轴28不仅起到定位作用，而且利用其抗剪功能来降低横向伸缩缸24的承载力。
64.本实施例中，套本体32的左侧和右侧的上下两侧均设有两个横向伸缩缸24，以保证活动架15沿左右方向移动的稳定性。
65.如图3所示，横向外套31上设有注油孔29，通过注油孔29向横向内套27与横向外套31之间注入油脂，以利于横向内套27在横向外套31内滑动。
66.本实施例中，横向伸缩缸24为液压缸。
67.本实用新型的城门洞形隧道边角开挖设备的工作流程如下：
68.常规直线段开挖时，通过调节横向伸缩缸24，使轮式刀盘20达到指定开挖截面要求，之后利用锁止销轴28锁止活动架15；然后，将横向伸缩缸24调整为自由状态，轮式刀盘20开始开挖工作。当隧道的开挖断面尺寸变化时，将锁止销轴28拔出，并重新调节横向伸缩缸24，以将轮式刀盘20调整至新的开挖位置，以满足不同断面尺寸的开挖需求。
69.当隧道遇到左右小转弯过渡段施工时，将锁止销轴28拔出，利用横向伸缩缸24提供轮式刀盘20开挖的支撑力。当开挖设备工作时，滑套26沿着主梁25向前滑动，横向伸缩缸24能够根据受到的作用力进行伸缩调节，以防止轮式刀盘20在开挖时卡死，实现了轮式刀盘20在整个施工过程中的自适应连续可调，提高了设备的可靠性和施工质量。
70.本实用新型的城门洞形隧道边角开挖设备，根据开挖隧道直径的大小，通过调节横向伸缩缸，以对轮式刀盘左右开挖深度进行调整，满足不同断面尺寸的开挖需求，实现一机多用，降低了成本。而且，当轮式刀盘紧贴洞壁一侧的滚刀损坏或者刀盘内部零件损坏时，可以调节横向伸缩缸以将刀盘向隧道中心移动，从而将刀盘紧贴岩壁的一侧暴露出来，不仅方便边缘部位的滚刀检修、更换，而且可将刀盘的端盖打开，以对刀盘内部的零件进行检修、更换。
71.本实用新型城门洞形隧道边角开挖设备的实施例2：
72.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，横向导向结构为横向外套，活动架上设有横向内套，横向内套在左右方向上滑动装配在横向外套内，所述横向伸缩缸处于横向内套内。本实施例中，横向导向结构为横向导轨，横向导轨上设有沿左右方向延伸的t型槽，立板的内侧设有沿左右方向延伸的横向滑块，横向滑块与t型槽适配，其中，横向滑块在横向导轨上滑动到位后通过紧定螺钉固定。
73.本实用新型城门洞形隧道边角开挖设备的实施例3：
74.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，锁止件为锁止销轴，横向外套上设有外套锁止孔，横向内套上设有内套锁止孔，内套锁止孔沿左右方向间隔布置有多个，锁止销轴插装在对应的外套锁止孔和内套锁止孔内，以将横向内套与横向外套锁止在一起。本实施例中，锁止件为紧定螺钉，横向外套上设有螺纹孔，横向外套与横向内套通过紧定螺钉锁止在一起。
75.本实用新型城门洞形隧道边角开挖设备的实施例4：
76.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，套本体的左侧和右侧的上下两侧均设有所述的横向伸缩缸。本实施例中，套本体的左侧和右侧仅在上侧或下侧设置横向伸缩缸。
77.本实用新型城门洞形隧道边角开挖设备的实施例5：
78.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，活动架上设有竖向连接套，刀臂的上部处于竖向连接套内，竖向连接套上设有第一连接孔，刀臂上设有第二连接孔，竖向连接套和刀臂通过插装在第一连接孔和第二连接孔内的连接销轴连接在一起。本实施例中，活动架上设有沿上下方向延伸的t型槽，刀臂的上部设有沿上下方向延伸的凸起，该凸起与t型
槽适配，刀臂的上部通过紧定螺钉固定在活动架上。
79.本实用新型城门洞形隧道边角开挖设备的实施例6：
80.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，竖向连接套沿前后方向间隔布置有两个，刀臂的上部为叉臂结构，叉臂结构包括沿前后方向间隔布置的两个竖向插臂，竖向插臂与竖向连接套一一对应并处于相应竖向连接套内。本实施例中，竖向连接套设置有一个，刀臂的上部与竖向连接套适配，并通过连接销轴连接在竖向连接套内。
81.本实用新型掘进机的实施例：掘进机包括用于对圆形断面开挖的主机和用于对圆形下部两侧边角开挖的边角开挖设备，该边角开挖设备与上述城门洞形隧道边角开挖设备的实施例1至6中任一个所述的结构相同，在此不再赘述。
82.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。