一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备制造技术

本发明专利技术涉及一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备，属于山岭隧道掘进领域的施工设备，针对矿山法超欠挖情况较为严重，且在城市地下施工时，通常禁止使用钻爆方法，本发明专利技术包括多个钻进单元、活动展翼、回转减速箱、连杆机构、回转支撑组件、三角连接体、变幅机构、倾角油缸、涨紧机构和底盘；多个钻进单元均匀布置在活动展翼上，钻进单元的连接座与活动展翼的钻进单元连接座通过销轴连接，回转减速箱通过螺栓与活动展翼的减速箱连接座连接，回转减速箱由回转马达驱动，连杆机构与活动展翼连接，回转支撑组件与活动展翼和三角连接体连接，变幅机构与三角连接体以及底盘连接，倾角油缸与回转支撑组件连接以及三角连接体连接，涨紧机构与回转减速箱连接。本发明专利技术能准确打出隧道轮廓的外形，解决了超欠挖，且成本较掘进机大大降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种隧道掘进轮廓成形设备，特别是一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备。
技术介绍
地铁以及公路和铁路隧道的掘进工法常用的有两种:矿山法(钻爆法)和掘进机法。矿山法又分为传统矿山法和新奥法。传统矿山法超挖欠挖情况较为严重，新奥法通过毫秒爆破和光面爆破技术能够得到较好的隧道轮廓线。但是在城市地下施工时，通常禁止使用钻爆方法。掘进机法是针对城市地铁及其他禁止使用爆破方法进行施工的一种隧道掘进方法，此法采用的掘进机价格高昂，开挖直径和形状难以在施工中进行更改。非爆掘进方式除掘进机外，最常见的即为人工手持式薄壁金刚石钻头，这种方式开采掘进效率极低，人工工作量繁重，不适用于直径较大的隧道和地铁。
技术实现思路
针对上述隧道掘进方式和设备存在的不足，本专利技术主要提供一种隧道轮廓成形设备，从而避免矿山法造成的超挖欠挖情况；该设备可以变化直径从而能够模拟不同形状尺寸的隧道轮廓，其成本与掘进机相比亦大大降低。本专利技术所述问题是以下述技术方案实现的:一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备，包括多个钻进单元、活动展翼、回转减速箱、连杆机构、回转支撑组件、三角连接体、变幅机构、倾角油缸、涨紧机构和底盘；多个钻进单元均匀布置在活动展翼上，钻进单元的连接座与活动展翼的钻进单元连接座通过销轴连接，回转减速箱通过螺栓与活动展翼的减速箱连接座连接，回转减速箱由回转马达驱动，连杆机构与活动展翼连接，回转支撑组件与活动展翼和三角连接体连接，变幅机构与三角连接体以及底盘连接，倾角油缸与回转支撑组件连接以及三角连接体连接，涨紧机构与回转减速箱连接。优选的，活动展翼为一箱体结构，箱体上面为带弧度的弧形展板，钻进单元均匀布置在弧面上，钻进单元均布后的弧度与弧形展板弧度相同，活动展翼下面焊接多个连杆耳座，与连杆机构连接，弧形展板的弧板对应的圆心角为45度或者其他角度，弧形展板沿弧线布置两排钻进单元连杆耳座一，连杆耳座一分别与钻进单元的连接座销轴连接，使钻进单元均布后弧度与弧形展板弧度相同；箱体下方布置四个连杆耳座二，分别与内连杆组件和外连杆组件通过销轴连接，一组外连杆组件与一个活动展翼连接，另一组内连杆组件与另一个活动展翼连接，通过展翼油缸的伸缩，实现内外连杆组件做平行于回转支撑组件轴线的上下平移运动，进而实现所述的活动展翼的开合运动。优选的，回转减速箱通过螺栓与活动展翼的减速箱连接座连接，每个活动展翼上均匀布置至少两个回转减速箱，每个回转减速箱控制多组钻进单元回转，每个回转减速箱由一个回转马达驱动，减速箱内部通过齿轮传动进行一级减速，减速箱输出小皮带轮与大皮带轮之间传动产生二级减速，回转减速箱为一箱体，箱体上下为平面，箱体的一个侧面为弧面，弧度与活动展翼的弧形展板相同，箱体弧面相对的侧面是平面，平面侧面中部设有突出于平面侧面的柱形箱体，回转减速箱整体呈品字形，回转减速箱上下平面沿与弧形展板相同的弧度均布9个孔，其中5个间隔孔安装皮带轮轴，每两个皮带轮轴之间的孔安装过轮轴，皮带轮轴呈阶梯状，输出端安装小皮带轮，与大皮带轮通过皮带连接，皮带轮轴中段通过平键与二级齿轮连接，每组皮带轮轴之间布置一组过轮轴，过轮轴上布置同样尺寸的二级齿轮，从而实现输出轴转向与转速均相同；9个孔中心连线为一弧线，弧度与弧形展板(2-1)相同。优选的，连杆机构的连杆上端通过销轴与活动展翼的耳座连接，连杆下端通过销轴与内展翼座和外展翼座连接，连杆中间通过销轴与展翼油缸活塞杆连接，内展翼座和外展翼座与所述的回转支撑组件的动端连接盘组件前端面焊接，展翼油缸缸体通过销轴与动端连接盘组件前端面连接，回转支撑组件的静端连接盘组件通过销轴与所述的三角连接体连接。优选的，变幅机构由两变幅连杆和变幅油缸组成，两变幅连杆与三角连接体和底盘组成一平行四边形机构，变幅油缸活塞杆与三角连接体通过销轴连接，变幅油缸缸体与底盘连接。倾角油缸活塞杆与静端连接盘组件后端面下部通过销轴连接，倾角缸体缸体与三角连接体通过销轴连接；底盘组件包括履带底盘、驾驶室和发动机等组件，为前述工作部提供动力。优选的，钻进单元由金刚石薄壁钻头、动套组件、定套组件、大皮带轮、单定滑轮；驱动钎杆、动滑轮、进给油缸、连接座、双定滑轮、扶正座、定位尖组成，进给油缸活塞杆与动滑轮丝扣连接，动套组件一侧钢丝绳绕过双定滑轮和动滑轮固定，另一侧钢丝绳绕过单定滑轮和动滑轮固定，金刚石薄壁钻头的旋转由驱动钎杆驱动，驱动钎杆与定套组件中的旋转轴丝扣连接，而旋转轴通过平键与大皮带轮连接，通过皮带轮回转传递转速与扭矩。优选的，自涨紧机构由隔膜蓄能器、涨紧油缸、外连管组件、连接板、上接头、中心杆、滑动块、连接键、锥体、弹簧、下接头组成，中心杆与涨紧油缸活塞杆丝扣连接，除隔膜蓄能器、涨紧油缸、外连管组件外，其余组件为膨胀锥头组件，上接头上端与外连管组件丝扣连接；上接头下端与锥体丝扣连接，滑动块通过连接键与中心杆连接，滑动块在锥体上滑动，锥体与下接头丝扣连接，弹簧位于中心杆下平面与下接头上平面之间。本专利技术所述的活动展翼与连杆机构及展翼座组成平行四边形机构，通过展翼油缸的伸缩实现活动展翼平行于回转支撑轴线的开合，从而可以适应不同尺寸的隧道轮廓，活动展翼的弧板直径与隧道上部拱形直径相同时，均布在弧板上的钻进单元钻出的轮廓与隧道设计拱形完全一致，隧道拱形直径与弧板直径不同时，可以通过模拟近似得到隧道轮廓线；所述活动展翼弧板对应中心角度为45°，隧道拱形为半圆形，两组活动展翼通过回转支撑组件的回转改变在圆周方向的位置，回转4次可以钻出隧道上部拱形轮廓，隧道下部两侧边线，可以通过变幅机构的上下移动，以弧线近似模拟出直线。本专利技术所述的带弧面的活动展翼可以同时均布多个钻进单元，可以同时开合亦可单独开合，可以沿圆周回转亦可上下移动，多组钻进单元同时钻进效率大大提高，可以准确切割出隧道轮廓线，解决了爆破法难以避免的超挖欠挖难题，与掘进机相比成本大大降低，且可适用于不同尺寸规格的隧道。【附图说明】图1是本专利技术所述的一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备两活动展翼一开一闭结构侧视图a，正视图b ；图2是本专利技术所述的一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备两活动展翼均闭合结构侧视图a，正视图b ；图3是本专利技术所述的一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备两活动展翼均打开结构侧视图a，正视图b ；图4是本专利技术所述的一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备前端工作部旋转90°结构侧视图a，正视图b ；图5是本专利技术所述的一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备前端工作部上倾结构侧视图a，正视图b ；图6是本专利技术所述的一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备前端工作部下倾结构侧视图a，正视图b ；图7是图1中的I号组件钻进单元结构正视图a，左视图b，俯视图C，俯视图A-A剖视图d ；图8是图1中2号组件活动展翼结构右视图a，正视图b，左视图C，俯视图d ；图9是图1中3号组件减速箱结构主视图a，主视图A-A剖面图b，俯视图d，图b的B-B剖面图e，图e的C-C剖面图c ；图10是图1中4号组件变幅回转展翼组件结构右视图a，主视图b，左视图C，俯视图d ；图11中图1中9号组件自涨紧机构结构主视图a，图a的B-B剖面图b，图a的A-A剖面图C，图c的C-C剖面图d ；图中各标号清单为:1、钻进单元；1_1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道掘进可变径多头轮廓成形设备，其特征是：包括多个钻进单元(1)、活动展翼(2)、回转减速箱(3)、连杆机构(4)、回转支撑组件(5)、三角连接体(6)、变幅机构(7)、倾角油缸(8)、涨紧机构(9)和底盘(10)；所述的多个钻进单元(1)均匀布置在活动展翼(2)上，钻进单元(1)的连接座(1‑9)与活动展翼(2)的钻进单元连接座(2‑2)通过销轴连接，所述的回转减速箱(3)通过螺栓与活动展翼(2)的减速箱连接座(2‑5)连接，回转减速箱(3)由回转马达驱动，所述的连杆机构(4)与活动展翼(2)连接，所述的回转支撑组件(5)与活动展翼(2)和三角连接体(6)连接，变幅机构(7)与三角连接体(6)以及底盘(10)连接，倾角油缸(8)与回转支撑组件(5)连接以及三角连接体(6)连接，涨紧机构(9)与回转减速箱(3)连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋刚，童品正，王占军，崔淑英，邵玉涛，
申请(专利权)人：地质矿产廊坊聚力岩土工程科技开发公司，天津中隧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13