【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，適用于各種復(fù)雜地層，包括堅硬的互層、礫層等復(fù)雜地層的高效掘進，屬于盾構(gòu)機設(shè)備領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、盾構(gòu)法隧道施工具有許多優(yōu)點，?施工不受地面自然條件的影響，地面人文自然景觀受到良好的保護，周圍環(huán)境不受盾構(gòu)施工干擾。現(xiàn)有盾構(gòu)機在松軟地層中，開挖埋置深度較大的長距離、大直徑隧道，具有經(jīng)濟、技術(shù)、安全、軍事等方面的優(yōu)越性。在許多重大工程中盾構(gòu)機得到了廣泛應(yīng)用。作為現(xiàn)有盾構(gòu)機的技術(shù)發(fā)展代表性的全封閉式盾構(gòu)機，包括泥水加壓平衡盾構(gòu)機和土壓平衡盾構(gòu)機：
2、泥水加壓平衡盾構(gòu)由盾殼、開挖機構(gòu)、推進機構(gòu)、送排泥漿機構(gòu)、拼裝機構(gòu)及附屬裝置組成，也是目前各種盾構(gòu)中最復(fù)雜、價格最貴的一種。但其適用范圍較大，多用于含水率高的軟弱土質(zhì)中，是一種低沉降、較安全的施工機械，對穩(wěn)定的地層優(yōu)點尤為明顯，其工作效率要高于土壓平衡盾構(gòu)機。
3、土壓平衡盾構(gòu)是在泥水加壓盾新型盾構(gòu)。通過對土壓管理，保持土壓或土碴量的相對平衡與穩(wěn)定來進行工作。廣泛適用于對沖積粘土、洪積粘土砂質(zhì)土、砂、砂礫、卵石等地質(zhì)的施工。
4、泥水加壓盾構(gòu)機最初是在沖積粘土、洪積粘土交錯出現(xiàn)的特殊地層中使用，由于泥水對穩(wěn)定開挖面的作用明顯，因此在軟弱的淤泥質(zhì)土層、砂礫層、卵石、砂礫層、砂礫和堅硬的互層等地層中均適用。
5、但本申請專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有盾構(gòu)機普遍至少存在進入微風(fēng)化、弱風(fēng)化硬巖層等復(fù)雜地層中掘進困難，存在刀具磨損快，換刀頻繁，巖石渣粉容易將滾刀裹住，使之不能滾動，導(dǎo)致刀具偏磨，盾體卡殼，故障率高、效率低、
6、針對上述問題，本申請通過對盾構(gòu)機刀盤掘進裝置的創(chuàng)新改進，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)-沖擊掘進機制，解決盾構(gòu)機在堅硬巖層掘進效率低刀具磨損大施工成本高的問題。與此同時，本申請技術(shù)還通過適時更換高頻沖擊-回轉(zhuǎn)裝置的鉆頭及其刀齒類型，及刀盤上布置的輔助刀具，能夠應(yīng)對各種不同復(fù)雜地層，優(yōu)化掘進效率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有盾構(gòu)機技術(shù)在微風(fēng)化和弱風(fēng)化巖層、堅硬的互層、礫層等復(fù)雜地層掘進效率低，刀具磨損嚴重以至卡盾無法進尺的缺點，提供一種掘進機制更加合理的回轉(zhuǎn)-沖擊組合掘進式盾構(gòu)機。
2、本申請?zhí)峁┝艘环N沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，至少包括控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、盾構(gòu)殼、推進油缸、刀盤、管片安裝機、注漿設(shè)備及出渣輸送機；其特征在于：所述刀盤上安裝有一組高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置，所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置包括回轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置、高頻沖擊裝置以及在緩沖裝置支撐下彈性浮動的傳動鉆桿和鉆頭；所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置的鉆頭在所述回轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置驅(qū)動下自轉(zhuǎn)的同時隨同刀盤公轉(zhuǎn)；所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置通過多路旋轉(zhuǎn)密封接頭與固定設(shè)置于盾構(gòu)機的支承環(huán)內(nèi)的液壓動力系統(tǒng)相連接。刀盤掘進面上,除高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置的鉆頭以外,適當布置有進料槽開口及輔助刀具包括刮刀、滾刀等。
3、作為優(yōu)選，所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置還包括固定安裝于所述刀盤上的外筒體和以滾動軸承、推力軸承與所述外筒體連接的旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒；所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒內(nèi)固定設(shè)置有所述高頻沖擊裝置以及在緩沖裝置支撐下彈性浮動狀態(tài)的傳動鉆桿和鉆頭，所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒與所述回轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置傳動連接。
4、作為優(yōu)選，所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置的外筒體通過連接件固定安裝于盾構(gòu)機的刀盤面板內(nèi)側(cè)。可以從刀盤內(nèi)側(cè)拆卸,以便通過更換不同類型鉆頭和相應(yīng)的刀齒,以及在刀盤布置的輔助刀具,以針對包括硬巖、軟土等各種不同地層,優(yōu)化掘進效率。
5、作為優(yōu)選，所述回轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置為回轉(zhuǎn)液壓馬達，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達的底座固定安裝于所述外筒體端部，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達的輸出軸通過花鍵或法蘭連接所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒以驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)；
6、所述傳動鉆桿的頂部安裝有沖擊帽，所述高頻沖擊裝置固定安裝于所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒端部，所述高頻沖擊裝置的釬桿抵在所述沖擊帽頂端；
7、所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒還包括內(nèi)筒芯，所述內(nèi)筒芯包括與旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒固定連接的前箱體及與所述前箱體固定連接后箱體，所述前箱體內(nèi)設(shè)置多邊形槽孔，所述傳動鉆桿設(shè)置有與所述多邊形槽孔嚙合的多邊形柱體段，內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時驅(qū)動鉆桿旋轉(zhuǎn)；
8、所述緩沖裝置設(shè)置于所述后箱體內(nèi)，且所述多邊形槽孔與鉆桿多邊形柱體段之間的間隙空間大于所述緩沖裝置的伸縮變形的幅度,亦即鉆桿在沖擊作用下移動的幅度；所述外筒體和旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒前、后端的滾動軸承外均安裝軸承端蓋。
9、所述緩沖裝置為套設(shè)于所述傳動鉆桿上的兩種不同彈性模量的彈簧疊放構(gòu)成，包括鋼絲彈簧和蝶形彈簧；所述鋼絲彈簧通過隔圈抵接于所述沖擊帽,所述碟形彈簧通過隔圈抵接在所述前箱體的臺階上；
10、所述的高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置還包括前密封端蓋，所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒與所述內(nèi)筒芯通過所述前密封端蓋及緊固件固定連接；所述外筒體下部是漏空框架式結(jié)構(gòu)以便于鉆頭排渣。
11、作為優(yōu)選，所述高頻沖擊裝置的壓力油管通道為穿過所述回轉(zhuǎn)液壓馬達及其輸出軸內(nèi)部的雙層空心管道的內(nèi)管，所述雙層空心管道的外管為回轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置的輸油管道；在所述回轉(zhuǎn)液壓馬達的注油端口安裝所述多通道旋轉(zhuǎn)密封接頭。
12、作為優(yōu)選，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達設(shè)置于所述傳動鉆桿一側(cè)，且通過直齒齒輪與傳動鉆桿連接，所述傳動鉆桿頂端通過沖擊帽與高頻沖擊裝置的釬桿抵接。
13、作為優(yōu)選，所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置的鉆頭采用變螺距螺紋與傳動鉆桿連接,所述傳動鉆桿前端直徑放大并以固緊螺帽加強鉆頭側(cè)向的穩(wěn)定性，所述鉆頭的底部與側(cè)面以圓弧曲線過渡連接,所述鉆頭前端凸出于所述刀盤掘進面。?鉆頭隨同盾構(gòu)機刀盤旋公轉(zhuǎn)時,橫向移動與巖土表面產(chǎn)生橫向接觸，通過圓弧面刀齒側(cè)向的沖擊銑削巖石,減小巖石對鉆頭橫向移動的阻力。
14、作為優(yōu)選,所述刀盤動力系統(tǒng)的主驅(qū)動裝置采用低轉(zhuǎn)速大扭矩液壓馬達,其輸出軸與刀盤支承架大軸以花鍵連接直接驅(qū)動刀盤旋轉(zhuǎn)。省去減速齒輪箱的過渡環(huán)節(jié),使主驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)簡化,減少維護工作量。由于本申請以一組高頻-沖擊回轉(zhuǎn)裝置沖擊破碎巖土及其協(xié)同回轉(zhuǎn),從這兩個方面均大大減小了盾構(gòu)機刀盤主驅(qū)動的回轉(zhuǎn)扭矩負載.為主驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)簡化創(chuàng)造了條件,同時應(yīng)對硬巖地層的工況下,也減小了盾構(gòu)機推動油缸推進力的負載要求及刀具的磨耗。
15、作為優(yōu)選，在所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置的旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒頂端與外筒體頂之間設(shè)置柱塞油缸和壓力傳感受器。適時調(diào)整油壓,通過內(nèi)筒箱體及鉆桿傳遞,適時對鉆頭施加鉆壓,與此同時,刀盤在推進油缸推動下,控制刀盤掘進面的壓力平衡,本申請技術(shù)的自動控制及操作系統(tǒng)依據(jù)不同地層,綜合掘進面的相關(guān)壓力參數(shù),調(diào)整推進力和高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置鉆頭的合理鉆壓。優(yōu)化掘進效率,減小刀齒磨耗。
16、本申請實施例中提供的技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：
17、1）、本申請以高頻沖擊應(yīng)對堅硬巖石，通過刀齒與硬巖石的瞬間接觸，?作用時間極短，可以使接觸應(yīng)力放大許多倍，能夠解決堅硬巖地層的高效掘進。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進所需的軸向壓力較小，轉(zhuǎn)速也低，對刀齒的磨損小，試本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，至少包括控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、盾構(gòu)殼、推進油缸、刀盤（1）、管片安裝機、注漿設(shè)備及出渣輸送機；其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機,其特征在于：所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置還包括固定安裝于所述刀盤（1）上的外筒體（9）和以滾動軸承（10）、推力軸承（11）與所述外筒體（9）連接的旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒（12）；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機,其特征在于：所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置的外筒體（9）通過連接件固定安裝于盾構(gòu)機的刀盤面板內(nèi)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，其特征在于：所述回轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置（2）為回轉(zhuǎn)液壓馬達，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達的底座固定安裝于所述外筒體（9）端部，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達的輸出軸通過花鍵或法蘭連接所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒（12）以驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒（12）旋轉(zhuǎn)；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置，其特征在于：所述緩沖裝置（4）為套設(shè)于所述傳動鉆桿上的兩種不同彈性模量的彈簧疊放構(gòu)成，包括鋼絲彈簧（4-1）和蝶形彈簧（4-2）；所述鋼絲彈簧（4-1）通過隔
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，其特征在于：所述高頻沖擊裝置（3）的壓力油管通道為穿過所述回轉(zhuǎn)液壓馬達及其輸出軸內(nèi)部的雙層空心管道的內(nèi)管，所述雙層空心管道的外管為回轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置的輸油管道；在所述回轉(zhuǎn)液壓馬達的注油端口安裝所述多通道旋轉(zhuǎn)密封接頭（7）。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，其特征在于：所述回轉(zhuǎn)液壓馬達設(shè)置于所述傳動鉆桿一側(cè)，且通過直齒齒輪與傳動鉆桿連接，所述傳動鉆桿頂端通過沖擊帽與高頻沖擊裝置的釬桿抵接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，其特征在于：所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置的鉆頭采用變螺距螺紋與傳動鉆桿連接,所述傳動鉆桿前端直徑放大并以固緊螺帽加強鉆頭側(cè)向的穩(wěn)定性，所述鉆頭的底部與側(cè)面以圓弧曲線過渡連接,所述鉆頭前端凸出于所述刀盤掘進面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，其特征在于：所述動力系統(tǒng)的主驅(qū)動裝置采用低轉(zhuǎn)速大扭矩液壓馬達,其輸出軸與刀盤支承架大軸通過花鍵連接直接驅(qū)動刀盤旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，其特征在于：在所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置的旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒頂端與外筒體頂之間設(shè)置所述柱塞油缸和壓力傳感受器，通過自動控制及操作系統(tǒng),綜合掘進面的地質(zhì)條件和相關(guān)壓力參數(shù),調(diào)整所述柱塞油缸的壓力以保持鉆頭的合理鉆壓。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，至少包括控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、盾構(gòu)殼、推進油缸、刀盤（1）、管片安裝機、注漿設(shè)備及出渣輸送機；其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機,其特征在于：所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置還包括固定安裝于所述刀盤（1）上的外筒體（9）和以滾動軸承（10）、推力軸承（11）與所述外筒體（9）連接的旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒（12）；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機,其特征在于：所述高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置的外筒體（9）通過連接件固定安裝于盾構(gòu)機的刀盤面板內(nèi)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊回轉(zhuǎn)掘進式盾構(gòu)機，其特征在于：所述回轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置（2）為回轉(zhuǎn)液壓馬達，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達的底座固定安裝于所述外筒體（9）端部，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達的輸出軸通過花鍵或法蘭連接所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒（12）以驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒（12）旋轉(zhuǎn)；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻沖擊-回轉(zhuǎn)銑削裝置，其特征在于：所述緩沖裝置（4）為套設(shè)于所述傳動鉆桿上的兩種不同彈性模量的彈簧疊放構(gòu)成，包括鋼絲彈簧（4-1）和蝶形彈簧（4-2）；所述鋼絲彈簧（4-1）通過隔圈抵接于所述沖擊帽（5-2）,所述碟形彈簧（4-2）通過隔圈抵接在所述前箱體（13-1）的臺階上；
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊回轉(zhuǎn)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉農(nóng)，陸毅，熊昇，
申請(專利權(quán))人：項棟才，
類型：發(fā)明
國別省市：
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