CN108999614B - 隧道挖掘中凸起的基岩破碎装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隧道挖掘中凸起的基岩破碎装置,属于机械领域,包括行走机构、旋转机构、举升机构、切割机构及破碎机构,将岩石切割后通过风镐破碎,破碎速度快,缩短工期,对于隧道四周不同方向的基岩都可以很方便的进行破岩,减小对盾构机的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道挖掘中凸起的基岩破碎装置,属于机械领域。
背景技术
在隧道开挖过程中,经常遇见孤石和基岩突起问题,在利用盾构掘进时孤石和突起的基岩对盾构机的钻头、刀盘和刀具的损坏非常严重,严重影响施工进度、大幅增加工程成本。因此,合理处理隧道开挖过程中遇见的孤石和突起的基岩,对工程的顺利进行和节约工程成本具有重要意义。
目前处理孤石和突起的基岩的方法主要有:一是在盾构掘进过程中对孤石和突起的基岩进行处理,如使用盾构直接切削孤石和突起的基岩、洞内***孤石和突起的基岩或洞内液压劈裂机处理孤石和突起的基岩;二是在盾构施工前对孤石和突起的基岩进行预处理,如采用人工挖孔桩挖除孤石和突起的基岩、岩石表面钻孔然后使用液压岩石破开机将基岩撑开、地面钻孔***孤石和突起的基岩、使用破石膨胀剂胀裂凸起的基岩等。
上述几种方式都能达到破石的效果,但是在隧道挖掘中,无法预知基岩埋藏在地面内的深度,所以将基岩整个挖起来不现实;液压岩石破开机破开效果较好,但是对于隧道顶部的基岩,液压岩石破开机很难固定;***破石的方式在隧道内有一定的危险性,跌落的岩石可能会砸伤工人,并且***巨大的冲击力会隧道上部岩层结构,有坍塌风险;膨胀剂安全可靠,但是破岩时间较长,会影响隧道开挖工期。
发明内容
根据以上现有技术中的不足,本发明要解决的技术问题是:提供一种隧道挖掘中凸起的基岩破碎装置,将岩石切割后通过风镐破碎,破碎速度快,缩短工期,对于隧道四周不同方向的基岩都可以很方便的进行破岩,减小对盾构机的损伤。
本发明所述的隧道挖掘中凸起的基岩破碎装置,包括行走机构、旋转机构、举升机构、切割机构及破碎机构;
所述的举升机构包括大臂,大臂上固定第一旋转组件,第一旋转组件上分别固定主臂和副臂,主臂上铰接第一小臂,第一小臂上铰接切割机构;副臂上铰接第二小臂,第二小臂上铰接破碎机构;
所述的第一旋转组件包括壳体,壳体上下两端分别设置上通孔和下通孔,上通孔和下通孔同轴,壳体内设置转轴,转轴穿过上通孔和下通孔,转轴上同轴固定大齿轮,大齿轮位于壳体内,壳体上对应大齿轮的位置设置开口,小齿轮穿过开口与大齿轮啮合,壳体上固定旋转电机,旋转电机转轴上固定小齿轮,转轴上端固定安装盘,安装盘上分别固定安装主臂和副臂。
开口两侧固定轴座,旋转电机转轴安装在轴座上,小齿轮位于两个轴座之间,当小齿轮带动大齿轮转动时,大齿轮会对小齿轮有一个反作用力,轴座对于旋转电机转轴有支撑作用,避免旋转电机受力而损坏。
转轴上分别套有上限位环和下限位环,上限位环和下限位环分别位于上通孔的两侧,上限位环和下限位环分别固定在转轴上,这样即将转轴的位置固定,防止转轴在壳体内轴向移动。
转轴尾端设置螺纹,转轴尾端通过螺纹配合螺母,螺母与壳体之间设置垫圈,垫圈为聚四氟乙烯垫圈,高强度,无污染,无油润滑,耐温防腐,垫圈起到润滑作用,螺母防止转轴脱出。
所述的切割机构包括第二旋转组件,第二旋转组件与第一旋转组件结构相同,第二旋转组件的壳体铰接在第二小臂上,第二旋转组件的转轴端部固定两夹板,两夹板之间通过轴安装锯片,夹板上固定切割电机,切割电机通过锥齿轮与轴传动连接,锯片可以对岩石进行切割,锯片锯齿处横截面呈楔形,用于将岩石切割出外宽内窄的缝隙。
所述的破碎机构为风镐破碎机,镐钎工作端横截面呈楔形,用于伸入缝隙后将岩石撑开,用于破碎岩石。
旋转机构、行走机构均使用的是现有的旋转机构及行走机构(比如挖掘机),为现有技术,本发明中不作赘述。
旋转机构与大臂之间、主臂与第一小臂之间、副臂与第二小臂之间、破碎机构与第一小臂之间、切割机构与第二小臂之间均通过液压缸连接和驱动,与现有挖掘机的动臂类似。
工作原理及过程:
一、通过行走机构行走至孤石或突出的基岩位置,将风镐破碎机收回至大臂下方,通过控制液压缸的伸缩控制大臂和第一小臂的伸展,第一旋转电机带动小齿轮转动,小齿轮带动大齿轮转动,大齿轮带动转轴转动,转轴带动安装盘转动,第一旋转组件带动副臂转动,第二旋转组件带动锯片转动,直至锯片到达岩石切割部位,切割电机工作,带动锯片对岩石进行切割;
二、锯片在岩石上切割出缝隙后,将切割机构收回,各液压缸、第一旋转组件、第二旋转组件协调工作,使得风镐破碎机的镐钎伸入缝隙进行破石。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是:
本发明所述的隧道挖掘中凸起的基岩破碎装置,首先对岩石进行切割,然后通过破碎装置进行破岩。由于岩石表面坚硬,风镐在冲击时,很难找到着力点,风镐的镐钎做冲击动作,很容易在岩石表面偏移,无法破碎岩石,因此单纯靠风镐破岩难度大,通过锯片在岩石上锯出缝隙,镐钎***缝隙处,镐钎在冲击时,镐钎端部不会脱离缝隙,因此镐钎不会发生偏移,降低了破岩难度。同时,缝隙还对岩石的破裂起到导向作用,一定程度上可以通过切割缝隙来引导岩石的破裂方向,使得破裂方向可控。本申请具有旋转机构、第一旋转组件以及第二旋转组件,可在任意维度旋转,非常适合在隧道内破岩。具有行走机构,并且破岩过程安全可靠,机动灵活,减小对盾构机的损伤。
附图说明
图1是本发明实施例示意图;
图2是图1所示实施例第一旋转组件的结构示意图;
图3是图1所示实施例切割机构的结构示意图;
图4是图2所示实施例的第一旋转组件的A-A截面示意图;
图5是图1所示实施例破碎机构5镐钎的主视图;
图6是图5所示实施例的左视图。
图中:1、行走机构;2、旋转机构;3、大臂;4、切割机构;5、破碎机构;6、第一旋转组件;7、主臂;8、第一小臂;9、第二小臂;10、副臂;
6-1、安装盘;6-2、上限位环;6-3、上通孔;6-4、下限位环;6-5、壳体;6-6、开口;6-7、轴座;6-8、小齿轮;6-9、旋转电机;6-10、转轴;6-11、大齿轮;6-12、下通孔;6-13、垫圈;6-14、螺母;
4-1、夹板;4-2、切割电机;4-3、锥齿轮;4-4、锯片。
如图1-图6所示,本发明所述的隧道挖掘中凸起的基岩破碎装置,包括行走机构1、旋转机构2、举升机构、切割机构4及破碎机构5;
所述的举升机构包括大臂3,大臂3上固定第一旋转组件6,第一旋转组件6上分别固定主臂7和副臂10,主臂7上铰接第一小臂8,第一小臂8上铰接切割机构4;副臂10上铰接第二小臂9,第二小臂9上铰接破碎机构5;
所述的第一旋转组件6包括壳体6-5,壳体6-5上下两端分别设置上通孔6-3和下通孔6-12,上通孔6-3和下通孔6-12同轴,壳体6-5内设置转轴6-10,转轴6-10穿过上通孔6-3和下通孔6-12,转轴6-10上同轴固定大齿轮6-11,大齿轮6-11位于壳体6-5内,壳体6-5上对应大齿轮6-11的位置设置开口6-6,小齿轮6-8穿过开口6-6与大齿轮6-11啮合,壳体6-5上固定旋转电机6-9,旋转电机6-9转轴上固定小齿轮6-8,转轴6-10上端固定安装盘6-1,安装盘6-1上分别固定安装主臂7和副臂10。
开口6-6两侧固定轴座6-7,旋转电机6-9转轴6-10安装在轴座6-7上,小齿轮6-8位于两个轴座6-7之间,当小齿轮6-8带动大齿轮6-11转动时,大齿轮6-11会对小齿轮6-8有一个反作用力,轴座6-7对于旋转电机6-9转轴6-10有支撑作用,避免旋转电机6-9受力而损坏。
转轴6-10上分别套有上限位环6-2和下限位环6-4,上限位环6-2和下限位环6-4分别位于上通孔6-3的两侧,上限位环6-2和下限位环6-4分别固定在转轴6-10上,这样即将转轴6-10的位置固定,防止转轴6-10在壳体6-5内轴向移动。
转轴6-10尾端设置螺纹,转轴6-10尾端通过螺纹配合螺母6-14,螺母6-14与壳体6-5之间设置垫圈6-13,垫圈6-13为聚四氟乙烯垫圈6-13,高强度,无污染,无油润滑,耐温防腐,垫圈6-13起到润滑作用,螺母6-14防止转轴6-10脱出。
所述的切割机构4包括第二旋转组件,第二旋转组件与第一旋转组件6结构相同,第二旋转组件的壳体6-5铰接在第二小臂9上,第二旋转组件的转轴6-10端部固定两夹板4-1,两夹板4-1之间通过轴安装锯片4-4,夹板4-1上固定切割电机4-2,切割电机4-2通过锥齿轮4-3与轴传动连接,锯片4-4可以对岩石进行切割,锯片4-4边缘横截面呈楔形,用于将基岩锯出开口大里面小的切割口。
所述的破碎机构5为风镐破碎机,用于破碎岩石,其镐钎横截面呈楔形,用于将镐钎伸入锯片4-4锯出的切割口,将基岩撑开。
旋转机构2、行走机构1均使用的是现有的旋转机构2及行走机构1(比如挖掘机),为现有技术,本发明中不作赘述。
旋转机构2与大臂3之间、主臂7与第一小臂8之间、副臂10与第二小臂9之间、破碎机构5与第一小臂8之间、切割机构4与第二小臂9之间均通过液压缸连接和驱动,与现有挖掘机的动臂类似。
工作原理及过程:
一、通过行走机构1行走至孤石或突出的基岩位置,将风镐破碎机收回至大臂3下方,通过控制液压缸的伸缩控制大臂3和第一小臂8的伸展,第一旋转电机6-9带动小齿轮6-8转动,小齿轮6-8带动大齿轮6-11转动,大齿轮6-11带动转轴6-10转动,转轴6-10带动安装盘6-1转动,第一旋转组件6带动副臂10转动,第二旋转组件带动锯片转动,直至锯片到达岩石切割部位,切割电机工作,带动锯片对岩石进行切割;
二、锯片在岩石上切割出缝隙后,将切割机构4收回,各液压缸、第一旋转组件6、第二旋转组件协调工作,使得风镐破碎机的镐钎伸入缝隙将岩石撑开,进行破石。
Claims (2)
1.一种隧道挖掘中凸起的基岩破碎装置,其特征在于:包括行走机构(1)、旋转机构(2)、举升机构、切割机构(4)及破碎机构(5);
所述举升机构包括大臂(3),大臂(3)上固定第一旋转组件(6),第一旋转组件(6)上分别固定主臂(7)和副臂(10),主臂(7)上铰接第一小臂(8),第一小臂(8)上铰接切割机构(4);副臂(10)上铰接第二小臂(9),第二小臂(9)上铰接破碎机构(5);
所述第一旋转组件(6)包括壳体(6-5),壳体(6-5)上下两端分别设置上通孔(6-3)和下通孔(6-12),上通孔(6-3)和下通孔(6-12)同轴,壳体(6-5)内设置转轴(6-10),转轴(6-10)穿过上通孔(6-3)和下通孔(6-12),转轴(6-10)上同轴固定大齿轮(6-11),大齿轮(6-11)位于壳体(6-5)内,壳体(6-5)上对应大齿轮(6-11)的位置设置开口(6-6),小齿轮(6-8)穿过开口(6-6)与大齿轮(6-11)啮合,壳体(6-5)上固定旋转电机(6-9),旋转电机转轴上固定小齿轮(6-8),转轴(6-10)上端固定安装盘(6-1),安装盘(6-1)上分别固定安装主臂(7)和副臂(10);
开口(6-6)两侧固定轴座(6-7),旋转电机转轴安装在轴座(6-7)上,小齿轮(6-8)位于两个轴座(6-7)之间,当小齿轮(6-8)带动大齿轮(6-11)转动时,大齿轮(6-11)会对小齿轮(6-8)有一个反作用力,轴座(6-7)对于旋转电机转轴有支撑作用,避免旋转电机(6-9)受力而损坏;
转轴(6-10)上分别套有上限位环(6-2)和下限位环(6-4),上限位环(6-2)和下限位环(6-4)分别位于上通孔(6-3)的两侧,上限位环(6-2)和下限位环(6-4)分别固定在转轴(6-10)上,这样即将转轴(6-10)的位置固定,防止转轴(6-10)在壳体(6-5)内轴向移动;
转轴(6-10)尾端设置螺纹,转轴(6-10)尾端通过螺纹配合螺母(6-14),螺母(6-14)与壳体(6-5)之间设置垫圈(6-13),垫圈(6-13)为聚四氟乙烯垫圈,垫圈(6-13)起到润滑作用,螺母(6-14)防止转轴(6-10)脱出;
所述切割机构(4)包括第二旋转组件,第二旋转组件与第一旋转组件(6)结构相同,第二旋转组件的壳体铰接在第二小臂(9)上,第二旋转组件的转轴端部固定两夹板(4-1),两夹板(4-1)之间通过轴安装锯片(4-4),夹板(4-1)上固定切割电机(4-2),切割电机(4-2)通过锥齿轮(4-3)与轴传动连接,锯片(4-4)对岩石进行切割,锯片(4-4)边缘横截面呈楔形,用于将基岩锯出开口大里面小的切割口;
所述破碎机构(5)为风镐破碎机,用于破碎岩石,其镐钎横截面呈楔形,用于将镐钎伸入锯片(4-4)锯出的切割口,将基岩撑开。
2.根据权利要求1所述隧道挖掘中凸起的基岩破碎装置,其工作方法是:
一、通过行走机构(1)行走至孤石或突出的基岩位置,将风镐破碎机收回至大臂(3)下方,通过控制液压缸的伸缩控制大臂(3)和第一小臂(8)的伸展,旋转电机(6-9)带动小齿轮(6-8)转动,小齿轮(6-8)带动大齿轮(6-11)转动,大齿轮(6-11)带动转轴(6-10)转动,转轴(6-10)带动安装盘(6-1)转动,第一旋转组件(6)带动副臂(10)转动,第二旋转组件带动锯片转动,直至锯片到达岩石切割部位,切割电机工作,带动锯片对岩石进行切割;
二、锯片在岩石上切割出缝隙后,将切割机构(4)收回,各液压缸、第一旋转组件(6)、第二旋转组件协调工作,使得风镐破碎机的镐钎伸入缝隙将岩石撑开,进行破石。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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