CN113338975B - 一种冲击式可转弯掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲击式可转弯掘进机，属于掘进机设备技术领域，包括设置在掘进机前端的掘进头、主机体、与掘进头相连接的动力传输架、设置在动力传输架与主体机之间的转动臂、设置在主体机前后两侧的两个支护板、设置在主机体底部的转动走行部和设置在转动走行部两侧的三排支撑走行部。本发明的掘进头能够将对前方的岩石进行切割，将切割碎的岩石和泥土通过掘进头挤压并将其运送到掘进机后方；通过转动臂、转向液压缸和转动走行部的配合使掘进机能够转弯；支护板在掘进机行进过程中能够更好的贴紧隧道壁面；支撑走行部在掘进机进行俯仰行进时可以通过内置液压装置调节三排支撑走行部各自的高度来完成俯仰工作。

Description

一种冲击式可转弯掘进机

技术领域

本发明涉及掘进机设备技术领域，尤其是一种冲击式可转弯掘进机。

背景技术

目前，掘进机被广泛应用于煤矿巷道、山体隧洞、地铁隧道等地下空间施工领域。掘进机主要由与回转台铰接的截割装置、行走机构、本体架等组成；但由于结构设计问题一直使掘进机不能有效实现转弯、俯仰等行进目的，且破岩效率底。

针对已经公开的专利号CN112682057A的一种适用于极硬岩地层下的掘进机刀盘是将刀盘分为外圈和内圈刀盘，依靠旋转钻削切割来进行破岩；专利号CN112012760A的一种冲击破岩刀盘结构设置可伸缩盘体，通过轴向往复进给来实现破岩；上述专利公开的技术破岩功能效率低，且结构功能相对单一。

因此有必要设计一种冲击式可转弯掘进机装置。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种冲击式可转弯掘进机，结构简单，可以实现掘进机转弯等功能以提高掘进效率、节约时间和人力成本且有效保护工人安全。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种冲击式可转弯掘进机，包括设置在掘进机前端的掘进头、主机体、与掘进头相连接的动力传输架、设置在动力传输架与主体机之间的转动臂、设置在主体机前后两侧的两个支护板、设置在主机体底部的转动走行部和设置在转动走行部两侧的三排支撑走行部；

在掘进机工作时，设置在动力传输架上的动力电机驱动掘进头旋转，掘进头对前方的岩石进行切割并将切割碎的岩石和泥土挤压，挤压后的岩石和泥土经过设置在掘进机内部的排渣通道运送到掘进机的后端；

在需要掘进机转弯时，所述转动臂通过转向液压缸驱动实现掘进头和动力传输架的转向，之后通过转动走行部的转动使主机体进行转动；

在掘进机进行俯仰行进时，所述支撑走行部能够调节三排各自的高度来完成俯仰工作；

所述支护板在掘进机行进过程中通过三个液压缸协调工作来让支护板更好的贴紧隧道壁面。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述掘进头包括内部为镂空结构的六瓣形主刀头、设置在主刀头中间位置的冲头、设置在冲头外侧的冲头保护罩、设置在各瓣上的若干个滚刀、设置在顶层滚刀外侧两侧的若干个箭头槽刀、设置在顶层滚刀内侧两侧的6个菱形槽刀、设置在各瓣两侧的若干个侧刀、设置在各瓣外侧的若干个侧刀刃、设置在主刀头底端的3个U型槽以及与主刀头固定连接的主刀头轴承；所述滚刀与主刀头通过对应安装槽固定连接；在掘进机行进时能够将岩石碾碎的箭头槽刀和菱形槽刀与主刀头固定连接；所述侧刀与主刀头通过螺栓连接；所述冲头保护罩与主刀头通过螺栓固定连接；所述冲头与冲头保护罩为可动连接，使冲头能够向外运动，冲头通过动力电机驱动，在掘进机行进过程中起到辅助碎岩的作用；所述侧刀与主刀头通过螺栓固定连接；所述侧刀刃与主刀头固定连接，能够帮助掘进机在行进的过程中能更好的贴紧隧道壁面并提供一定的支撑。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述动力传输架包括动力机架、通过齿轮轴螺栓安装在动力机架前侧的四个齿轮轴、包裹在动力机架外侧的通过铆钉固定连接的三块外挡板、通过前输送管螺栓固定安装在动力机架底部的前输送管、与前输送管通过螺栓固定连接可活动的运输软管、通过螺栓固定连接在动力机架后侧的四个动力电机和设置在四个动力电机之间的减速箱罩子；所述减速箱罩子与动力机架通过螺栓固定连接；所述动力机架的背面左右两侧还各设置1个供转动臂连接的凹槽；所述动力传输架与主刀头通过主刀头轴承连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述转动臂包括与动力传输架固定连接的U型前臂、与前臂通过螺栓固定连接的若干个管道、通过螺栓固定连接在前臂侧面的两个侧壁罩子、固定连接在前臂尾端的两个转向液压缸连接滑块、与转向液压缸连接滑块销连接的两个转向液压缸、通过螺栓与主体机固定连接的转轴和转轴轴套；所述前臂通过转轴和转轴轴套与主体机为可动连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述支护板包括两块侧支护板和一块中轴板，在侧支护板和中轴板上均通过销轴固定1个液压缸，所述液压缸的另一端与主机体固定连接；两块侧支护板和一块中轴板均由对应的液压缸进行驱动使得在掘进机行进过程中支护板能够调节到最佳位置，能更好的贴紧墙壁保证掘进机安全。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述主机体包括主体、设置在主体两侧上部的两个液压转向箱、控制线缆、与液压转向箱固定连接的液压滑块、设置在主体上端的驾驶室和设置在两个液压转向箱上端的电力箱；所述转向液压缸与液压滑块通过销可动连接；所述控制线缆与驾驶室和主体固定连接；在所述主体的内部设置排渣管道；所述液压转向箱的侧面设置3个液压缸的安装槽。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述转动走行部包括与主体机可动连接的转动机架、与转动机架销连接的内滚轮、与转动机架固定连接的内支撑滚轮、与内滚轮和内支撑滚轮通过齿轮啮合的履带。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述支撑走行部包括主机体可动连接传动轴、与传动轴销连接的连杆、与连杆销连接的外车架、与传动齿轮和支撑滚轮啮合的履带、与外车架销连接的传动齿轮和与外车架固定连接的支撑滚轮；掘进机在行进过程中如需要进行俯仰动作，三排支撑走行部通过传动轴带动连杆调节外车架与主机体之间的距离来达到对应的高度，每一排调整不同的距离来达到掘进机所需要的俯仰角度，帮助掘进机适应更多的工况。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述排渣通道包括设置在主刀头底端的U型槽、设置在动力传输架前侧的前输送管、与前输送管相连的运输软管和设置在主体内部并与运输软管相连的排渣管道。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、本发明采用主刀头与冲击头辅助的方式进行掘进，既减小了主刀头掘进的压力，又提高了掘进机的效率。

2、本发明通过转向液压缸之间的配合可以实现掘进机在工作时遇到的转弯问题，可以使掘进机实现弯道作业。

3、本发明采用独立液压缸对支护板进行控制，在工作时支护板能更好的贴合在弯曲的墙壁上。

4、本发明采用三排可调式履带行进机构，在保证掘进机平稳运行时，可使掘进机完成俯仰动作，增加其工作的范围。

5、本发明结构简单，能够实现掘进机转弯等功能以提高掘进效率、节约时间和人力成本且有效保护操作人员的安全。

附图说明

图1是本发明所述的掘进机侧视结构示意图；

图2是本发明所述的掘进机仰视结构示意图；

图3是本发明所述的掘进头主结构示意；

图4是本发明所述的掘进头侧面结构示意图；

图5是本发明所述的动力传输架前结构示意图；

图6是本发明所述的动力传输架后结构示意图；

图7是本发明所述的转动臂示意图；

图8是本发明所述的支护板示意图；

图9是本发明所述的主机体示意图；

图10是本发明所述的转动走行部示意图；

图11是本发明所述的支撑走行部示意图；

图12是本发明所述的排渣通道示意图；

其中，1、掘进头，11、主刀头，12、冲头，13、冲头保护罩，14、滚刀，15、箭头槽刀，16、菱形槽刀，17、侧刀，18、侧刀刃，19、主刀头轴承，110、U型槽，2、动力传输架，21、动力机架，22、齿轮轴，23、外挡板，24、铆钉，25、齿轮轴螺栓，26、前输送管，27、前输送管螺栓，28、动力电机，29、减速箱罩子，210、运输软管，3、转动臂，31、前臂，32、管道，33、侧壁罩子，34、转向液压缸连接滑块，35、转向液压缸，36、转轴，37、转轴轴套，4、支护板，41、侧支护板，42、中轴板，43、液压缸，44、销轴，5、主机体，51、主体，52、液压转向箱，53、控制线缆，54、液压滑块，55、驾驶室，56、电力箱，6、转动走行部，61、转动机架，62、内滚轮，63、内支撑滚轮，64、履带，7、支撑走行部，71、传动轴，72、连杆，73、外车架，74、履带，75、传动齿轮，76、支撑滚轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

需要说明的是，在本发明的描述中，技术术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“内”、“外”、“顶”、“底”等表示方向或位置关系是基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述和理解本发明的技术方案，以上说明并非对本发明作了限制，本发明也不仅限于上述说明的举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、增添或替换，都应视为本发明的保护范围。

如图1-12所示，一种冲击式可转弯掘进机装置包括：掘进头1、动力传输架2、转动臂3、支护板4、主机体5、转动走行部6、支撑走行部7。

所述掘进头1包括主刀头11、冲头12、冲头保护罩13、若干个滚刀14、若干个箭头槽刀15、若干个菱形槽刀16、若干个侧刀17、若干个侧刀刃18、主刀头轴承19和3个U型槽110。所述滚刀14与主刀头11通过对应安装槽固定连接，所述箭头槽刀15和菱形槽刀16与主刀头11固定连接，所述侧刀17与主刀头11通过螺栓连接，所述冲头保护罩13与主刀头11通过螺栓固定连接，所述冲头12与冲头保护罩13滑动连接，使冲头12可以向外运动，所述侧刀17与主刀头11通过螺栓固定连接，所述侧刀刃18与主刀头11固定连接，所述主刀头轴承19与主刀头11固定连接。

进一步的，所述动力传输架2包括动力机架21、齿轮轴22、外挡板23、铆钉24、齿轮轴螺栓25、前输送管26、前输送管螺栓27、动力电机28、减速箱罩子29和运输软管210。所述齿轮轴22与动力机架21通过齿轮轴螺栓25连接，所述3块外挡板23通过铆钉24与动力机架21固定连接。所述前输送管26通过前输送管螺栓27与动力机架21固定连接。所述动力电机28通过螺栓与动力机架21固定连接。所述减速箱罩子29与动力机架21通过螺栓固定连接。所述动力传输架2与主刀头19通过主刀头1轴承连接。

进一步的，所述转动臂3包括前臂31、管道32、侧壁罩子33、转向液压缸连接滑块34、转向液压缸35、转轴36和转轴轴套37。所述管道32与前臂31通过螺栓固定连接。所述侧壁罩子33与前臂31通过螺栓固定连接。所述转向液压缸连接滑块34与前臂31固定连接。所述前臂31通过转轴36和转轴轴套37可动连接。所述转轴36与转轴轴套37通过螺栓与主体51固定连接。所述转向液压缸35与转向液压缸连接滑块34销连接。

进一步的，所述支护板4包括侧支护板41、中轴板42、液压缸43和销轴44。所述侧支护板41与中轴板42通过销可动连接。所述液压缸43与侧支护板41和中轴板42通过销轴44可动连接。所述液压缸43与液压转向箱52固定连接。

进一步的，所述主机体5包括主体51、液压转向箱52、控制线缆53、液压滑块54、驾驶室55、电力箱56。所述驾驶室55与主体51通过螺栓固定连接。所述液压转向箱52与主体51固定连接。所述液压滑块54与液压转向箱52固定连接。所述转向液压缸35与液压滑块54通过销可动连接。所述控制线缆53与驾驶室55和主体51固定连接。所述电力箱56与主体51固定连接。

进一步的，所述转动走行部6包括转动机架61、内滚轮62、内支撑滚轮63和履带64。所述转动机架61与主体51可动连接。所述内滚轮62与转动机架61销连接。所述内支撑滚轮63与转动机架61固定连接。所述履带64与内滚轮62和内支撑滚轮63通过齿轮啮合。

进一步的，所述支撑走行部7包括传动轴71、连杆72、外车架73、履带74、传动齿轮75和支撑滚轮76。所述传动轴71与主体51可动连接。所述连杆72与传动轴71销连接。所述所述连杆72与外车架73销连接。所述传动齿轮75与外车架73销连接。所述支撑滚轮76与外车架73固定连接。所述履带74与传动齿轮75和支撑滚轮76啮合。

工作原理：

如图1-12所示，一种冲击式可转弯掘进机装置，包括：掘进头1、动力传输架2、转动臂3、支护板4、主机体5、转动走行部6、支撑走行部7；所述掘进头4通过与动力机架21相连的动力电机28来驱动。

工作时，掘进头1通过动力电机28驱动旋转，对前方的岩石进行切割，之后将切割碎的岩石和泥土通过掘进头1挤压，经过设置在主刀头11底端的U型槽110、设置在动力传输架2前侧的前输送管26、与前输送管26相连的运输软管210和设置在主体51内部并与运输软管210相连的排渣管道将其运送到掘进机后方。

所述转动臂3在需要掘进机转弯时，通过转向液压缸35来实现掘进头1和动力传输架2的转向，之后通过转动走行部6的配合让主机体5进行转动。

所述支护板4在掘进机行进过程中通过三个液压缸43协调工作来让支护板4更好的贴紧隧道壁面。所述支撑走行部7在掘进机进行俯仰行进时可以通过内置的液压装置调节三排各自的高度来完成俯仰工作。

如图3和图4所示，所述掘进头1通过动力电机28的带动旋转来带动滚刀14、箭头槽刀15、菱形槽刀16、侧刀17对前方的岩石和泥土进行碾压和切割，所述侧刀刃18与挖出的隧道进一步的切割，并帮助掘进头1更好的前进。所述冲头12在掘进头1工作时向前冲击来破坏掘进头1中间区域的岩石。

如图5、6、12所示，被掘进头1破坏的岩石通过挤压经过前输送管26利用主机体5内置排渣管道将其运送到掘进机的后方，所述主刀头轴承19通过与动力传输架2对其进行支撑和连接。所述动力电机28与动力机架21连接，为主刀头11旋转提供动力。

如图7所示，所述前臂3通过转向液压缸35进行驱动使掘进头1和动力传输架2完成转动。所述前臂3通过转轴36和转轴轴套37与主体51安装使前臂31可绕其进行转动。

如图8所示，所述支护板4由两块侧支护板41和一块中轴板42组成，三块板都由对应的液压缸43进行驱动使得在掘进机行进过程中支护板4能更好的贴紧墙壁。

如图9所示，所述主体51与液压转向箱52、控制线缆53、液压滑块54、驾驶室55、电力箱56连接，所述驾驶室55控制掘进机进行工作，所述液压滑块54用来固定转向液压缸35，使转向液压缸35在工作时能更好的着力。所述电力箱56为掘进机整体提供电力。

如图10和图11所示，所述转动机架61与主体51连接，在主体51需要转动时提供辅助作用帮助其进行转动。所述内滚轮62、内支撑滚轮63与履带64进行啮合带动履带64。所述连杆72可绕传动轴71和外车架73进行转动，当掘进机进行俯视或仰视工作时，通过内置液压装置调节三组支撑行走部7到合适的高度来使掘进机调节其俯仰角度。

综上所述，本发明的掘进头能够将对前方的岩石进行切割，将切割碎的岩石和泥土通过掘进头挤压并将其运送到掘进机后方；通过转动臂、转向液压缸和转动走行部的配合使掘进机能够转弯；支护板在掘进机行进过程中能够更好的贴紧隧道壁面；支撑走行部在掘进机进行俯仰行进时可以通过内置液压装置调节三排支撑走行部各自的高度来完成俯仰工作。

Claims (8)

1.一种冲击式可转弯掘进机，其特征在于：包括设置在掘进机前端的掘进头（1）、主机体（5）、与掘进头（1）相连接的动力传输架（2）、设置在动力传输架（2）与主机体 （5）之间的转动臂（3）、设置在主机体 （5）前后两侧的两个支护板（4）、设置在主机体（5）底部的转动走行部（6）和设置在转动走行部（6）两侧的三排支撑走行部（7）；

在掘进机工作时，设置在动力传输架（2）上的动力电机（28）驱动掘进头（1）旋转，掘进头（1）对前方的岩石进行切割并将切割碎的岩石和泥土挤压，挤压后的岩石和泥土经过设置在掘进机内部的排渣通道运送到掘进机的后端；

在需要掘进机转弯时，所述转动臂（3）通过转向液压缸（35）驱动实现掘进头（1）和动力传输架（2）的转向，之后通过转动走行部（6）的转动使主机体（5）进行转动；

在掘进机进行俯仰行进时，所述支撑走行部（7）能够调节三排各自的高度来完成俯仰工作；

所述支护板（4）在掘进机行进过程中通过三个液压缸（43）协调工作来让支护板（4）更好的贴紧隧道壁面；

所述掘进头（1）包括内部为镂空结构的六瓣形主刀头（11）、设置在主刀头（11）中间位置的冲头（12）、设置在冲头（12）外侧的冲头保护罩（13）、设置在各瓣上的若干个滚刀（14）、设置在顶层滚刀（14）外侧两侧的若干个箭头槽刀（15）、设置在顶层滚刀（14）内侧两侧的6个菱形槽刀（16）、设置在各瓣两侧的若干个侧刀（17）、设置在各瓣外侧的若干个侧刀刃（18）、设置在主刀头（11）底端的3个U型槽（110）以及与主刀头（11）固定连接的主刀头轴承（19）；所述滚刀（14）与主刀头（11）通过对应安装槽固定连接；在掘进机行进时能够将岩石碾碎的箭头槽刀（15）和菱形槽刀（16）与主刀头（11）固定连接；所述侧刀（17）与主刀头（11）通过螺栓连接；所述冲头保护罩（13）与主刀头（11）通过螺栓固定连接；所述冲头（12）与冲头保护罩（13）为可动连接，使冲头（12）能够向外运动，冲头（12）通过动力电机（28）驱动，在掘进机行进过程中起到辅助碎岩的作用；所述侧刀（17）与主刀头（11）通过螺栓固定连接；所述侧刀刃（18）与主刀头（11）固定连接，能够帮助掘进机在行进的过程中能更好的贴紧隧道壁面并提供一定的支撑。

2.根据权利要求1所述的一种冲击式可转弯掘进机，其特征在于：所述动力传输架（2）包括动力机架（21）、通过齿轮轴螺栓（25）安装在动力机架（21）前侧的四个齿轮轴（22）、包裹在动力机架（21）外侧的通过铆钉（24）固定连接的三块外挡板（23）、通过前输送管螺栓（27）固定安装在动力机架（21）底部的前输送管（26）、与前输送管（26）通过螺栓固定连接可活动的运输软管（210）、通过螺栓固定连接在动力机架（21）后侧的四个动力电机（28）和设置在四个动力电机（28）之间的减速箱罩子（29）；所述减速箱罩子（29）与动力机架（21）通过螺栓固定连接；所述动力机架（21）的背面左右两侧还各设置1个供转动臂（3）连接的凹槽；所述动力传输架（2）与主刀头（11）通过主刀头轴承（19）连接。

3.根据权利要求1所述的一种冲击式可转弯掘进机，其特征在于：所述转动臂（3）包括与动力传输架（2）固定连接的U型前臂（31）、与前臂（31）通过螺栓固定连接的若干个管道（32）、通过螺栓固定连接在前臂（31）侧面的两个侧壁罩子（33）、固定连接在前臂（31）尾端的两个转向液压缸连接滑块（34）、与转向液压缸连接滑块（34）销连接的两个转向液压缸（35）、通过螺栓与主机体 （5）固定连接的转轴（36）和转轴轴套（37）；所述前臂（31）通过转轴（36）和转轴轴套（37）与主机体 （5）为可动连接。

4.根据权利要求1所述的一种冲击式可转弯掘进机，其特征在于：所述支护板（4）包括两块侧支护板（41）和一块中轴板（42），在侧支护板（41）和中轴板（42）上均通过销轴（44）固定1个液压缸（43），所述液压缸（43）的另一端与主机体（5）固定连接；两块侧支护板（41）和一块中轴板（42）均由对应的液压缸（43）进行驱动使得在掘进机行进过程中支护板（4）能够调节到最佳位置，能更好的贴紧墙壁保证掘进机安全。

5.根据权利要求1所述的一种冲击式可转弯掘进机，其特征于：所述主机体（5）包括主体（51）、设置在主体（51）两侧上部的两个液压转向箱（52）、控制线缆（53）、与液压转向箱（52）固定连接的液压滑块（54）、设置在主体（51）上端的驾驶室（55）和设置在两个液压转向箱上端的电力箱（56）；所述转向液压缸（35）与液压滑块（54）通过销可动连接；所述控制线缆（53）与驾驶室（55）和主体（51）固定连接；在所述主体（51）的内部设置排渣管道；所述液压转向箱（52）的侧面设置3个液压缸（43）的安装槽。

6.根据权利要求1所述的一种冲击式可转弯掘进机，其特征在于：所述转动走行部（6）包括与主机体 （5）可动连接的转动机架（61）、与转动机架（61）销连接的内滚轮（62）、与转动机架（61）固定连接的内支撑滚轮（63）、与内滚轮（62）和内支撑滚轮（63）通过齿轮啮合的履带（64）。

7.根据权利要求1所述的一种冲击式可转弯掘进机，其特征在于：所述支撑走行部（7）包括主机体（5）可动连接传动轴（71）、与传动轴（71）销连接的连杆（72）、与连杆（72）销连接的外车架（73）、与传动齿轮（75）和支撑滚轮（76）啮合的履带（74）、与外车架（73）销连接的传动齿轮（75）和与外车架（73）固定连接的支撑滚轮（76）；掘进机在行进过程中如需要进行俯仰动作，三排支撑走行部（7）通过传动轴（71）带动连杆（72）调节外车架（73）与主机体（5）之间的距离来达到对应的高度，每一排调整不同的距离来达到掘进机所需要的俯仰角度，帮助掘进机适应更多的工况。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种冲击式可转弯掘进机，其特征在于：所述排渣通道包括设置在主刀头（11）底端的U型槽（110）、设置在动力传输架（2）前侧的前输送管（26）、与前输送管（26）相连的运输软管（210）和设置在主体（51）内部并与运输软管（210）相连的排渣管道。

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