[实用新型]一种摆动刀盘式矩形断面顶管机

说明书

技术领域

本实用新型涉及隧道施工设备的技术领域，具体涉及一种摆动刀盘式矩形断面顶管机。

背景技术

断面技术不用大量拆迁，不用开挖地面，地面上无噪音、无尘土、不扰民，而且全部采用自动化控制，工程进度较快，因此，是一种既可减少工程污染，又可大幅度节约工程投资的施工技术。其中，顶管机是一种采用断面法的集机械、电子、液压、激光和控制等技术于一体的高度机械化和自动化的开挖成套设备。

在我国经济高速增长的支持下，顶管技术的发展迎来了前所未有的机遇，在未来城市的地下管道、雨水管道、排污管道、电力管道和共同管沟的施工将广泛应用顶管技术。矩形断面隧道相对于圆形断面隧道有着减小开挖断面、空间有效利用率高的特点，在实际施工中逐步成为发展趋势。

目前，矩形开挖断面大多使用旋转式组合刀盘，采用土压平衡的方法开挖，其开挖盲区面积的所占比例直接影响渣土改良的效果和排渣效率。利用仿形刀超挖的方法随之诞生，仿形刀超挖量与采用“马达+齿轮驱动”的旋转刀盘的高精度控制是工程中难以解决的关键问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种摆动刀盘式矩形断面顶管机，利用刀盘装置和驱动系统相结合，通过驱动油缸和套筒产生扭矩作用，套筒的往复摆动受驱动油缸交替的伸缩量的制约，使刀盘装置可按照规定角度或驱动油缸伸缩量进行摆动，同时刀盘装置上的仿形刀依据刀盘摆动角度精确控制超挖量，实现矩形全断面开挖的目的。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种摆动刀盘式矩形断面顶管机，包括设置在前端的刀盘装置、相邻于刀盘装置的驱动系统、支撑整个设备的盾体结构、设置在刀盘装置后部的螺旋输送机和后配套系统，所述刀盘装置由两个处于同一平面的小刀盘组合而成，小刀盘的主刀架内部设有仿形刀，仿形刀的移动与小刀盘的摆动形成联动；所述驱动系统包括套筒、驱动油缸、辅助油缸、回转接头组成；套筒的回转中心与小刀盘的摆动中心同轴，套筒前端与刀盘装置固接，套筒的中部沿外径周向通过主轴承与盾体结构连接；套筒尾端沿回转中心不同半径上分别与驱动油缸和辅助油缸的活塞杆铰接，且驱动油缸和辅助油缸摆动构成的平面与小刀盘的摆动平面平行。

所述小刀盘为辐条式小刀盘，每个小刀盘包括中心筒体和四个不等长的主刀架；所述主刀架上分布有切刀，主刀架中心区域设置有鱼尾刀，主刀架内部外端设有仿形刀；主刀架内设有调节油缸，调节油缸一端与中心筒体铰接，另一端与仿形刀铰接，调节油缸使仿形刀与主刀架产生相对滑动。

所述仿形刀可沿摆动径向的方向移动。

所述驱动油缸和辅助油缸的缸筒端均铰接在盾体结构外壳上；所述驱动油缸包括第一驱动油缸和第二驱动油缸，第一驱动油缸和第二驱动油缸的活塞杆均铰接于套筒的相同半径上，第一驱动油缸和第二驱动油缸上下对称设置；所述辅助油缸的活塞杆铰接于套筒的较大半径上，辅助油缸初始状态设置在第一驱动油缸和第二驱动油缸的对称轴线上，辅助油缸工作状态随第一驱动油缸和第二驱动油缸的交替伸缩而缩伸。

所述小刀盘在驱动油缸和辅助油缸的作用下可随其中心轴线摆动。

所述仿形刀内嵌于主刀架内，调节油缸依据小刀盘摆动角度来控制仿形刀相对于主刀架最外侧切刀的伸出长度，从而保证开挖断面为矩形形状。

所述每个小刀盘的摆动角度相对于自身初始位置能够顺时针旋转47°和逆时针旋转47°。

本实用新型通过驱动油缸和套筒产生扭矩作用，套筒的往复摆动受驱动油缸交替的伸缩量的制约，使刀盘装置可按照规定角度或驱动油缸伸缩量进行摆动；同时，将仿形刀超挖量与采用“马达+齿轮驱动”刀盘的转动角度的控制，转变为仿形刀超挖量与驱动油缸伸缩的直线控制，减少了多个大型传动结构件件的同时，易于提高控制精度进而减少开挖盲区。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的当盘装置和驱动系统的结构示意图。

图3为刀盘装置初始位置示意图。

图4为刀盘装置初始位置对应的驱动油缸和辅助油缸的位置示意图。

图5为刀盘装置摆动角度α的位置示意图。

图6为刀盘装置摆动角度α对应的驱动油缸和辅助油缸的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例具体说明一下本实用新型。