[发明专利]一种盾构隧道掘进机

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道掘进工程机械，尤其是涉及一种盾构隧道掘进机。

背景技术

盾构隧道掘进机是盾构施工中的重要施工机械。由于盾构施工具有安全、可靠、环境影响小、劳动强度低、土方量少、效率高等优点，在城市轨道、水利、市政工程、矿山、公路、铁路隧道等领域得到广泛应用。因为盾构隧道掘进机经常在复杂、长距离的工作环境下施工，所以其传动系统要能够经受重载荷和大冲击，并且具备洞内换刀等功能。

盾构隧道掘进机在施工过程中主要采用带压模式工作，在带压状态下，刀盘隧道掌子面工作时要求以最快的速度，最小消耗体能的方式处理问题，避免人身安全置于危险境地。盾构隧道掘进机在隧道施工中，刀盘刀具，尤其是刀盘外周刀具磨损严重，在带压情况下更换刀具频繁。特别是在长距离、高强度地层中需要频繁更换大量刀具。同时盾构隧道掘进机刀盘由于空间布置以及结构强度要求，刀盘内操作空间狭小。常规盾构刀盘刀具更换时，需要人工方式凿除刀盘附近岩土，以预留足够的换刀。尤其是在岩石强度高地层时，在狭小空间内，人工凿除刀具更换空间，操作十分困难，操作环境十分恶劣。

盾构隧道掘进机在长距离、高强度岩石隧道施工过程中，施工环境复杂，工况条件变幻莫测，地层沉降控制要求较高等极其复杂恶劣的条件下，由于岩石强度高，刀具磨损快，盾构隧道掘进机隧道开挖直径变化大，刀盘刀具磨损快，尤其是刀盘边刀容易磨损，更换频繁。在大埋深、高承压和狭小空间条件下的隧道掌子面里进行刀盘刀具带压换刀增大了换刀难度，增强了劳动强度，降低了换刀效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为盾构隧道掘进机的刀盘边缘上的刀具不易更换。

针对上述技术问题，本发明提出了一种盾构隧道掘进机，其包括：筒形的盾壳，设置在盾壳的前端的刀盘，与盾壳转动连接的第一驱动机构，以及连接于第一驱动机构的第二驱动机构，

其中，第一驱动机构包括一端连接于刀盘的转轴，第一驱动机构用于驱动刀盘转动，第二驱动机构用于驱动第一驱动机构摆动以带动刀盘摆动。

在一个具体的实施例中，盾壳与第一驱动机构之间形成球铰接，第二驱动机构能驱动第一驱动机构摆动以带动刀盘向任意方向摆动。

在一个具体的实施例中，盾壳包括位于前端的且设置有安装孔的端壁，安装孔的内壁为球面，

第一驱动机构包括与转轴同轴的且内圈与转轴固定连接的轴承，套装在轴承的外圈上、与外圈同轴、设置在安装孔内且外周面为与内壁相匹配的球面的外套筒，

外套筒与端壁形成球窝连接，

第二驱动机构驱动外套筒在安装孔内转动以使得第一驱动机构摆动。

在一个具体的实施例中，盾构隧道掘进机还包括固定在盾壳内且位于第一驱动机构背离刀盘一侧的支架，

第二驱动机构包括一端球铰接于第一驱动机构且另一端球铰接于支架的多个伸缩液压缸，

至少有两个伸缩液压缸在第一驱动机构上的支点的连线不与外套筒的轴线相交。

在一个具体的实施例中，轴承能沿外套筒的轴向在外套筒内滑动，

多个伸缩液压缸与外圈相对球铰接，伸缩液压缸向背离刀盘的方向延伸。

在一个具体的实施例中，第一驱动机构还包括套装在外圈上的滑套，滑套将外套筒和外圈分隔开来。

在一个具体的实施例中，轴承为三排滚柱轴承。

在一个具体的实施例中，第一驱动机构还包括与内圈形成传动连接的减速器以及传动连接于减速器的动力装置。

在一个具体的实施例中，内圈上设置有多个齿以形成内齿轮齿圈，减速器的输出轴上设置有与内圈啮合的齿轮。

在一个具体的实施例中，第一驱动机构还包括设置在外圈背离刀盘一侧且固定在外圈上的保持架，减速器安装在保持架上。

在一个具体的实施例中，盾构隧道掘进机还包括滑动支撑机构，滑动支撑机构包括与盾壳相对固定的且相互平行两块的翼板，设置在两块翼板之间的支撑液压缸，与轴承的外圈相对固定的缸体安装架，

支撑液压缸为双杆式活塞缸，支撑液压缸的活塞杆两端分别设置有滑块，两块滑块分别抵接于两块翼板，支撑液压缸的缸体转动连接于缸体安装架。

在一个具体的实施例中，伸缩液压缸为单杆式活塞缸。