拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置及拱形隧道掘进机的制作方法

本实用新型涉及隧道开挖技术领域，特别是指一种拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置及拱形隧道掘进机。

背景技术：

随着隧道掘进机（盾构机、顶管机、tbm等）技术的不断发展，隧道掘进机已广泛应用于公路、铁路、城市轨道交通、水利等领域隧道建设当中，但是现有的掘进机大多为圆形刀盘回转切削出圆形隧道断面，部分异形隧道断面通过多刀盘组合实现异形断面的开挖，不仅存在开挖盲区无法实现全断面开挖（zl201410247831.9、zl201511002703.9），而且多刀盘重叠部位存在二次重复切削现象，导致开挖功效较低。拱形隧道作为异形隧道的一种，因其结构受力好、断面空间利用率高的优点，广泛存在于人防、管廊等地下空间中，而其修建目前仍多采用传统矿山法施工，拱形隧道掘进机尚未得到广泛应用，究其原因，高效节能的拱形全断面切削技术成为制约拱形掘进机发展的瓶颈，因此，一种用于拱形隧道掘进机的开挖装置亟需被提供。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置及拱形隧道掘进机，解决了现有技术中拱形隧道开挖效率低的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置，包括摆动刀盘和摆动驱动件，所述摆动刀盘背部设有驱动轴，驱动轴设置在盾体内，且驱动轴与设置在盾体上的摆动驱动件相连接；所述摆动刀盘包括一体成型的半圆部刀盘和v形部刀盘，v形部刀盘与半圆部刀盘相切且与半圆部刀盘平滑连接。

所述摆动刀盘的内部设有米字形辐条，米字形辐条上均布有双向切刀，米字形辐条的中心部设有锥形切刀。

所述驱动轴设置在米字形辐条中心部且通过回转支撑设置在盾体内，驱动轴的末端设有菱形传力板，菱形传力板的两端分别与摆动驱动件铰接。

所述驱动轴设置在米字形辐条的下部，驱动轴穿过设置在盾体前壁上的弧形导槽且与摆动驱动件相连接；所述米字形辐条的中心部设有支撑轴，支撑轴通过回转支撑与盾体相连接。

所述摆动驱动件为伸缩油缸。

一种拱形隧道掘进机，包括所述的摆动刀盘开挖装置。

本实用新型采用苜蓿叶瓣形摆动刀盘设计，通过油缸驱动刀盘做往复回转摆动，实现拱形隧道的全断面高效开挖；较传统多刀盘组合重复开挖异形断面形式，本实用新型具有刀盘驱动少、无开挖盲区、能耗低的优势；较传统矿山法暗挖工法，本实用新型具有安全、高效、机械化水平高的优点。本实用新型采用单个刀盘即可实现拱形断面的全断面开挖，同时也避免了多刀盘组合重复开挖异形断面带来的能耗较低的问题，降低施工成本，具有较高的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型摆动刀盘开挖装置整体结构示意图。

图2为实施例1本实用新型整体图。

图3为实施例1本实用新型摆动刀盘轴测图。

图4为实施例2实用新型整体图。

图5实施例2实用新型摆动刀盘轴测图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、2所示，实施例1，一种拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置，包括摆动刀盘1和摆动驱动件2，摆动驱动件2为摆动刀盘的摆动提供动力。所述摆动刀盘1背部固定设有驱动轴3，驱动轴3设置在盾体5内，且驱动轴3与设置在盾体5上的摆动驱动件2相连接，摆动驱动件可采用伸缩油缸或其他伸缩件，通过伸缩带动驱动轴摆动，进而带动摆动刀盘做往复回转摆动。优选地，所述摆动刀盘1包括一体成型的半圆部刀盘1-1和v形部刀盘1-2，v形部刀盘1-2与半圆部刀盘1-1相切且与半圆部刀盘1-1平滑连接，摆动刀盘呈苜蓿叶瓣形，在摆动驱动件的作用下往复摆动，对掌子面进行开挖，实现拱形隧道的全断面高效开挖。

进一步，所述摆动刀盘1的内部设有米字形辐条1-3，米字形辐条的中心轴线与半圆部刀盘的中心轴线重合，米字形辐条的其中一个辐条支撑在v形部刀盘1的中部，提高刀盘整体强度，米字形辐条1-3的径向辐条上均布有双向切刀1-4，米字形辐条1-3的中心部设有锥形切刀1-5，锥形切刀1-5等角度沿周向设置，增大对掌子面的贯入力，提高开挖效率。

进一步，如图3所示，所述驱动轴3设置在米字形辐条1-3中心部且通过回转支撑4转动设置在盾体5内，驱动轴3的末端固定设有菱形传力板6，菱形传力板6的两端分别与摆动驱动件2铰接。摆动驱动件为两个伸缩油缸，伸缩油缸通过悬臂销与伸缩油缸铰接，两个伸缩油缸配合动作，带动驱动轴转动，实现摆动刀盘的往复回转摆动开挖。

如图4、5所示，实施例2，一种拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置，所述驱动轴3设置在米字形辐条1-3的下部，驱动轴3穿过设置在盾体5前壁上的弧形导槽7且与摆动驱动件2相连接；弧形导槽7为驱动轴的摆动起到导向作用，所述摆动驱动件2为倾斜设置的伸缩油缸。所述米字形辐条1-3的中心部设有支撑轴8，支撑轴8通过回转支撑与盾体5相连接。开挖时，伸缩油缸带动驱动轴在弧形导槽内往复滑动，带动支撑轴转动，进而实现摆动刀盘的往复回转摆动开挖。

其他结构与实施例1相同。

实施例3，一种拱形隧道掘进机，其特征在于：包括实施例1或2所述的摆动刀盘开挖装置。其他结构采用与现有掘进机相同结构设计，用于拱形隧道开挖。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置，其特征在于：包括摆动刀盘（1）和摆动驱动件（2），所述摆动刀盘（1）背部设有驱动轴（3），驱动轴（3）设置在盾体（5）内，且驱动轴（3）与设置在盾体（5）上的摆动驱动件（2）相连接；所述摆动刀盘（1）包括一体成型的半圆部刀盘（1-1）和v形部刀盘（1-2），v形部刀盘（1-2）与半圆部刀盘（1-1）相切且与半圆部刀盘（1-1）平滑连接。

2.根据权利要求1所述的拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置，其特征在于：所述摆动刀盘（1）的内部设有米字形辐条（1-3），米字形辐条（1-3）上均布有双向切刀（1-4），米字形辐条（1-3）的中心部设有锥形切刀（1-5）。

3.根据权利要求2所述的拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置，其特征在于：所述驱动轴（3）设置在米字形辐条（1-3）中心部且通过回转支撑（4）设置在盾体（5）内，驱动轴（3）的末端设有菱形传力板（6），菱形传力板（6）的两端分别与摆动驱动件（2）铰接。

4.根据权利要求2所述的拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置，其特征在于：所述驱动轴（3）设置在米字形辐条（1-3）的下部，驱动轴（3）穿过设置在盾体（5）前壁上的弧形导槽（7）且与摆动驱动件（2）相连接；所述米字形辐条（1-3）的中心部设有支撑轴（8），支撑轴（8）通过回转支撑与盾体（5）相连接。

5.根据权利要求1或3或4所述的拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置，其特征在于：所述摆动驱动件（2）为伸缩油缸。

6.一种拱形隧道掘进机，其特征在于：包括如权利要求4或5所述的摆动刀盘开挖装置。

技术总结
本实用新型公开了一种拱形隧道掘进机的摆动刀盘开挖装置及拱形隧道掘进机，解决了现有技术中拱形隧道开挖效率低的问题。本实用新型包括摆动刀盘和摆动驱动件，所述摆动刀盘背部设有驱动轴，驱动轴设置在盾体内，且驱动轴与设置在盾体上的摆动驱动件相连接。所述摆动刀盘包括一体成型的半圆部刀盘和V形部刀盘，V形部刀盘与半圆部刀盘相切且与半圆部刀盘平滑连接。本实用新型采用单个刀盘即可实现拱形断面的全断面开挖，同时也避免了多刀盘组合重复开挖异形断面带来的能耗较低的问题，降低施工成本，具有较高的推广价值。

技术研发人员：董艳萍;韩星俊;薛广记;万俊峰;范磊;王小涛;贾连辉;龚廷民;李治;冯琳;陈家浩
受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司;浩吉铁路股份有限公司
技术研发日：2020.04.30
技术公布日：2020.12.04