[发明专利]数控全自动全断面岩石盾构机

说明书

（一）        技术领域

    本发明属于建筑工程机械领域，特别涉及一种数控全自动全断面岩石盾构机。

（二）        背景技术

目前，在岩石隧道工程中全断面岩石隧道掘进机比传统的钻爆法进尺速度高、安全性好、质量好、费用低，所以施工方式首选全断面岩石隧道掘进机，但是现有技术的岩石隧道掘进机也有许多缺陷，对地层、地质状况十分敏感。现有技术的全断面岩石隧道掘进机是根据隧道面岩石的地质参数量体裁衣而设计的，而许多隧道面岩石是复杂的岩体，就是在单一岩体上，当出现断层破碎带，岩石离散性大，或有溶洞、涌水等底层时，现有技术的全断面岩石隧道掘进机通过能力大受限制，乃至被岩层夹住进退不得，甚至被塌方埋住，危险事故的发生必须采取相应的辅助措施，而现有技术全断面岩石隧道掘进机的刀盘是由两个半圆组成直径，与所挖道洞直径相同的实体，隔断刀盘前的超前空间，超前空间险情处理十分困难。现有技术知识机械化技术设备，掘进仍是由司机操纵，换刀和换步仍是专业工人操作，在地下隧道洞中通风、高温、粉尘、爆岩。塌方、涌水和有毒气体等都会威胁人的生命和健康，尤其是埋层深和长度大的岩石隧道。

现有技术的全断面岩石隧道掘进机必须换步、刀盘维修以及处理影响通过的故障等辅助工时占去全部工作时间的一半以上，实际掘进时间小于一半，未能发挥应有效能。

现有技术全断面岩石隧道掘进机中心刀多为滚刀，因中心位置滚动速度极低乃至为0，刀盘中心附近实际并未滚动，那是在挤压、消耗大量动力和刀盘的压力，效率很低，而且无法超前掘进探测。

现有技术全断面岩石隧道掘进机不能像泥土盾构一样采用盾壳支护，因岩石洞壁会有浮石，会使盾壳卡住，只能是敞开式或部分支护，所以不成为盾构机。

现有技术全断面岩石隧道掘进机，刀盘由两半圆拼成，直径大于成洞直径，又因整机移动是用千斤顶换步来实现，当开挖工作完成后，很难从已铺好的成洞退回，只能拆散后将零部件撤回。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种用于埋层深、长度大的岩石隧道施工的数控全自动全断面岩石盾构机。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种数控全自动全断面岩石盾构机，包括机舱壳，其特征在于：所述机舱壳内前后依次设置有前机舱、中机舱和后机舱，前机舱、中机舱和后机舱内分别设置有前舱机械手、中舱机械手和后舱机械手，前机舱前端设置有连接铲斗总称的刀盘，刀盘上安装有中心刀，铲斗总称连接位于机舱壳内的内出渣皮带，内出渣皮带末端连接外出渣皮带；机舱壳外环绕有链轨护盾，链轨护盾包括通过链轨板连接的导向轮、支撑轮和驱动轮。

本发明的更优方案为：

所述前机舱内设计有工具存放区和工具更换区，中机舱内设置有自动控制系统，且中机舱上设置有可密封的舱门，后机舱末端外侧安装有辅管片机械手。

所述刀盘为轮辐式刀盘，其中间设置的中心刀为三牙轮钻，刀盘上安装滚刀的是圆柱形刀杆，中心刀向外依次设置有沿刀盘对称的轮毂刀、轮辐刀和轮缘刀，上述刀具上均设置有压力传感器和压力发出讯号装置，刀盘的边缘设置有均匀分布的四个铲斗。

所述链轨护盾包括通过支撑活塞杆连接机舱壳的支撑油缸，支撑油缸上设置有穿过承托轮的支撑桥，承托轮位于支撑轮下方，两相邻支撑桥末端设置有位置对应的内护板和外护板。

所述连接链轨板的驱动轮上设置有大齿轮，大齿轮通过小齿轮与相互配合的蜗轮、蜗杆连接，蜗杆连接液压马达和快速小齿轮，蜗轮通过离合器连接快速大齿轮，快速大齿轮连接快速小齿轮。

所述自动控制系统包括变压器、液压站、水泵、空压站、动力装置、自动驾驶仪和控制箱。

所述刀盘上刀具的工作点在隧道洞内运动形成同心圆，相邻两同心圆的间距是刀盘设计的刀间距。

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明在整体装置上采用了相应的技术措施：

（1）采用链轨式全护盾，该链轨全护盾像泥土盾构机的盾壳一样，把主机全包围了形成一个安全区，而链轨全护盾设有支撑轮和支撑油缸，相当于现有技术的支撑油缸，而链轨相当于现有技术的支撑靴，同时链轨全护盾上设有驱动轮和导向轮，驱动轮产生主机前进或后退的强劲动力。而导向轮用修正机身绕自身轴线偏转的方向。