一種敞開式TBM間距可調節的外凱結構的製作方法

2023-12-04 21:32:16

本實用新型涉及敞開式TBM，特別是指一種敞開式TBM間距可調節的外凱結構。

背景技術：

TBM是全斷面硬巖隧道掘進機的簡稱，是隧道開挖的專用設備，在山嶺隧道及城市地鐵的建設中發揮著重要作用。根據TBM的工作原理和結構形式，TBM包括護盾式TBM和敞開式TBM。敞開式TBM根據支撐形式不同又可分為凱式TBM和主大梁式TBM。

凱式TBM主要由刀盤、護盾、驅動組件、內凱、外凱系統、後支撐、皮帶機和其他輔助系統等結構組成。外凱系統作為敞開式TBM的關鍵部分，其主要功能為傳遞刀盤旋轉開挖巖壁產生的轉矩和整機前進的推力。傳統的外凱形式主要包括兩種：一種為前後兩個外凱，兩組推進油缸；另一種為只有一個外凱，一組推進油缸。

如圖1所示，第一種結構前後兩組推進油缸，使內凱變長，並且前推進油缸佔用內凱前端的空間，不利於及時支護，這種結構對空間佔用較大，多用於開挖直徑為8m以上的隧道施工。如圖2所示，第二種結構為一組推進油缸，內凱長度相對較短，且不佔用內凱前端支護空間，但由於外凱是一個整體，前後撐靴的間距是固定的，因此相對第一種結構，對軟弱圍巖適應性較差。

技術實現要素：

本實用新型提出一種敞開式TBM間距可調節的外凱結構，在滿足功能、強度和剛度的同時，解決了現有技術中外凱結構對空間佔用較大或對軟弱圍巖適應性較差的問題。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：一種敞開式TBM間距可調節的外凱結構，包括前外凱、後外凱、調節油缸和推進油缸，前外凱和後外凱均安裝在內凱上，並均在掘進方向與內凱滑動配合，調節油缸分別與前外凱和後外凱連接，推進油缸一端與後外凱連接、一端與內凱連接。

所述的前外凱和後外凱上均安裝有撐靴，前外凱和後外凱均通過撐靴油缸與撐靴連接，上撐靴油缸軸線與水平線的夾角A小於下撐靴油缸軸線與水平線的夾角B。

所述的前外凱和後外凱均為上下兩半，上下兩半通過螺栓連接。

所述的調節油缸前後耳座通過銷軸分別與前外凱和後外凱相連接；推進油缸一端耳座通過銷軸與後外凱相連、一端耳座與內凱連接。

本實用新型採用該技術方案後產生了以下優點：

對軟弱圍巖的適應性更好：在圍巖不好時，可通過調節前後外凱的間距，使撐靴找到更好的支撐點，增加撐靴與巖石的接觸面積，使TBM在軟弱圍巖的情況下能夠更好的工作。

可適應不同間距的鋼拱架：鋼拱架安裝時間距往往會有一定偏差，有時在圍巖較差時，需要減小鋼拱架間距，本實用新型可通過調節前後外凱的間距來適應不同間距的鋼拱架，使撐靴找到合適的支撐點。

不佔用內凱前端支護空間：本實用新型外凱系統不佔用內凱前端的空間，有利於安裝鋼拱架和錨杆。

撐靴油缸受力更好：將外殼設計為上下不對稱的形式，角A小於角B，撐靴撐緊洞壁時，上撐靴油缸壓力一定時，減小角A，上撐靴油缸在豎直方向的分力減小，使下撐靴油缸的受力減小，撐靴油缸的受力更好（下撐靴油缸豎直方向的分力等於上撐靴油缸豎直方向的分力與TBM主機重力之和）。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為兩個外凱結構示意圖。

圖2為一個外凱結構示意圖。

圖3為本實用新型結構示意圖。

圖4為圖3的A-A向視圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

如圖3~4所示，一種敞開式TBM間距可調節的外凱結構，包括前外凱1、後外凱2、調節油缸4和推進油缸5，前外凱1和後外凱2均安裝在內凱6上，並均在掘進方向與內凱6滑動配合，調節油缸4分別與前外凱1和後外凱2連接，推進油缸5一端與後外凱2連接，一端與內凱6連接。

所述的前外凱1和後外凱2上均安裝有撐靴3，前外凱1和後外凱2均通過撐靴油缸7與撐靴3連接，上撐靴油缸軸線與水平線的夾角A小於下撐靴油缸軸線與水平線的夾角B。

所述的前外凱1和後外凱2均為上下兩半，上下兩半通過螺栓連接。

所述的調節油缸4前後耳座通過銷軸分別與前外凱1和後外凱2相連接；推進油缸5一端耳座通過銷軸與後外凱2相連、一端耳座與內凱6連接。

本實用新型的工作過程：在TBM掘進時，撐靴3撐緊洞壁，調節油缸4鎖死，推進油缸4回收（有杆腔工作），帶動內凱6向前移動；在TBM換步時，撐靴3回收，推進油缸5伸出，將前外凱1和後外凱2推至內凱6前端，可通過控制調節油缸4的伸縮來調節前外凱1和後外凱2的間距。

外凱上下不對稱的結構形式，上撐靴油缸軸線與水平線的夾角A小於下撐靴油缸軸線與水平線的夾角B，使撐靴油缸受力更加合理。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。