一種隧道初期支護基面處理設備的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種隧道初期支護基面處理設備，包括行走機構、安裝在行走機構上的回轉平臺和安裝在回轉平臺上的伸展臂組件；伸展臂組件包括動臂、斗桿和用于打磨基面的剃須打磨機，動臂具有分別與斗桿的后端部和回轉平臺鉸接的兩端，斗桿的前端部鉸接剃須打磨機的機箱后側；動臂與回轉平臺之間設有用于驅動動臂繞其與回轉平臺的鉸接部旋轉的第一油缸，斗桿與動臂之間設有用于驅動斗桿繞其與動臂的鉸接部旋轉的第二油缸，斗桿與剃須打磨機之間設有用于驅動剃須打磨機的機箱繞其與斗桿的鉸接部旋轉的第三油缸。本發明通過機械化水平實現對隧道施工過程中的基面打磨處理工序，取代傳統人工打磨作業工序，提高作業效率及質量并保證作業安全。
【專利說明】
一種隧道初期支護基面處理設備
技術領域
[0001 ]本發明涉及隧道工程施工技術領域，更具體地，涉及一種隧道初期支護基面處理設備。
【背景技術】
[0002]隨著我國社會經濟的迅速發展，基礎設施建設投資的規模不斷擴大，特別是高速鐵路和高速公路的建設創造了令世界瞠目的成果。高速、準高速鐵路設計標準高，隧道工程在線路總長度所占比例也隨之提尚。尤其是在75Γ、貴、川等山嶺地區的新建鐵路和公路中，隧道長度占線路長度的比例高達70 %以上。
[0003]雖然我國已然成為首屈一指的隧道建設大國，但是我國在隧道施工的效率和技術水平上仍然與國外存在較大差距，其中至關重要的原因在于我國隧道施工領域中機械化施工水平層次低。
[0004]為了保證隧道基面的平整性，需要對隧道施工過程中的基面進行打磨處理，現階段基面處理主要分為如下幾種情況:
[0005]1、關于與初期支護基面錨桿及鋼筋露頭的處理
[0006]處理措施:采用電焊機和氧氣乙炔切割。
[0007]不足之處:
[0008](I)處理過程中出現火花飛濺的現象，易引起洞內火災。
[0009](2)處理后的錨桿及鋼筋頭尖銳，必須再用砂漿和打磨機處理，否則易刺破無紡布和防水板，影響防水工程質量。
[0010]2、關于初期支護基面噴射凹凸不平或局部侵入二襯限界的處理
[0011]處理措施:采用補噴、人工或破碎頭鑿除。
[0012]不足之處:
[0013](I)補噴占用工序作業時間，二次污染洞內作業環境，機械手不易控制，在對局部、少量凹凸不平處進行補噴處理時，回彈料大且易造成補噴后的混凝土過厚。
[0014](2)人工鑿除費工費時，耽誤工序作業時間。
[0015](3)破碎頭鑿除，破碎頭沖擊力較大，容易二次擾動圍巖，導致鋼架變形，破碎頭鑿除后凹凸不平更明顯，并需要進一步進行補噴作業。
[0016]3、關于Π、m、IV類圍巖爆破后凸出的巖體的處理
[0017]處理措施:鉆眼、爆破。
[0018]不足之處:
[0019](I)耽誤工序作業時間。
[°02°] (2) 二次擾動洞周巖體。
[0021]4、關于爆模凸出的混凝土或二襯混凝土侵入限界的處理
[0022]處理措施:人工鑿除，打磨。
[0023]不足之處:費工費時。
【發明內容】
[0024]本發明提供一種隧道初期支護基面處理設備，通過機械化水平實現對隧道施工過程中的基面打磨處理工序，取代傳統人工打磨作業工序，提高作業效率及質量并保證作業安全。
[0025]本發明提供了一種隧道初期支護基面處理設備，隧道初期支護基面處理設備包括行走機構、安裝在行走機構上的回轉平臺和安裝在回轉平臺上的伸展臂組件；
[0026]伸展臂組件包括動臂、斗桿和用于打磨基面的剃須打磨機，動臂具有分別與斗桿的后端部和回轉平臺鉸接的兩端，斗桿的前端部鉸接剃須打磨機的機箱后側；
[0027]動臂與回轉平臺之間設有用于驅動動臂繞其與回轉平臺的鉸接部旋轉的第一油缸，斗桿與動臂之間設有用于驅動斗桿繞其與動臂的鉸接部旋轉的第二油缸，斗桿與剃須打磨機之間設有用于驅動剃須打磨機的機箱繞其與斗桿的鉸接部旋轉的第三油缸。
[0028]進一步地，剃須打磨機的機箱內設有發動機，發動機的動力輸出軸的端頭設有傳動組件，傳動組件包括延伸出機箱外的傳動軸，傳動軸的延伸端設有用于打磨基面的剃須刀。
[0029]其中，發動機可采用電動型或燃油型，電動型的發動機其體積下，便于攜帶維修，而燃油型的發動機則輸出功率大。
[0030]進一步地，傳動軸和連接于傳動軸上的剃須刀設有兩組以上，傳動組件設有用于聯接傳動軸和動力輸出軸的傳動齒輪組。
[0031]進一步地，傳動齒輪組包括與動力輸出軸連接的主齒輪和與傳輸軸連接的副齒輪，主齒輪與副齒輪嚙合。
[0032]進一步地，傳動齒輪組包括齒輪基座，主齒輪和副齒輪可拆卸連接于齒輪基座上。
[0033]進一步地，傳動軸設有三組，且以動力輸出軸為中心呈三角布置。
[0034]進一步地，第三油缸與剃須打磨機的機箱連接處設有輔助連接機構，用以增強驅動機箱旋轉的力矩。
[0035]進一步地，輔助連接機構包括端頭與第三油缸的伸縮端鉸接在一起的第一臂桿和第二臂桿，第一臂桿的另一端與斗桿的前端部鉸接，第二臂桿的另一端與剃須打磨機的機箱上側鉸接。
[0036]進一步地，剃須刀的刀片翼數設有兩片以上。
[0037]進一步地，傳動軸上設有預留槽，剃須刀的刀片套入預留槽內并用緊固件楔緊。
[0038]本發明的有益效果:
[0039]本發明隧道初期支護基面處理設備，通過行走機構、回轉平臺和伸展臂組件之間的配合對裝設在斗桿上的剃須打磨機的高度及角度進行調整，以適應待打磨基面的不同凹凸程度，通過機械化水平實現對隧道施工過程中的基面打磨處理工序，取代傳統人工打磨作業工序，提高作業效率及質量。相較于傳統的電焊、氧氣乙炔作業，本發明不會出現火花或明火，進一步保證了作業安全性和可靠性。同時，本發明通過剃須刀具進行打磨，相較于破碎頭鑿除作業，其作業過程平滑柔和，有效避免造成鋼架變形和圍巖的二次擾動，進一步保證本發明作業時的工程質量。
【附圖說明】
[0040]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0041 ]圖1是本發明實施例隧道初期支護基面處理設備的整體結構示意圖；
[0042]圖2是本發明實施例隧道初期支護基面處理設備的剃須打磨機的結構示意圖；
[0043]圖3是本發明實施例隧道初期支護基面處理設備的傳動齒輪組的結構示意圖；
[0044]圖4是本發明實施例隧道初期支護基面處理設備的包含輔助連接機構的局部結構放大示意圖；
[0045]圖5是本發明實施例隧道初期支護基面處理設備的剃須刀的結構示意圖示例一；
[0046]圖6是本發明實施例隧道初期支護基面處理設備的剃須刀的結構示意圖示例二。
[0047]附圖標記:
[0048]1、行走機構；20、回轉平臺；30、動臂;40、斗桿;50、剃須打磨機;51、傳動齒輪組；511、副齒輪;512、主齒輪;52、機箱;53、發動機;54、剃須刀;55、第一臂桿；56、第二臂桿；60、第一油缸;70、第二油缸;80、第三油缸。
【具體實施方式】
[0049]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0050]參照圖1，本發明實施例提供了一種隧道初期支護基面處理設備，隧道初期支護基面處理設備包括行走機構10、安裝在行走機構10上的回轉平臺20和安裝在回轉平臺20上的伸展臂組件；
[0051]伸展臂組件包括動臂30、斗桿40和用于打磨基面的剃須打磨機50，動臂30具有分別與斗桿40的后端部和回轉平臺20鉸接的兩端，斗桿40的前端部鉸接剃須打磨機50的機箱52后側；
[0052]動臂30與回轉平臺20之間設有用于驅動動臂30繞其與回轉平臺20的鉸接部旋轉的第一油缸60，斗桿40與動臂30之間設有用于驅動斗桿40繞其與動臂30的鉸接部旋轉的第二油缸70，斗桿40與剃須打磨機50之間設有用于驅動剃須打磨機50的機箱52繞其與斗桿40的鉸接部旋轉的第三油缸80。
[0053]本發明隧道初期支護基面處理設備，通過行走機構10、回轉平臺20和伸展臂組件之間的配合對裝設在斗桿40上的剃須打磨機50的高度及角度進行調整，以適應待打磨基面的不同凹凸程度，通過機械化水平實現對隧道施工過程中的基面打磨處理工序，取代傳統人工打磨作業工序，提高作業效率及質量。相較于傳統的電焊、氧氣乙炔作業，本發明不會出現火花或明火，進一步保證了作業安全性和可靠性。同時，本發明通過剃須刀54具進行打磨，相較于破碎頭鑿除作業，其作業過程平滑柔和，有效避免造成鋼架變形和圍巖的二次擾動，進一步保證本發明作業時的工程質量。
[0054]其中行走機構10和回轉平臺20均可采用現有的工程機械如挖土機或者起重機上所配裝的行走機構10和回轉平臺20，以控制設備整體行進、后退。
[0055]更具體地，第一油缸60、第二油缸70和第三油缸80可采用液壓桿。通過第一油缸60、第二油缸70和第三油缸80的配合，可在與三個油缸同一的平面內有效調整剃須打磨機50的位置和方向。
[0056]進一步地，參照圖2，剃須打磨機50的機箱52內設有發動機53，發動機53的動力輸出軸的端頭設有傳動組件，傳動組件包括延伸出機箱52外的傳動軸，傳動軸的延伸端設有用于打磨基面的剃須刀54。
[0057]更具體地，調整剃須打磨機50的位置和方向，即是調整改剃須刀54的位置和方向，以保證剃須刀54在打磨作業過程中與基面更好地接觸貼合。剃須刀54的切削材料可根據基面材料的具體情況選擇，包括碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質合金或金剛石等。
[0058]其中剃須刀54可根據實際打磨基面的具體情況選擇包括圖5和圖6所示結構在內的各種形狀，以期達到最佳的打磨效果。
[0059]進一步地，傳動軸和連接于傳動軸上的剃須刀54設有兩組以上，傳動組件設有用于聯接傳動軸和動力輸出軸的傳動齒輪組51。
[0060]進一步地，參照圖3，傳動齒輪組51包括與動力輸出軸連接的主齒輪512和與傳輸軸連接的副齒輪511，主齒輪512與副齒輪511嚙合。
[0061]通過齒輪嚙合方式，將發動機53上的動力從主齒輪512上傳遞至副齒輪511，進而在副齒輪511上通過傳動軸傳遞至剃須刀54，最終驅動剃須刀54轉動。
[0062]進一步地，傳動齒輪組51包括齒輪基座，主齒輪512和副齒輪511可拆卸連接于齒輪基座上。
[0063]主齒輪512與副齒輪511的直徑比例值K與副齒輪511輸出扭矩成反比，S卩直徑比值越大，副齒輪511的輸出扭矩越小，反之亦然。通過此種方式，本發明優選實施例能根據需求選擇相嚙合的主齒輪512和副齒輪511的直徑比例值K，即本發明優選實施例能根據打磨作業的實際情況更換主齒輪512和副齒輪511。更具體地，在基面硬度較高時，減小K值，在同等功率下降低副齒輪511轉速，從副齒輪511輸出大扭矩;在基面硬度較低時，則增大K值，在同等功率下提高副齒輪511轉速，以提高打磨效率。
[0064]進一步地，傳動軸設有三組，且以動力輸出軸為中心呈三角布置。
[0065]本發明優選實施例將傳動軸設置成三角形狀，相應的，副齒輪511則以主齒輪512為中心亦布置成三角形，三角形狀更加穩固。
[0066]進一步地，第三油缸80與剃須打磨機50的機箱52連接處設有輔助連接機構，用以增強驅動機箱52旋轉的力矩。
[0067]進一步地，參照圖4，輔助連接機構包括端頭與第三油缸80的伸縮端鉸接在一起的第一臂桿55和第二臂桿56，第一臂桿55的另一端與斗桿40的前端部鉸接，第二臂桿56的另一端與剃須打磨機50的機箱52上側鉸接。
[0068]相較于將第三油缸80的伸縮端直接鉸接至剃須打磨機50的機箱52的連接方式，本發明優選實施例通過輔助連接機構連接，在通過第三油缸80輸出同等功率的情況下，能進一步提高用于調整剃須打磨機50俯仰角度的輸出力矩，進而提升剃須刀54在進行基面打磨作業的穩定性，防止剃須打磨機50因打磨時振動而在俯仰角度上發生偏移。
[0069]進一步地，剃須刀54的刀片翼數設有兩片以上。更優地，刀片翼數設置成三片或五片，以進一步提高剃須刀54穩固性。
[0070]進一步地，傳動軸上設有預留槽，剃須刀54的刀片套入預留槽內并用緊固件楔緊。通過此種方式，剃須刀54的刀片可更換，便于剃須刀54的后續維護。
[0071]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種隧道初期支護基面處理設備，其特征在于，所述隧道初期支護基面處理設備包括行走機構(10)、安裝在所述行走機構(10)上的回轉平臺(20)和安裝在所述回轉平臺(20)上的伸展臂組件； 所述伸展臂組件包括動臂(30)、斗桿(40)和用于打磨基面的剃須打磨機(50)，所述動臂(30)具有分別與所述斗桿(40)的后端部和所述回轉平臺(20)鉸接的兩端，所述斗桿(40)的前端部鉸接所述剃須打磨機(50)的機箱(52)后側； 所述動臂(30)與所述回轉平臺(20)之間設有用于驅動所述動臂(30)繞其與回轉平臺(20)的鉸接部旋轉的第一油缸(60)，所述斗桿(40)與所述動臂(30)之間設有用于驅動所述斗桿(40)繞其與動臂(30)的鉸接部旋轉的第二油缸(70)，所述斗桿(40)與所述剃須打磨機(50)之間設有用于驅動所述剃須打磨機(50)的機箱(52)繞其與斗桿(40)的鉸接部旋轉的第三油缸(80)。2.根據權利要求1所述的隧道初期支護基面處理設備，其特征在于， 所述剃須打磨機(50)的機箱(52)內設有發動機(53)，所述發動機(53)的動力輸出軸的端頭設有傳動組件，所述傳動組件包括延伸出機箱(52)外的傳動軸，所述傳動軸的延伸端設有用于打磨基面的剃須刀(54)。3.根據權利要求2所述的隧道初期支護基面處理設備，其特征在于， 所述傳動軸和連接于所述傳動軸上的剃須刀(54)設有兩組以上，所述傳動組件設有用于聯接所述傳動軸和所述動力輸出軸的傳動齒輪組(51)。4.根據權利要求3所述的隧道初期支護基面處理設備，其特征在于， 所述傳動齒輪組(51)包括與所述動力輸出軸連接的主齒輪(512)和與所述傳輸軸連接的副齒輪(511)，所述主齒輪(512)與所述副齒輪(511)嚙合。5.根據權利要求4所述的隧道初期支護基面處理設備，其特征在于， 所述傳動齒輪組(51)包括齒輪基座，所述主齒輪(512)和所述副齒輪(511)可拆卸連接于所述齒輪基座上。6.根據權利要求2所述的隧道初期支護基面處理設備，其特征在于， 所述傳動軸設有三組，且以所述動力輸出軸為中心呈三角布置。7.根據權利要求1所述的隧道初期支護基面處理設備，其特征在于， 所述第三油缸(80)與所述剃須打磨機(50)的機箱(52)連接處設有輔助連接機構，用以增強驅動機箱(52)旋轉的力矩。8.根據權利要求7所述的隧道初期支護基面處理設備，其特征在于， 所述輔助連接機構包括端頭與所述第三油缸(80)的伸縮端鉸接在一起的第一臂桿(55)和第二臂桿(56)，所述第一臂桿(55)的另一端與所述斗桿(40)的前端部鉸接，所述第二臂桿(56)的另一端與所述剃須打磨機(50)的機箱(52)上側鉸接。9.根據權利要求2所述的隧道初期支護基面處理設備，其特征在于， 所述剃須刀(54)的刀片翼數設有兩片以上。10.根據權利要求2至9任一所述的隧道初期支護基面處理設備，其特征在于， 所述傳動軸上設有預留槽，所述剃須刀(54)的刀片套入所述預留槽內并用緊固件楔緊。
【文檔編號】E21D11/00GK105840208SQ201610334649
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】萬永昌, 張建平, 蘭文慶, 王建興, 李文輝, 王海杰, 鄒紅有, 龐爾林, 宿春亮, 鐘銳鋒, 曾志新, 李桂蘭, 余壽倫, 揭木雄, 溫裕芬
【申請人】中鐵二十五局集團第工程有限公司, 中鐵二十五局集團第一工程有限公司, 中鐵二十五局集團有限公司