一种具有锚固角度自主调节功能的TBM掘进机的制作方法

本发明涉及岩巷隧道开挖支护技术，具体为一种具有锚固角度自主调节功能的tbm掘进机。

背景技术：

1、全断面硬岩掘进机简称tbm，是集掘进、出渣、支护、等多功能为一体的大型隧洞掘进设备，能同时进行掘进、支护、出渣等施工工序并连续作业，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌长隧洞快速施工。敞开式tbm多运用锚杆支护，固定岩壁防止岩壁坍塌，常规锚杆支护主要依赖人工调整角度，手动钻机打孔，人工注浆固定，在刚掘进的隧道人工作业存在施工风险，耗费大量人力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有锚固角度自主调节功能的tbm掘进机，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有锚固角度自主调节功能的tbm掘进机，包括刀盘、机头架、主梁、锚固角调节器、锚杆钻机、推进油缸、撑靴、后支撑和土渣运输带，刀盘转动连接机头架，机头架固定连接土渣运输带，机头架固定连接主梁，主梁上固定连接有锚固角调节器，锚固角调节器转动连接锚杆钻机，推进油缸位于主梁远离刀盘的一侧，主梁上滑动连接有撑靴，推进油缸上固定连接有后支撑。

3、刀盘转动通过剥离破碎岩体来实现隧道开挖，推进油缸推动主梁，刀盘抵紧岩壁，机头架将破碎的土渣通过土渣运输带输送至机器后部处理，锚固角调节器和锚杆钻机，用以在刀盘破碎后的围岩实现临时支护，打入钢筋混凝土防止墙体破碎；撑靴撑紧洞壁，抵消推进油缸推动机头架向前的推力和刀盘转动时扭力的反作用力，后支撑在刀盘停止转动，撑靴收回后放下，推进油缸向前移动一个行程。

4、进一步的，锚固角调节器包括油缸固定座、摆动油缸、摆动支架、编码器第一固定架、第一编码器、第一连接座、回转支承、编码器第二固定架、第二编码器，摆动油缸通过油缸固定座安装在主梁上方，摆动油缸扭矩输出端面与摆动支架固定连接，编码器第一固定架固定安装在油缸固定座上，第一编码器固定安装在编码器第一固定架上，第一编码器的旋转轴与摆动油缸的旋转轴同轴心，第一编码器的旋转轴与固定安装在摆动支架上的第一连接座连接，摆动支架上部转动连接回转支承，回转支承的扭矩输出面与掘进工作面平行，回转支承的扭矩输出端面固定连接锚杆钻机，摆动支架上固定连接编码器第二固定架，第二编码器的旋转轴与回转支承的旋转轴同心，第二编码器的旋转轴与锚杆钻机固定连接。

5、进行锚杆打钻时，分别对第一编码器、第二编码器设定转动角度值。摆动油缸运转时，与摆动油缸的扭矩输出端面连接的摆动支架随着一起转动，带动固定安装在摆动支架上的第一连接座转动，第一连接座与第一编码器的旋转轴连接，第一编码器的本体固定在油缸固定座上。

6、进一步的，第一编码器将其旋转轴转过的角度转为数字信号，与初始设定的旋转角度比对，当实际转动角度等于设定值时，锁定摆动油缸的旋转角度，第二编码器将其旋转轴转动的角度转化为数字信号，与初始设定的旋转角度比对，当实际转动角度等于设定值时，锁定回转支承的旋转角度。

7、第一编码器将其旋转轴转过的角度转为数字信号，与设定的转动角度值比对，当实际转动角度等于设定值时，锁定摆动油缸的旋转角度。回转支承运转时，固定安装在回转支承带动锚杆钻机转动，由此带动第二编码器旋转轴转动。第二编码器的本体固定安装在摆动支架上，第二编码器将其旋转轴转动的角度转化为数字信号，与设定的转动角度值比对，当实际转动角度等于设定值时，锁定回转支承的旋转角度。

8、进一步的，锚杆钻机包括底座、第一驱动机、第二驱动机、打孔置杆器和水泥注浆器，底座上固定连接有第一驱动机，第一驱动机上转动连接打孔置杆器，底座上固定连接有第二驱动机，第二驱动机上转动连接水泥注浆器。

9、第一驱动机转动连接打孔置杆器，第二驱动机转动连接水泥注浆器，初始状态打孔置杆器与水泥注浆器垂直布置，打孔机位置位于底座的圆心轴线上，第一驱动机和第二驱动机的转速相同，转向相反；打孔置杆器先打孔，第一驱动机和第二驱动机同时转动四分之一圈，水泥注浆器清理孔洞，各自转动四分之一圈，打孔置杆器在孔洞中放置锚杆，各自转动四分之一圈，水泥注浆器在孔洞中注入水泥，各自转动四分之一圈，一个工程完成，打孔机回到底座圆心轴线上。

10、进一步的，打孔置杆器包括第一传动机、第一主轴、第一固定支架、打孔机、放杆器、顶盖、第一连杆、第一传动轮、第一变向轮和第一铰接连杆，第一传动机转动连接第一驱动机，第一主轴固定连接第一传动机，第一主轴上固定连接有第一固定支架，第一传动机521转动连接第一传动轮，第一传动轮转动连接第一变向轮，第一变向轮转动连接第一铰接连杆，第一铰接连杆转动连接第一连杆，第一连杆一端铰接打孔机，一端铰接放杆器，第一主轴固定连接顶盖。

11、第一传动轮带动第一变向轮转动，将打孔机推出顶盖的开口，打孔机开始打孔，打孔完成后收回打孔机，第一传动机转动四分之一圈将打孔机转走；等待水泥注浆器清理完成，第一传动机转动四分之一圈，放杆器转到底座圆心轴线上，第一传动轮转动，将放杆器推至顶盖开口，放置锚杆，放置完成后收回放杆器，第一传动机转动四分之一圈将放杆器转走；等待水泥注浆器完成注浆，第一传动机转动四分之一圈，打孔机回到底座圆心轴线上。

12、进一步的，水泥注浆器包括第二传动机、第二主轴、第二固定支架、毛刷清理器、注浆机、第二连杆、第二传动轮、第二变向轮、第二铰接连杆、第一副轴和第二副轴，第二传动机转动连接第二驱动机，第二主轴固定连接第二传动机，第二主轴上固定连接有第二固定支架，第二传动机转动连接第二传动轮，第二传动轮转动连接第二变向轮，第二变向轮转动连接第二铰接连杆，第二铰接连杆转动连接第二连杆，第二连杆一端铰接第一副轴，一端铰接第二副轴，第一副轴转动连接毛刷清理器，第二副轴固定连接注浆机。

13、初始位置等待第一传动机转动四分之一圈将打孔机转走，第二传动机转动四分之一圈，毛刷清理器转至底座圆心轴线上，第二传动轮带动第二变向轮转动，通过第二铰接连杆带动第二连杆，推动第一副轴，第一副轴转动连接毛刷清理器，毛刷清理器转动清理孔洞，清理完成后收回毛刷清理器，第二传动机转动四分之一圈；等待第一传动机转动四分之一圈将放杆器转走，第二传动机转动四分之一圈，将注浆机转至底座圆心轴线上，第二传动机带动第二铰接连杆，推动第二副轴，第二副轴固定连接注浆机，注浆机开始向孔洞内注入水泥，注入完成后收回注浆机，第二传动机转动四分之一圈，注浆机回到初始位置。

14、进一步的，毛刷清理器包括毛刷座、旋转刷杆和毛刷筒，毛刷座转动连接第一副轴，毛刷座转动连接旋转刷杆，旋转刷杆固定连接毛刷筒。

15、毛刷座转动连接有四个旋转刷杆，毛刷座旋转的同时，四个旋转刷杆带动毛刷筒旋转，增强清理效果。

16、进一步的，注浆机包括压力阀、伸缩杆、水泥挡板和注浆管，压力阀固定连接在第二副轴上，伸缩杆滑动连接压力阀，伸缩杆固定连接水泥挡板，注浆管固定连接在第二副轴上。

17、注浆管伸入孔洞底部注浆，水泥挡板位于注浆管开口下方位置，可以避免水泥流下，水泥挡板固定连接在伸缩杆上，随着注入水泥的变多，水泥挡板向下移动，直至水泥注入完成，注浆机退出孔洞，由压力阀推动，水泥挡板回到原位。

18、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提供了一种tbm掘进机锚固角度自主调节的装置，该装置可以确保tbm掘进机的锚固角度，避免人工作业所带来的锚固角度的误差，改良优化了锚杆钻机，可以在一个工程内完成打孔、清理、置杆、注浆四个步骤，提升了锚杆支护的效率，减少了人工施工时的风险，提高tbm掘进机的施工效率。