适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪的制作方法

本技术涉及掘进机部件，特别是一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪。

背景技术：

1、隧道掘进装备常采用刀盘全断面掘进装备进行施工，例如盾构机。但是盾构机设备的使用费极高，安装时间也较长，多应用于长距离圆形隧洞；但工程中较多的是中短距离的隧洞，特别是全土洞、半岩半土洞、软岩、泥岩等不良地质隧洞大多数是中短距离隧洞。在水利水电工程中，中短距离隧洞尤其常见，若采用盾构，施工成本无法承受，如果隧洞较短，可能设备进出场及安装、预制件预制已经超出施工工期。常规施工隧洞一般为城门洞型或马蹄形隧洞，城门洞型施工容易，马蹄形施工较难，但是受力更好。圆形虽然受力最好，但施工难度极大，常规施工中一般不使用。因此，中短距离隧洞一般采用人工钻孔爆破、挖机开挖等常规施工方法，因挖机开挖斗较大，开挖时无法保护围岩周边稳定，扰动较大，不利于全土洞、半岩半土洞、软岩、泥岩及砂岩隧洞等的保护性开挖。现有技术中也有采用钻头机械臂进行掘进的方案，即利用带有多个金刚石刀头的钻头进行掘进，但是该结构的掘进效率低，施工速度慢，尤其该结构不适于主要为塑性土的土质隧道的掘进。现有技术也有采用小型挖机进行掘进的方案，但是传统的挖机挖斗同样存在掘进效率低的问题，而且隧道边缘的成型质量较差。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，能够提高土质隧道的掘进效率，而且隧道掌子面成型质量高。优选的方案中，还能够适于泥岩或强风化岩体地质条件下的掘进。

2、为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种隧道掘进机械爪，包括多个爪头，爪头与爪连接板的一端端面固定连接，爪连接板远离爪头的另一端端面设有爪第一铰座和爪第二铰接座，爪第一铰座靠近爪连接板的上端，爪第二铰接座靠近爪连接板的下端；

3、爪第二铰接座与掘进机械臂的端头铰接，爪第一铰座与爪连接杆的一端铰接，摆杆的一端与距离掘进机械臂端头一段距离的位置铰接，爪连接杆的另一端与摆杆的另一端通过三连接销铰接；

4、三连接销还用于与爪掘进油缸连接。

5、优选的方案中，在远离掘进机械臂端头的方向，距离摆杆铰接位置一段距离设有油缸座，油缸座与爪掘进油缸的缸体铰接，爪掘进油缸的活塞杆与三连接销铰接。

6、优选的方案中，爪连接杆、摆杆、掘进机械臂的端头位置和爪连接板构成四边形机构。

7、优选的方案中，爪头的前端位于掘进机械臂轴线的延长线上或延长线附近。

8、优选的方案中，爪头的一端为尖突结构，另一端设有爪连接座，爪连接座与爪连接板以可拆卸的方式固定连接。

9、优选的方案中，爪连接座为法兰结构，爪连接座与爪连接板采用螺栓或螺钉连接。

10、优选的方案中，爪连接座与爪连接板采用卡扣连接；

11、在爪连接板上设有卡扣座，卡扣座设有“凸”形槽，“凸”形槽沿着竖直方向延伸，“凸”形槽的顶部开放，“凸”形槽的底部设有梯形槽，爪连接座设有相应的“凸”形块；

12、梯形槽的两侧为斜角，梯形槽的顶部较宽，底部较窄，斜角的角度为0.5~小于5°。

13、优选的方案中，爪头靠近底部的两侧设有向两侧延伸的扩展部。

14、优选的方案中，在爪头的自由端设有可拆卸的爪尖，爪尖与爪头套接连接，在爪头的端头设有长圆槽孔，锁定销穿过爪尖和长圆槽孔，当爪尖与爪头之间紧密连接时，锁定销位于长圆槽孔内非极限位的其他位置。

15、优选的方案中，在爪连接板上固设有振动座，偏心块可转动的支承在振动座上，振动马达固设在掘进机械臂的端头，振动马达通过软轴与偏心块连接。

16、本实用新型提供了一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，通过采用尖突的多爪头结构配合四边形传动的结构，能够保护围岩稳定，小范围灵活开挖，保护性作业，且不影响施工进度。同时开挖扰动较小，能大量减少开挖坍塌及掉块，减少处理费用及工期，保证施工快速安全施工。另外可适于改装到不同类型以及不同臂展的设备上，远距离操作施工，确保人员、设备施工安全。本实用新型的设计灵活方便。设置的分体式振动结构，能够适用于泥岩或强风化砂岩岩体的掘进。本实用新型的适用于全土洞、半岩半土洞、软岩、泥岩及砂岩的隧道掘进机械爪，能够大幅提高掘进效率。

技术特征：

1.一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：包括多个爪头（1），爪头（1）与爪连接板（3）的一端端面固定连接，爪连接板（3）远离爪头（1）的另一端端面设有爪第一铰座（4）和爪第二铰接座（11），爪第一铰座（4）靠近爪连接板（3）的上端，爪第二铰接座（11）靠近爪连接板（3）的下端；

2.根据权利要求1所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：在远离掘进机械臂（8）端头的方向，距离摆杆（7）铰接位置一段距离设有油缸座（10），油缸座（10）与爪掘进油缸（9）的缸体铰接，爪掘进油缸（9）的活塞杆与三连接销（6）铰接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：爪连接杆（5）、摆杆（7）、掘进机械臂（8）的端头位置和爪连接板（3）构成四边形机构。

4.根据权利要求1所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：爪头（1）的前端位于掘进机械臂（8）轴线的延长线上或延长线附近。

5.根据权利要求1或4所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：爪头（1）靠近底部的两侧设有向两侧延伸的扩展部（101）。

6.根据权利要求1~4任一项所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：在爪头（1）的自由端设有可拆卸的爪尖（103），爪尖（103）与爪头（1）套接连接，在爪头（1）的端头设有长圆槽孔（105），锁定销（106）穿过爪尖（103）和长圆槽孔（105），当爪尖（103）与爪头（1）之间紧密连接时，锁定销（106）位于长圆槽孔（105）内非极限位的其他位置。

7.根据权利要求1~4任一项所述的一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，其特征是：在爪连接板（3）上固设有振动座（14），偏心块（15）可转动的支承在振动座（14）上，振动马达（17）固设在掘进机械臂（8）的端头，振动马达（17）通过软轴（13）与偏心块（15）连接。

技术总结本技术提供一种适用于全土洞、泥岩及砂岩隧道的掘进机械爪，包括多个爪头，爪头与爪连接板的一端端面固定连接，爪连接板远离爪头的另一端端面设有爪第一铰座和爪第二铰接座，爪第一铰座靠近爪连接板的上端，爪第二铰接座靠近爪连接板的下端；爪第二铰接座与掘进机械臂的端头铰接，爪第一铰座与爪连接杆的一端铰接，摆杆的一端与距离掘进机械臂端头一段距离的位置铰接，爪连接杆的另一端与摆杆的另一端通过三连接销铰接；三连接销还用于与爪掘进油缸连接。通过采用尖突的多爪头结构配合四边形传动的结构，能够保护围岩稳定，小范围灵活开挖，保护性作业，且不影响施工进度。同时开挖扰动较小，能大量减少开挖坍塌及掉块，减少处理费用及工期，保证施工快速安全施工。技术研发人员：李明波,邵思霖,朱强,胡和平,高登腾,林勋,李传斌,李健受保护的技术使用者：中国葛洲坝集团第一工程有限公司技术研发日：20231031技术公布日：2024/7/15