现代施工工程机械(第一篇) 第七章 隧道掘进机械

第七章 隧道掘进机械
第二节 凿岩机
一、凿岩机的工作原理
凿岩机是一种在岩壁上钻凿炮眼用的钻眼机械，或 称钻眼机具。它按冲击破碎岩石的原理进行工作，如图 7-1所示。
图7-1 凿岩机的工作原理 1-凿岩机；2-钎子；a-活塞(冲击锤)；b-缸体：c-钎杆；d-钎头
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二、凿岩机的种类
一、推进器（图7-5）
是导轨式凿岩机的轨道，并提供凿岩机工作所需的轴 向推进力。CTJ-3型凿岩台车采用气动马达—丝杠推进器。
图7-5 CTJ-3型掘进凿岩台车的推进器 l-风马达；2-丝母；3-丝杠；4-补偿液压缸；5-托盘；6-扶钎液压缸；7-顶 尖；8-扶钎器；9-导轨； 10-凿岩机底座；11-外回转凿岩机；12-钎子
例：国产YYG-80型液压凿岩机的结构（图7-2 ）。
该凿岩机的冲击机构属于前后腔交替进回油式，采用滑阀 配油。冲击机构由缸体4、活塞5和滑阀12等组成。转钎机构由 摆线转子液压马达11、减速齿轮10、7及冲击杆8等组成。
图7-2 YYG-80型液压凿岩机结构 1-回程蓄能器壳体；2-活塞；3-铜套；4-缸体；5-活塞；6-銅套；7-齿轮； 8-冲击杆；9-水套；10-齿轮；11-液压马达；12-滑阀；13-进油管
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1、钻爆法 钻爆法先需在工作面上钻出炮眼，将炸药装入炮眼内进 行爆破，然后用装载机械把爆碎后的岩块运走。钻爆法开挖 装药和爆破仍由人工操作为主。 2、掘进法 掘进法没有钻眼爆破工序，直接用掘进机的刀具破落岩 石形成所需形状的隧道，并同时将破落下来的岩块运走，实 现落、装、运一体化。当隧道长度与隧道断面直径比超过600 时，采用掘进法开凿隧道是经济的。 3、盾构法 盾构法是一种集开挖、支护、衬砌等多种作业于一体的大 型隧道施工方法，也是现阶段世界上修建隧道最先进的施工 方法之一。
1-活塞；2-滑阀； 3-回程蓄能器； 4-钎尾； 5-主油路蓄能器
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图7-3b为活塞返回行程开始时的情况。此时压力油经滑阀H腔、e 孔
进入活塞右端M腔，活塞左端A腔经a孔、滑阀N腔回油箱，活塞被推动左 移。当活塞移动到打开d孔时，M腔部分压力油经孔d作用在阀芯右端，推 动阀芯左移油流换向，回程结束并开始下一个循环的冲程。 在活塞左移过程中，当活塞左端关闭f孔后，D腔内油液被压缩，使回 程蓄能器3储存能量，同时还可对活塞起缓冲作用。当冲程开始时，该蓄能 器就释放能量，以加快活塞向前运动的速度，提高冲击力。
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结构组成：推进器1、两侧相同的两个支臂2、一个中间支臂 4、凿岩机3、轮胎行走机构6以及气压、液压和供水系统。
图7-4 CTJ-3型掘进凿岩台车 1-推进器；2-侧支臂；3-凿岩机；4-中间支臂；5-前支撑液压缸；6-行走机构； 7-支撑液压缸；8-进风管；9-摆动机构；10-操纵台；11-司机座；12-配重 第七章 隧道掘进机械
第七章
隧道掘进机械
第一节 概 述
一、用途 道掘进技术是随着现代交通运输、地下工程、矿山开 采、水利工程、市政建设以及电气通讯设施的发展而发展 起来的一种工程建设技术。 随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于软 土层的地铁、隧道、市政管道等工程领域。 二、分类 目前，隧道掘进有三种方法：钻爆法、掘进机法和盾 构法。隧道的掘进方法不同，所采用的设备各异。
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YYG-80型液压凿岩机冲击配油机构的工作原理（图7-3）
图7-3a为活塞冲程开始时的油液经孔e、滑阀K腔、Q腔流入回油管O回 油箱。此时两端E腔、F腔均通油箱，阀芯保持不动。当活塞运动到一定位 置时，A腔与b口接通，部分高压油经b孔到阀芯左端E腔，而阀芯右端F腔 经孔d、缸体B腔和c孔回油箱，在压力差作用下，阀芯右移，同时活塞冲 击钎尾，完成冲击行程，开始返回行程。
比，液压凿岩机具有以下优点： (1) 动力消耗少，能量利用率高。 (2) 凿岩速度高，作业条件好。 (3)液压凿岩机的运动件都在油液中工作，润滑条件好。 (4)操作方便，适应性强。 由于液压凿岩机制造和维护技术要求较高，目前还不 能完全代替气动凿岩机。
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2、液压凿岩机的结构和工作原理
按凿岩所用机动力可分：气动、电动、内燃和液压 四类。
按凿岩机支承和推进方式可分：手持式、气腿式、 伸缩式和导轨式。
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三、液压凿岩机
1、概述 是在气动凿岩机的基础上发展起来的一种凿岩机。它 以高压液体为动力，推动活塞在缸体内往复运动，冲击钎 杆能克服气动凿岩机存在的问题和缺陷。与气动凿岩机相
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三、国内外状况及发展趋势
1、国内外状况 我国1966年生产出第一台直径3.4m的掘进机。20世纪 70年代进入工业性试验阶段。80年代进入实用性阶段。但 是，我国目前仍然以钻孔爆破法掘进为主。 世界上著名的岩石掘进机制造厂商是美国的罗宾斯 （Robbins）公司和贾瓦（Jarva）公司、德国的沃斯 （Wirth）公司和德马克（Demag）公司以及瑞典的阿特拉 斯· 科普柯（Atlas· Copco）公司。而软土掘进机则以日本川 崎重工业公司生产的最为著名。
1-活塞；2-滑阀； 3-回程蓄能器； 4-钎尾； 5-主油路蓄能器
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第三节 凿岩台车
凿岩台车是20世纪70年代发展起来的一种钻孔设备。 它将一台或数台高效能的凿岩机连同推进装置一起安装在 钻臂导轨上，并配以行走机构实现凿岩作业的机械化。 凿岩台车按钻臂的多少分为双臂、三臂和多臂式；按 行走机构分为轨轮式、轮胎式和履带式。其控制方式有液 压控制、气压控制和液压与气压联合控制三种。 以CTJ-3型凿岩台车为例（图7-4 ）说明凿岩台车的结 构。
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2、发展趋势
（1）隧道掘进机的断面尺寸具有向超大、微小两个方 向发展的趋势。
（2）随着计算机硬件和软件的迅速发展，计算机优化 设计的应用和开发，全自动化的隧道掘进机也是未来发展 方向之一。 3、盾构机在我国的应用前景 目前，我国处于高速发展时期，铁路、公路、水电、 市政及有关管线等基础设施建设的需求大，隧道及地下工 程建设较以往无论在规模或数量上都有了大幅度的提高。 相当一部分隧道将会采用先进的盾构法施工。