Проходческий щит

 

Союз Советсиик

Социапмстичесиик

Респубпии

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. спид-ву(22) Заявлено 25. 07. 80 (21) 2968014/22-03 (51)N. Кл.

Е 21 0 9/06 с присоединением заявки М—

Гасударственный комитет (23) Приоритет— па долам изобрвтений и открытий

Опубликовано 28. 02. 82. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 28. 02.82 (53) УДК 624.1о1..6:622.22 (088.8) 1

О. Я. Цагикян, В.A. Ходош, И. С. Островский P M. Я. бенкман

1 ...-.

Специальное конструкторско-технологическо)г бюро

Г

"Главтоннельметростой" Иинистерства. транс/портного строительства (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРОХОДЧЕСКИЙ ЦИТ

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к строительству подземных сооружений с помощью проходческих щитов с выдвижными шандорньили элементами, и может быть использовано преимущественно при проходке участков на трассах с переменными горногеологическими условиями. !

1звестен проходческий щит, наружную поверхность которого образуют выдвижные шандорные элементы, установленные в направляющих на корпусе щита и соединенные с ним гидроцилиндрами выдвижения. Передвижение такого щита осуществляется путем подтягива15 ния корпуса щита к ранее поочередно выдвинутым шандорным элементам (1 1.

Известный способ передвижения щитов основан на том факте, что усилия

20 трения наружных поверхностей шандор о породу превышает усилия трения их внутренних поверхностей по направляющим корпуса агрегата, однако для его

2 осуществления необходимо наличие на трассе тоннеля пород относительно однородных, равномерно обжимающих наружную поверхность проходческого шита.

Недостатком такого щита является ненадежность сцепления наружных поверхностей шандор с породой, особенно пои наличии в забое выработки прослоек устойчивых, вязких или увлажненных пород. Контактирующие с этой прослойкой шандоры при попытке передвижения корпуса щита будут отодвигаться назад из-за недостаточного трения на контакте их наружных поверхностей с породой. Это может привести к вывалам породы в забое, осложнениям при передвижении корпуса щита, что в конечном итоге затруднит ведение проходки.

Наиболее близким к предлагаемому . по технической сущности и достигаемому результату является проходческий щит, включающий корпус с выпол20

Проходческий щит работает следующим образом (работа предлагаемого проходческого щита рассматривается на примере первого варианта его конструктивного выполнения).

Для выдвижения шандоры 3 гидроцилиндр 4 включается на выдвижение штока 8.

При этом усилие гидроцилиндра 4 через описанную кинематическую связь (шток 8, проушину 16, шарнир 15, рычаги 14, ось 12, зубчатую шестерню

3 908467 ненными на его наружной поверхности продольными направляющими, шандорные элементы, установленные в направляющих корпуса и снабженные выдвижными грунтозацепами, и закрепленные на корпусе щита гидроцилиндры перемещения шандорных элементов t 2 ).

Недостатком его является необходимость выполнения дополнительных операций на выдвижение и уборку грунто- 10 зацепов.

Кроме того, при такой конструкции возможны случаи, когда даже при недостаточно обжатой породой шандоре выдвижение ее стопора окажется за- 15 труднительным, если в породе против этого стопора в момент выдвижения будет находиться монолитный блок или твердый прослоек.

Такая шандора при передвижении корпуса щита будет самопроизвольно отодвигаться назад с отрицательными последствиями.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности эксплуатации щита путем автоматического соблюдения последовательности процессов перемещения грунтозацепов и шандорных элементов.

Указанная цель достигается тем, что каждый из грунтозацепов крнематически связан с соответствующим гидроцилиндром перемещения, при этом каждый шандорный элемент имеет ограничители хода кинематической связи.

На фиг. 1 изображен проходческий

35 щит, разрез по продольной оси; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (вид спереди на щит); на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 1 вариант предлагаемой конструк>

40 ции проходческого щита; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5— узел 1 на фиг. 1 при втором варианте предлагаемой конструкции; на фиг. 6 фаза работы предлагаемого щита при

15 выдвижении шандоры; на фиг. 7 - то же, при перемещении его корпуса.

Проходческий цит состоит из корпуса 1, на наружной поверхности которого B направляющих 2 установлены выдвижные шандорные элементы 3, образу50 ющие наружную оболочку щита и передвигаемые относительно корпуса щита в направлении проходки посредством гидроцилиндров 4.

Нит снабжен механизмами для разработки породы, выдачи ее от забоя, а также для возведения крепи тоннеля (не показаны).

На каждом шандорном элементе 3 в направляющих 5, установленных на корпусе шандорного элемента 3, смонтирован грунтозацеп 6, имеющий возможность выдвижения в окружающую щи r породу через проем 7 в наружной оболочке шандорного элемента 3.

Грунтозацеп 6 кинематически связан со штоком 8 гидроцилиндра 4, закрепленного на кронштейне 9 корпуса

1 щита.

Как вариант, кинематическая связь грунтозацепа 6 может быть выполнена в виде зубчатой рейки 10, закрепленной на грунтозацепе 6 и имеющей зацепление с шестерней 11, закрепленнсй на оси 12.

Ось 12 имеет возможность поворота в проушинах 13, закрепленных на корпусе выдвижного шандорного элемента

3. На оси 12 закреплены рычаги 14, соединенные шарниром 15 с проушиной

16 штока 8 гидравлического цилиндра

4. На оси 12 закреплен рычаг 17, перемещение которого ограничивается регулируемыми упорами 18, выполненными, например, в виде силовых болтов, ввинченных в планках, закрепленных на корпусе шандорного элемента 3.

На фиг. 5 изображен второй вариант конструктивного исполнения кинематической связи грунтозацепа 6 с гидроцилиндром 4 выдвижения шандорного элемента.

Во втором варианте на грунтозацепе 6 в проушинах 19 закреплена ось 20, входящая в паз 21 рычага 22, закрепленного на оси 12.

Рычаг 22 шарниром 15 соединен с проушиной 16 штока 8 гидроцилиндра 4.

В этом варианте конструкция также снабжена закрепленным на оси 12 рычагом 17, перемещение которого ограничивается регулируемыми упорами 18 (на фиг. 5 упоры 18 условно не показаны).

5 9084

11, зубчатую рейку 10) действует с одной стороны на выдвижной грунтозацеп 6, а с другой стороны через ось 12 и проушины 13 - на корпус выдвижного шандорного элемента 3.

3а счет обычных конструктивных приемов сопротивление перемещения элементов описанной кинематической связи гидроцилиндра 4 с выдвижным грунтозацепом 6 вместе с сопротивлением перемещения грунтозацепа 6 может быть заведомо меньшим сопротивления выдвижения шандорного элемента 3, поэтому вначале происходит перемещение элементов этой кинематической связи, убирающих грунтозацеп 6 в корпус шандорного элемента 3.

Таким образом, при включении гидроцилиндра 4 на выдвижение шандорно- 20 го элемента 3 шток 8 через проушину 16 и шарнир 15 воздействует на рычаги 14, закрепленные на оси 12, которая, поворачиваясь, поворачивает закрепленную на ней шестерню

11, которая при этом через зубчатую рейку 10 задвигает грунтозацеп 6 оо внутрь корпуса шандорного элемента

3. Одновременно поворачивается рычаг 17, закрепленный на оси 12, в кон зо це своего хода упираясь в верхний упор 18.

В этом положении усилие гидроцилиндра 4 через упор 18, ось 12 и проушины 13 начинает действовать 35 на корпус шандорного элемента 3, выдвигая его вперед (при задвинутом внутрь корпуса грунтозацепе 6) .

На фиг. 6 дано иэображение проходческого щита в- фазе выдвижения шандорного элемента 3. Направление вывыдвижения шандорного элемента 3 указано стрелкой.

После выполнения работ проходческого цикла с последовательным выдвижением всех шандорных элементов 3 производится передвижение корпуса 1 проходческого щита, для чего гидроцилиндры 4 включаются на уборку што50 ка 8.

Таким образом усилие гидроцилиндра 4 одновременно воздействует и на грунтозацеп 6, и на корпус шандорно- . го элемента 3.

Так как сопротивление выдвижения

55 грунтозацепа 6 вместе с сопротивлением перемещения в элементах, cBR зывающих его кинематически с гид67 6 роцилиндром 4, заведомо меньше сопротивления передвижения корпуса шандорнога: элемента 3, находящегося полностью или частично под действием горного давления, то сначала происходит выдвижение грунтозацепа б в породу следующим образом.

LIToK 8 гидроцилиндра 4, втягиваясь, через проушину 16 и шарнир 15 поворачивает рычаги 14 вместе с осью

12 и шестерней 11, которая в свою очередь через зубчатую рейку 10 выдвигает грунтозацеп 6 в проем 7 наружной оболочки выдвижного шандорного элемента 3.

Величина выдвижения грунтозацепа

6 в породу зависит либо от величины углового перемещения рычага 17, ограниченного нижним упором 18, либо от величины усилия внедрения, прилагаемого от гидроцилиндоа 4 к грунтозацепу 6 через описанную кинематическую связь.

В отдельных случаях из-за проч ости участка породы прилагаемого к грунтозацепу 6 усилия не будет достаточно для его внедрения на всю величину, определенную величиной углового перемещения рычага lj до упо18 °

Однако и в этом, и в предыдушем случаях выдвижение грунтозацепа 6 повышает усилие сцепления шандоры с породой и препятствует ее самопроизвольному отодвиганию в момент, когда после выдвижения грунтозацепов 6 под совокупным действием всех гидроцилиндров 4 на втягивание штоков 8 начинается передвижение корпуса 1 щита к ранее выдвинутым шандорным элементам 3.

На фиг. 7 дано изображение про ходческого щита в фазе выдвижения корпуса щита. Направление перемещения корпуса 1 щита показано стрелкой.

При необходимости в оазличных горногеологических условиях ход выдвижения грунтозацепов по величине может быть изменен посредством регулируемых упоров, предусматриваемых в конструкции.

Такая конструкция проходческого щита исключает необходимость введения в процессе его эксплуатации отдельных операций по выдвижению грунтозацепов и их уборке, так как эти операции, производятся автоматичес908467!

15

25 ки в нужной последовательности с операциями выдвижения шандор и перемещения корпуса щита, что, в конечном итоге, повышает эффективность применения проходческого щита данной конструкции.

8 данной конструкции сопротивление отодвиганию шандор при перемещении корпуса щита повышено за счет усилия на торцовой кромке грунтозацепов даже в тех отдельных случаях, когда грунтоэацепы не могут быть внедрены в породу в начальный момент передвижения корпуса щита из-за их попадания на твердый прослоек породы.

А так как в предлагаемом щите конструктивно обеспечивается тенденция к выдвижению грунтозацепа во весь период передвижения корпуса щита, то при произвольном отодвигании шандоры, грунтозацеп которой по описанной причине в начальный момент передвижения корпуса щита не внедрился в породу, этот грунтозацеп внедрится в породу в первом возможном для этого месте (в мягкой прослойке, трещине„ уступе крепкой породы).

Это свойство конструкции повышает ее безопасность при экслуатации.

Формула изобретения

Проходческий щит, включающий корпус с выполненными на его наружной поверхности продольными направляющими, шандорные элементы, установленные в направляющих корпуса и снабженные выдвижными грунтоэацепами, и закрепленные на корпусе щита гидроцилиндры перемещения шандорных элементов, отличающийся тем, что, 4 с целью повышения эффективности и безопасности эксплуатации щита путем автоматического соблюдения последовательности процессов перемещения грунтозацепов и шандорных элементов, каждый из грунтозацепов кинематически связан с соответствующим гидроцилиндром перемещения, при этом каждый шандорный элемент имеет ограничители хода кинематической связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СССР h 496748, кл. Е 21 D 9/06, 1971.

2. Заявка ФРГ Ю 2407584 кл. 19 f 3/02, опублик. 1974.