CN104265314A - 盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置 - Google Patents
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Abstract
一种盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，包括超前钻机安装件、推进梁总成、托梁、托架、转接架、底托架和钻机接口；所述超前钻机安装件与推进梁总成相连接；所述托梁位于推进梁总成的下方，推进梁总成与托梁滑动连接；所述托架中部与转接架铰接连接；所述转接架与底托架铰接连接，托架尾部与底托架之间设有俯仰油缸；所述钻机接口与底托架转动连接。本发明通过与管片拼装机头部呈180度的部位设置钻机接口，将超前钻机安装在管片拼装机的活动圈梁上，使盾构掘进机无论在直线掘进位置或在曲线掘进位置，超前钻机能够具有打盾构掘进机周边斜孔的能力。本发明对各个自由度进行控制，能使超前钻机准确就位，进行超前孔的钻进。
Description
技术领域
本发明涉及地下隧道盾构掘进机，尤其是涉及盾构掘进机中的钻孔装置，具体的说是为超前钻机提供一种可靠的多自由度转接装置。
背景技术
在利用盾构掘进机进行地下隧道掘进施工中，由于前方地下的地质不可视，所以需要安装钻机进行超前钻探，或对前方软弱地质进行注浆加固。盾构掘进机超前孔位置位于盾构壳体的周边，并向隧道外倾斜。由于盾构掘进机内部的结构空间十分狭窄，给超前钻机的安装带来一定困难。在一些盾构掘进机中，把钻机安装在管片拼装机的拼装头部，这样往往会造成管片拼装机拼装头部的损坏，造成更大的损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，该装置将超前钻机安装在管片拼装机的活动圈梁上，从而使盾构掘进机无论在直线掘进位置或在曲线掘进位置，超前钻机都能够具有打周边斜孔的能力。
本发明的技术方案是：一种盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，包括超前钻机安装件、推进梁总成、托梁、托架、转接架、底托架和钻机接口；所述超前钻机安装件位于推进梁总成的上方，超前钻机安装件与推进梁总成相连接；所述托梁位于推进梁总成的下方，推进梁总成与托梁滑动连接；所述托架设置在托梁的下方，托架位于转接架的上方，托架中部与转接架铰接连接；所述转接架与底托架铰接连接，托架尾部与底托架之间设有俯仰油缸；所述钻机接口位于底托架的下方，钻机接口与底托架转动连接。
所述超前钻机安装件包括第一底板、第一上卡块和第一下卡块，所述第一底板与钻机固定连接，第一底板、第一上卡块和第一下卡块通过第二螺栓相连接。
所述推进梁总成包括推进梁、第二上卡块、第二下卡块和第二底板；所述第二上卡块、第二下卡块和第二底板通过第三螺栓相连接，所述第二底板通过第四螺栓与托梁相连接；所述推进梁的横截面呈U形，U形内设有推进油缸；所述推进梁设置在第一底板的下方，推进梁与第一底板滑动连接，推进梁通过延伸油缸与托梁相连接；所述推进梁上端设置在第一上卡块和第一下卡块之间，推进梁下端设置在第二上卡块和第二下卡块之间。
所述托架位于托梁的下部，托架包括托架底板、第一铰耳和第二铰耳，第一铰耳和第二铰耳固定于托架底板下部；所述第一铰耳与转接架铰接连接，所述第二铰耳与俯仰油缸铰接连接。
所述底托架上设有耳板、第一螺纹孔、第二螺纹孔、中心圆孔和边孔；所述第二螺纹孔与转接架相铰接，耳板与俯仰油缸铰接连接。
所述钻机接口设置在管片拼装机的活动圈梁上，钻机接口上设有定位圆柱、第三螺纹孔、第一加强板、第二加强板，定位圆柱固定在第一加强板上，第二加强板设置在活动圈梁的侧面；所述定位圆柱与底托架上中心圆孔通过第五螺栓相连接，所述第三螺纹孔通过第六螺栓与底托架上的边孔相连接；所述第二加强板通过第一螺纹孔与调整螺钉相连接。
本发明通过与管片拼装机头部呈180度的部位设置钻机接口，将超前钻机安装在管片拼装机的活动圈梁上，从而使盾构掘进机无论在直线掘进位置或在曲线掘进位置，超前钻机能够具有打盾构掘进机周边斜孔的能力。盾构掘进机的管片拼装机的活动圈梁具有直线移动自由度Z1和绕其轴线A1的旋转自由度φ，可以带动钻机沿轴线A1进行直线移动和旋转。使用调整螺钉，使钻机具有沿轴线A5进行转动，具有自由度ω。俯仰油缸动作时，使钻机沿与轴线A5垂直的轴线A4进行转动，具有自由度θ。延伸油缸动作时，使钻机沿轴线A2进行直线移动，具有局部自由度Z2。推进油缸缸动作时，使钻机沿轴线A3进行直线移动，具有局部自由度Z3。本发明对各个自由度进行控制，能使超前钻机准确就位，进行超前孔的钻进。
附图说明
图1是本发明的结构轴侧示意图。
图2是本发明的主视图。
图3是图2的俯视图。
图4是图1的A-A剖视图。
图5是图1的B-B剖视图。
图6是图1的C-C剖视图。
图7是底托板结构轴侧示意图。
图8是圈梁结合部结构轴侧示意图。
图中：1超前钻机安装件，2钎具，3推进油缸，4 卡钎器，5 推进梁总成，6托梁，7延伸油缸，8托架，9销轴，10转接架，11第一螺栓，12第五螺栓，13垫片，14底托架，15调整螺钉，16俯仰油缸，17钻机接口，18第六螺栓。
具体实施方式
下面结合附图详细阐述一下本发明。
一种盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，如图1至8所示，包括超前钻机安装件1、推进梁总成5、托梁6、托架8、转接架10、底托架14和钻机接口17。超前钻机安装件1位于推进梁总成5的上方，超前钻机安装件1与推进梁总成5滑动连接。托梁6位于推进梁总成5的下方，推进梁总成5与托梁6滑动连接。托架8设置在托梁6的下方，托架8位于转接架10上方，托架8的中部与转接架10铰接连接。转接架10与底托架14用第一螺栓11连接一起，托架8的尾部与底托架14之间设有俯仰油缸16。钻机接口17设置在管片拼装机的活动圈梁1701上，钻机接口17与底托架14转动连接。
超前钻机安装件1包括第一底板102、第一上卡块103和第一下卡块104。钻机101固定在第一底板102上，第一底板102、第一上卡块103和第一下卡块104通过第二螺栓105相连接在一起。钻机101前端设有钎具2。
推进梁总成5包括推进梁501、第二上卡块503、第二下卡块504和第二底板505。第二上卡块503、第二下卡块504和第二底板505通过第三螺栓502相连接在一起。推进梁501设置在第一底板102的下部，并与第一底板102形成滑动连接。推进梁501的横截面呈U形，U形内设有推进油缸3。当推进油缸3伸缩时，推进梁501可以带动底板102滑动，同时带动钻机101沿推进梁501方向直线滑动，具体方向沿推进油缸3的轴线A3方向，自由度为Z3。推进梁总成5前端安装有卡钎器4，用于拆装钎具2。
推进梁501上端设置在第一上卡块103和第一下卡块104之间，推进梁501下端设置在第二上卡块503和第二下卡块504之间。第一上卡块103和第一下卡块104分别与推进梁501上端的滑动面形成滑动配合，第二上卡块503和第二下卡块504分别与推进梁501下端的滑动面形成滑动配合。托梁6设置在推进梁501的下方，第二底板505通过第四螺栓506与托梁6紧固连接起来，推进梁501能够相对于托梁6滑动。托梁6后侧与延伸油缸7相连接，延伸油缸7另一端与超前钻机安装件1下部的推进梁501相连接。当延伸油缸7伸缩时，带动推进梁总成5直线滑动, 方向沿延伸油缸7的轴线A2方向。
托架8位于托梁6的下方，托架8位于转接架10的上方。托架8包括托架底板801、第一铰耳802和第二铰耳803，第一铰耳802和第二铰耳803固定于托架底板801下部，并分别位于托架底板801的两端。第一铰耳802与转接架10通过销轴9形成铰接连接，第二铰耳803与俯仰油缸16铰接连接。当俯仰油缸16伸缩时，托架8沿轴A4转动，形成自由度θ。托架8上面安装的托梁6也随之同步转动。
底托架14上设有耳板1401、第一螺纹孔1402、第二螺纹孔1403、中心圆孔1404和边孔1405。第一螺栓11拧入到第二螺纹孔1403，把底托架14与转接架10连接起来。耳板1401与俯仰油缸16形成铰接。因此，俯仰油缸16将托架8与底托架14连接在一起。中心圆孔1404设置在中心，第二螺纹孔1403设有四个，第二螺纹孔（1403）分布在中心圆孔1404四周，边孔1405呈长腰型，且设有四个，分布在第二螺纹孔1403的外侧且每边设有两个。
钻机接口17设置在管片拼装机的活动圈梁1701上。钻机接口（17）上设有定位圆柱1702、第三螺纹孔1703、第一加强板1704、第二加强板1705，第二加强板1705设置在活动圈梁1701的侧面，且第一加强板1704与第二加强板1705通过焊接形成固定连接。定位圆柱1702固定在第一加强板1704上。定位圆柱1702与底托架14上中心圆孔1404通过第五螺栓12相连接，第五螺栓12上端设有垫片13。中心圆孔1404与定位圆柱1702形成可转动配合，轴向依靠垫片13和第五螺栓12进行定位。第三螺纹孔1703通过第六螺栓18与底托架14上的边孔1405相连接，从而将钻机接口17与底托架14固定连接。调整螺钉15拧入并穿过第一螺纹孔1402，顶紧到第二加强板1705上。松动第六螺栓18，拧动调整螺钉15，底托架14沿轴A5转动，形成自由度ω，从而使超前钻机沿轴线A5转动。当管片拼装机动作时，活动圈梁1701可以沿轴线A1发生旋转或直线运动，形成旋转自由度φ和移动自由度Z1，从而可以带动超前钻机沿轴线A1进行直线移动和旋转。
因此，本发明对以上各个自由度进行控制，能使超前钻机准确就位，进行超前孔的钻进，从而使钻机101上的钎具2进行旋转、冲击，进行凿岩钻孔。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，其特征在于：包括超前钻机安装件（1）、推进梁总成（5）、托梁（6）、托架（8）、转接架（10）、底托架（14）和钻机接口（17）；所述超前钻机安装件（1）位于推进梁总成（5）的上方，超前钻机安装件（1）与推进梁总成（5）相连接；所述托梁（6）位于推进梁总成（5）的下方，推进梁总成（5）与托梁（6）滑动连接；所述托架（8）设置在托梁（6）的下方，托架（8）位于转接架（10）的上方，托架（8）中部与转接架（10）铰接连接；所述转接架（10）与底托架（14）铰接连接，托架（8）尾部与底托架（14）之间设有俯仰油缸（16）；所述钻机接口（17）位于底托架（14）的下方，钻机接口（17）与底托架（14）转动连接。
2.根据权利要求1所述的盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，其特征在于，所述超前钻机安装件（1）包括第一底板（102）、第一上卡块（103）和第一下卡块（104），所述第一底板（102）与钻机（101）固定连接，第一底板（102）、第一上卡块（103）和第一下卡块（104）通过第二螺栓（105）相连接。
3.根据权利要求1所述的盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，其特征在于，所述推进梁总成（5）包括推进梁（501）、第二上卡块（503）、第二下卡块（504）和第二底板（505）；所述第二上卡块（503）、第二下卡块（504）和第二底板（505）通过第三螺栓（502）相连接，所述第二底板（505）通过第四螺栓（506）与托梁（6）相连接；所述推进梁（501）的横截面呈U形，U形内设有推进油缸（3）；所述推进梁（501）设置在第一底板（102）的下方，推进梁（501）与第一底板（102）滑动连接，推进梁（501）通过延伸油缸（7）与托梁（6）相连接；所述推进梁（501）上端设置在第一上卡块（103）和第一下卡块（104）之间，推进梁（501）下端设置在第二上卡块（503）和第二下卡块（504）之间。
4.根据权利要求1所述的盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，其特征在于，所述托架（8）位于托梁（6）的下部，托架（8）包括托架底板（801）、第一铰耳（802）和第二铰耳（803），第一铰耳（802）和第二铰耳（803）固定于托架底板（801）下部；所述第一铰耳（802）与转接架（10）铰接连接，所述第二铰耳（803）与俯仰油缸（16）铰接连接。
5.根据权利要求1所述的盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，其特征在于，所述底托架（14）上设有耳板（1401）、第一螺纹孔（1402）、第二螺纹孔（1403）、中心圆孔（1404）和边孔（1405）；所述第二螺纹孔（1403）与转接架（10）相铰接，耳板（1401）与俯仰油缸（16）铰接连接。
6.根据权利要求1所述的盾构掘进机中超前钻机的多自由度转接装置，其特征在于，所述钻机接口（17）设置在管片拼装机的活动圈梁（1701）上，钻机接口（17）上设有定位圆柱（1702）、第三螺纹孔（1703）、第一加强板（1704）、第二加强板（1705），定位圆柱（1702）固定在第一加强板（1704）上，第二加强板（1705）设置在活动圈梁（1701）的侧面；所述定位圆柱（1702）与底托架（14）上中心圆孔（1404）通过第五螺栓（12）相连接，所述第三螺纹孔（1703）通过第六螺栓（18）与底托架（14）上的边孔（1405）相连接；所述第二加强板（1705）通过第一螺纹孔（1402）与调整螺钉（15）相连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |