CN104314581A - 用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置，其采用球形铰接面结构，包括前壳体、铰接密封圈、后壳体、拉紧油缸组、铰接油缸组和铰接液压控制系统，所述前壳体与后壳体的连接面为球面形状，该连接面上开有密封槽，该密封槽内放置有铰接密封圈以实现前壳体与后壳体的铰接密封，所述拉紧油缸组连接于所述前壳体与后壳体之间，该前壳体与后壳体通过所述拉紧油缸组始终保持拉紧状态，所述铰接油缸组连接于所述前壳体与后壳体之间，通过不同方向的伸缩实现所述矩形掘进机轴心的纠偏导向控制。本发明可以实现上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向的全方位纠偏导向控制，有效地对矩形掘进机的姿态进行调整，提高了掘进机的可操作性和纠偏精度，使得密封性能更加稳定。
Description
技术领域：
本发明涉及一种能够对施工的隧道盾构掘进机进行纠偏的连接装置，具体涉及一种用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置，属于盾构掘进机技术领域。
背景技术：
矩形掘进机在实际施工过程中，由于被切削的土层土质条件比较复杂，使壳体各个部分受到的土压力不一致，导致掘进机的前进方向会与原本隧道设计的中心线产生偏差，为了减小偏差以提高工程质量，使掘进机按预定的路线前进，就必须进行掘进机姿态调整。
目前国内一些盾构公司对顶管机的铰接密封已有相关研究和应用。顶管机机头分为前后两段，中间由纠偏油缸联接，纠偏油缸进行伸缩量控制，即可使前、后壳体形成一所需夹角，从而改变机头方向达到纠偏目的。但是现有的球形铰接纠偏装置只能实现水平和垂直两个方向的纠偏，而且铰接处的密封效果也不尽理想。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是克服现有掘进机球形球形铰接纠偏装置的缺陷，提供一种用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置，实现全方向的铰接纠偏，有效地对矩形掘进机的掘进姿态进行调整，提高掘进机的可操作性和铰接纠偏的全方向性，同时使得密封性能更加稳定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置，其采用球形铰接面结构，包括前壳体、铰接密封圈、后壳体、拉紧油缸组、铰接油缸组和铰接液压控制系统，所述前壳体与后壳体的连接面为球面形状，该连接面上开有密封槽，该密封槽内放置有铰接密封圈以实现前壳体与后壳体的铰接密封，所述拉紧油缸组连接于所述前壳体与后壳体之间，该前壳体与后壳体通过所述拉紧油缸组始终保持拉紧状态，所述铰接油缸组连接于所述前壳体与后壳体之间，通过不同方向的伸缩实现所述矩形掘进机轴心的纠偏导向控制。
进一步地，所述的拉紧油缸组包括位于上方的上拉紧油缸、位于下方的下拉紧油缸、位于左方的左拉紧油缸和位于右方的右拉紧油缸，该上拉紧油缸、下拉紧油缸、左拉紧油缸和右拉紧油缸的一端分别通过固定于所述前壳体侧壁上的前油缸座各自与该前壳体连接，另一端分别通过固定于所述后壳体侧壁上的后油缸座各自与该后壳体连接。
进一步地，所述的铰接油缸组包括位于上左方的上左铰接油缸、位于左上方的左上铰接油缸、位于左下方的左下铰接油缸、位于下左方的下左铰接油缸、位于下右方的下右铰接油缸、位于右下方的右下铰接油缸、位于右上方的右上铰接油缸和位于上右方的上右铰接油缸，该上左铰接油缸、左上铰接油缸、左下铰接油缸、下左铰接油缸、下右铰接油缸、右下铰接油缸、右上铰接油缸和上右铰接油缸的一端分别通过固定于所述前壳体侧壁上的前油缸座各自与该前壳体连接，另一端分别通过固定于所述后壳体侧壁上的后油缸座各自与该后壳体连接。
进一步地，所述铰接液压控制系统包括提供液压动力的泵站、实现所述拉紧油缸组和铰接油缸组换向的电磁换向阀以及保持压差恒定、实现溢流的平衡阀。
本发明取得了如下有益的技术效果：
1、所述球形球形铰接纠偏装置采用球面连接面，并通过分布在掘进机矩形截面周边的八个铰接油缸的伸缩，能够使前、后壳体在任意方向上形成一所需夹角，从而改变机头的前进方向，达到全方向的铰接纠偏的目的，减小了掘进轴心的偏差，提高了纠偏的精度，实现了矩形掘进机纠偏方向的多方位性。
2、所述球形球形铰接纠偏装置使用四只拉紧油缸，始终保持拉紧状态，再结合采用了橡胶密封圈的球面形铰接面，确保了前壳体与后壳体之间的密封稳定性，使密封效果更加稳定。
3、本发明的液压控制系统采用了平衡阀，能够准确地调节压降和流量，改善了管网系统中液体流动状态，达到了管网液体平衡和节约能源的效果。
附图说明：
图1为本发明的铰接结构剖视图。
图2为本发明的轴侧图之一。
图3为本发明的轴侧图之二。
图4为本发明铰接液压控制系统的原理图。
具体实施方式：
本发明揭示了一种新颖的用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置，在传统铰接装置的基础上，提升了结构的多性能、多方位纠偏，可以有效地对掘进机的掘进姿态在任意方向上进行调整，实现了全方向的有效铰接纠偏，提高了掘进机的可操作性，同时使得密封性能更加稳定。
下面结合附图和具体实施例来对本发明所述的用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置做进一步的详细说明，但不能以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1，图示用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置采用球形铰接面结构，其包括前壳体1、铰接密封圈2、后壳体3、拉紧油缸组6、铰接油缸组7和铰接液压控制系统。所述前壳体1与后壳体3之间的连接面为球面形状，该连接面上开有密封槽，该密封槽内放置有铰接密封圈2，以实现前壳体1与后壳体3的铰接密封。
所述拉紧油缸组6连接于所述前壳体1与后壳体3之间，工作时一直保持拉紧状态，从而该前壳体1与后壳体3通过所述拉紧油缸组6始终保持拉紧状态，保证了连接面之间的密封。请结合参阅图2和图3，所述的拉紧油缸组6包括位于上方的上拉紧油缸6.1、位于下方的下拉紧油缸6.3、位于左方的左拉紧油缸6.2和位于右方的右拉紧油缸6.4；所述上拉紧油缸6.1、下拉紧油缸6.3、左拉紧油缸6.2和右拉紧油缸6.4的一端通过各自的前油缸座5.1与所述前壳体1连接，该前油缸座5.1分别焊接固定于所述前壳体1的侧壁上；所述上拉紧油缸6.1、下拉紧油缸6.3、左拉紧油缸6.2和右拉紧油缸6.4的另一端通过各自的后油缸座5.3与所述后壳体3连接，该后油缸座5.3分别焊接固定于所述后壳体3的侧壁上。铰接纠偏时上述上下左右四只拉紧油缸时刻保持拉紧状态。
所述铰接油缸组7连接于所述前壳体1与后壳体3之间，通过不同方向的伸缩实现所述矩形掘进机轴心的纠偏导向控制。请结合参阅图2和图3，所述的铰接油缸组7包括位于上左方的上左铰接油缸7.1、位于左上方的左上铰接油缸7.2、位于左下方的左下铰接油缸7.3、位于下左方的下左铰接油缸7.4、位于下右方的下右铰接油缸7.5、位于右下方的右下铰接油缸7.6、位于右上方的右上铰接油缸7.7和位于上右方的上右铰接油缸7.8；所述上左铰接油缸7.1、左上铰接油缸7.2、左下铰接油缸7.3、下左铰接油缸7.4、下右铰接油缸7.5、右下铰接油缸7.6、右上铰接油缸7.7和上右铰接油缸7.8的一端通过各自的前油缸座5.1与所述前壳体1连接，该前油缸座5.1分别焊接固定于所述前壳体1的侧壁上；所述上左铰接油缸7.1、左上铰接油缸7.2、左下铰接油缸7.3、下左铰接油缸7.4、下右铰接油缸7.5、右下铰接油缸7.6、右上铰接油缸7.7和上右铰接油缸7.8的另一端通过各自的后油缸座5.3与所述后壳体3连接，该后油缸座5.3分别焊接固定于所述后壳体3的侧壁上。
再参阅图4，所述铰接液压控制系统为12只液压油缸加载，提供前后壳体纠偏时所需要的动力，每只油缸可以单独控制伸缩，单独设定压力，可以实现上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向的纠偏导向控制。所述铰接液压控制系统包括泵站10、电磁换向阀8以及平衡阀9。所述泵站10提供液压动力，通过电磁换向阀8实现所述拉紧油缸组6和铰接油缸组7的换向，并且通过平衡阀9吸收网路的压力波动以及克服内扰，以维持施加于被控环路上压差恒定，实现溢流的作用。设定压力主要通过电磁换向阀8和平衡阀9实现，掘进机在实现纠偏过程中每个油缸的行程都是不同的。
本发明的铰接纠偏通过八只铰接油缸不同形式的伸缩实现不同方向的纠偏导向控制，请参阅图3，具体过程如下：
一、上左铰接油缸7.1、下左铰接油缸7.4、下右铰接油缸7.5和上右铰接油缸7.8四只油缸不动，左上铰接油缸7.2和右上铰接油缸7.7两只油缸回缩，左下铰接油缸7.3和右下铰接油缸7.6两只油缸伸长，实现上铰纠偏；
二、上左铰接油缸7.1、下左铰接油缸7.4、下右铰接油缸7.5和上右铰接油缸7.8四只油缸不动，左上铰接油缸7.2和右上铰接油缸7.7两只油缸伸长，左下铰接油缸7.3和右下铰接油缸7.6两只油缸回缩，实现下铰纠偏；
三、左上铰接油缸7.2、左下铰接油缸7.3、右下铰接油缸7.6和右上铰接油缸7.7四只油缸不动，上左铰接油缸7.1和下左铰接油缸7.4两只油缸回缩，下右铰接油缸7.5和上右铰接油缸7.8两只油缸伸长，实现左铰纠偏；
四、左上铰接油缸7.2、左下铰接油缸7.3、右下铰接油缸7.6和右上铰接油缸7.7四只油缸不动，上左铰接油缸7.1和下左铰接油缸7.4两只油缸伸长，下右铰接油缸7.5和上右铰接油缸7.8两只油缸回缩，实现右铰纠偏；
五、上左铰接油缸7.1、左上铰接油缸7.2、下左铰接油缸7.4和右上铰接油缸7.7四只油缸回缩，左下铰接油缸7.3、下右铰接油缸7.5、右下铰接油缸7.6和上右铰接油缸7.8四只油缸伸长，实现左上铰纠偏；
六、上左铰接油缸7.1、左下铰接油缸7.3、下左铰接油缸7.4和右下铰接油缸7.6四只油缸回缩，左上铰接油缸7.2、下右铰接油缸7.5、右上铰接油缸7.7和上右铰接油缸7.8四只油缸伸长，实现左下铰纠偏；
七、左上铰接油缸7.2、下右铰接油缸7.5、右上铰接油缸7.7和上右铰接油缸7.8四只油缸回缩，上左铰接油缸7.1、左下铰接油缸7.3、下左铰接油缸7.4和右下铰接油缸7.6四只油缸伸长，实现右上铰纠偏；
八、左下铰接油缸7.3、下右铰接油缸7.5、右下铰接油缸7.6和上右铰接油缸7.8四只油缸回缩，上左铰接油缸7.1、左上铰接油缸7.2、下左铰接油缸7.4和右上铰接油缸7.7四只油缸伸长，实现右下铰纠偏。
Claims (4)
1.一种用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置，其特征在于：所述球形铰接纠偏装置采用球形铰接面结构，包括前壳体(1)、铰接密封圈(2)、后壳体(3)、拉紧油缸组(6)、铰接油缸组(7)和铰接液压控制系统，所述前壳体(1)与后壳体(3)的连接面为球面形状，该连接面上开有密封槽，该密封槽内放置有铰接密封圈(2)以实现前壳体(1)与后壳体(3)的铰接密封，所述拉紧油缸组(6)连接于所述前壳体(1)与后壳体(3)之间，该前壳体(1)与后壳体(3)通过所述拉紧油缸组(6)始终保持拉紧状态，所述铰接油缸组(7)连接于所述前壳体(1)与后壳体(3)之间，通过不同方向的伸缩实现所述矩形掘进机轴心的纠偏导向控制。
2.如权利要求1所述的用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置，其特征在于：所述的拉紧油缸组(6)包括位于上方的上拉紧油缸(6.1)、位于下方的下拉紧油缸(6.3)、位于左方的左拉紧油缸(6.2)和位于右方的右拉紧油缸(6.4)，该上拉紧油缸(6.1)、下拉紧油缸(6.3)、左拉紧油缸(6.2)和右拉紧油缸(6.4)的一端分别通过固定于所述前壳体(1)侧壁上的前油缸座(5.1)各自与该前壳体(1)连接，另一端分别通过固定于所述后壳体(3)侧壁上的后油缸座(5.3)各自与该后壳体(3)连接。
3.如权利要求2所述的用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置，其特征在于：所述的铰接油缸组(7)包括位于上左方的上左铰接油缸(7.1)、位于左上方的左上铰接油缸(7.2)、位于左下方的左下铰接油缸(7.3)、位于下左方的下左铰接油缸(7.4)、位于下右方的下右铰接油缸(7.5)、位于右下方的右下铰接油缸(7.6)、位于右上方的右上铰接油缸(7.7)和位于上右方的上右铰接油缸(7.8)，该上左铰接油缸(7.1)、左上铰接油缸(7.2)、左下铰接油缸(7.3)、下左铰接油缸(7.4)、下右铰接油缸(7.5)、右下铰接油缸(7.6)、右上铰接油缸(7.7)和上右铰接油缸(7.8)的一端分别通过固定于所述前壳体(1)侧壁上的前油缸座(5.1)各自与该前壳体(1)连接，另一端分别通过固定于所述后壳体(3)侧壁上的后油缸座(5.3)各自与该后壳体(3)连接。
4.如权利要求1所述的用于矩形掘进机姿态调整的球形铰接纠偏装置，其特征在于：所述铰接液压控制系统包括提供液压动力的泵站(10)、实现所述拉紧油缸组(6)和铰接油缸组(7)换向的电磁换向阀(8)以及保持压差恒定、实现溢流的平衡阀(9)。
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