CN105298511A - 一种异形断面盾构双半圆管片拼装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形断面盾构双半圆管片拼装机，其包括支架、支撑梁、双半圆形轨道、齿轮组、提升装置和微调机构；支撑梁固连在支架上，双半圆形轨道可在支撑梁上做直线运动，双半圆形轨道上安装有内齿圈；齿轮组包括齿轮I、齿轮II、齿轮III，齿轮I的轴与双半圆形轨道连接，齿轮I与齿轮II相啮合，齿轮II与齿轮III啮合，齿轮II与内齿圈相啮合，提升装置固定在齿轮III上，微调机构安装在提升装置的末端。本发明的拼装机解决了现有拼装机在盾构断面形状、尺寸的限制，且其不易干涉，灵活性高。其扩大了原圆形拼装机的工作范围，可调节两个拼装头的位置，易于适应不用形状的异形断面，且中间留有空间，可安装螺旋机等盾构机其他结构。

Description

一种异形断面盾构双半圆管片拼装机

技术领域

本发明属于盾构工程技术领域，涉及一种盾构管片拼装机，特别适用于异形断面盾构的管片拼装。

背景技术

由于受到施工场地、道路交通等城市环境因素的限制，使得传统的施工方法难以普遍适用，盾构机应运而生。与圆形隧道断面相比，矩形、椭圆形、双圆形、多圆形等异形隧道断面有效使用面积通常增大25％以上，减少了土地征用量和地下掘进面积，有利于降低工程总体造价。在城市隧道中人行地道、电缆沟、综合管道等市政隧道工程，以异形断面最为经济，因此异形断面盾构技术的研发非常重要。而管片拼装机是盾构机的重要组成部分。对于异形断面隧道的管片拼装，目前有采用原圆形拼装机和2台圆形拼装机拼装的方法，但前者的工作范围有限，难以适应各种形状的拼装要求；后者容易产生干涉，适用于宽度较大的异形断面。其他的拼装方法还不成熟，仍需要进一步研究。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是克服现有异形断面盾构拼装机的技术缺陷，提供一种异形断面盾构双半圆管片拼装机，可实现异形断面的盾构管片的自动化拼装操作，具有可适应不同的异形断面管片形状的特点，不易干涉，灵活性高。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种异形断面盾构双半圆管片拼装机，其中：包括安装于盾构机盾壳中的支架、支撑梁、双半圆形轨道、齿轮组、提升装置和微调机构；

所述支撑梁固连在所述支架上，所述双半圆形轨道可在支撑梁上做直线运动，双半圆形轨道上安装有内齿圈；

所述齿轮组包括齿轮I、齿轮II、齿轮III，所述齿轮I的轴与双半圆形轨道连接，齿轮I、II啮合，齿轮II与齿轮III啮合，齿轮II与内齿圈啮合，提升装置固定在齿轮III上，微调机构安装在提升装置末端。

其中，为避免干涉，支撑梁为纵向布置的两根梁，共同分担其上压力。

其中，为适应异形断面的长宽比，双半圆形轨道由两个半圆组成，两个半圆圆心拉开一定距离，使得螺旋机等盾构机其他结构能够从中间穿过，两个半圆轨道上下部分相连，在支撑梁上运动。内齿圈、齿轮组、提升装置和微调机构在两个半圆轨道各布置一套。

其中，支撑梁上安装直线轨道；双半圆形轨道可沿支撑梁在隧道长度方向前后移动。

其中，齿轮I由液压马达驱动，通过齿轮III的传递，使齿轮II沿内齿圈转动，齿轮I、齿轮II、齿轮III由一行星架连接；提升装置随齿轮III转动，沿双半圆形轨道旋转。

其中，提升装置由液压缸驱动，可做直线运动，将管片从运输小车上提起；通过双半圆形轨道的移动，将管片运送到指定轴向位置；通过齿轮啮合将提升装置转到指定角度，提升装置将管片顶到管壳上，移动到管片拼装位置完成一片管片的拼装。

其中，微调机构安装于提升装置末端，其底部固定管片，由液压缸驱动，用来调整管片的位置和姿态。

其中，为给提升装置提供更好的支撑，所述双半圆形轨道为双层结构，中间固定连接。

(三)有益效果

本发明相比较于现有技术，具有如下有益效果：

该异形断面盾构双半圆管片拼装机通过拼装头在两个半圆轨道上运动扩大了原圆形拼装机的工作范围，通过调节两个半圆的圆心距离可调节两个拼装头的位置，易于适应不用形状的异形断面，且中间留有空间，可安装螺旋机等盾构机其他结构；采用内齿圈静止，内部齿轮旋转的驱动方式，解决了2个半圆拼装的干涉问题；采用双半圆形轨道在支撑梁上运动可以完成管片平移动作，减小了平移机构安装在提升装置上时对轨道产生的倾覆力矩；提升装置可以完成各拼装位置管片的提升动作；拼装头上的微调机构可以实现管片空间姿态微调。该拼装机解决了现有拼装机在盾构断面形状、尺寸的限制，不易干涉，灵活性高。

附图说明

图1为本发明异形断面盾构双半圆管片拼装机的结构示意图。

图2为本发明异形断面盾构双半圆管片拼装机的支架和支撑梁。

图3为本发明异形断面盾构双半圆管片拼装机的齿轮组。

图4为本发明异形断面盾构双半圆管片拼装机的提升装置。

图5为本发明异形断面盾构双半圆管片拼装机的微调结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

原圆形拼装机为提升装置在齿轮的带动下做圆周运动，只能拼装圆形断面盾构管片或者长宽比小的异形断面盾构管片，局限性较大；原2台圆形拼装机拼装，在隧道断面占地太大，容易产生干涉。本发明的异形断面盾构双半圆管片拼装机将整圆切开变成两个大半圆的拼装结构，双半圆形轨道的两个半圆圆心距离可按照异形断面的长宽比设计，内齿圈、齿轮组、提升装置和微调机构在两个半圆轨道各布置一套，既可满足拼装机到达管壳任意位置拼装，又可在中间及四周留有一定空间，方便螺旋机等盾构机其他结构能够从中间穿过，避免干涉。

请参阅图1，本发明的一种异形断面盾构双半圆管片拼装机，包括安装于盾构机盾壳1的支架3、支撑梁2、双半圆形轨道4、齿轮组5、提升装置6和微调机构7；其中，双半圆形轨道4可携带齿轮组5、提升装置6、微调机构7沿支撑梁2运动，双半圆形轨道4上安装有内齿圈8，为保证提升管片时提升装置6的强度、刚度和运动精度，双半圆形轨道4为双层结构，悬挂在支撑梁2上；齿轮I9的轴与双半圆形轨道4连接，齿轮I9、齿轮II10啮合，齿轮II10、齿轮III11啮合，齿轮II10与内齿圈啮合，提升装置6固定在齿轮III11上，因此，提升装置6沿内齿圈旋转运动。提升装置6可伸缩，以提升和推举管片；管片与微调机构7上的管片连接块7-3连接，微调机构7与提升装置6通过微调装置7的连接块6-5连接。

请参阅图2，支架固定安装在盾构机盾壳上，支架3上挑出支撑梁，支撑梁上安装有滑轨，双半圆形轨道上安装有滑块，可以在梁上做直线运动，因此实现了管片在隧道方向上的平移运动。

请参阅图3，齿轮组包括：内齿圈8、齿轮I9、齿轮II10、齿轮III11、行星架12。齿轮I由液压马达驱动，经过齿轮II的传动，使齿轮III在内齿圈内转动；提升装置固定在齿轮III上；因此，齿轮组实现了提升装置沿半圆形轨道的圆周运动。内齿圈为大半圆弧，齿轮组做往复运动，两个大半圆保证了执行机构在整个拼装区间都能到达指定位置。

请参阅图4，提升装置6包括：连接双层轨道的连接块6-1、连接法兰6-2、油缸6-3、导柱6-4、微调机构的连接块6-5。连接双层轨道的连接块通过连接法兰将双层轨道连接起来，使之同时运动；油缸和导柱安装在连接块6-1与连接块6-5之间，油缸的伸缩可实现管片的提升和上推，导柱起到导向作用。

请参阅图5，微调机构包括：俯仰油缸7-1、横滚油缸7-2、管片连接块7-3和其他连接件。俯仰油缸可实现管片的俯仰运动；横滚油缸可实现管片的横滚运动，其他连接件有转动副和法兰。微调机构通过管片连接块与管片连接，采用螺栓连接和销定位。

当本发明的拼装机进行拼装操作时，由液压缸驱动双半圆形轨道在支撑梁上平移到达指定位置，提升装置的油缸工作，末端下降将管片从运输小车上取下，由螺栓和销将其固定在微调机构下端的连接块上，动作完成后提升装置回原位；液压马达驱动齿轮组运动，使提升装置旋转到达指定圆周位置，提升装置将管片推向管壳，双半圆形轨道在支撑梁上平移将管片推入其拼装的轴向位置；其间，管片的姿态通过微调机构进行调整；最后，将管片的螺栓孔与已装管片的螺栓孔对合，将管片之间用螺栓连接。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.本发明公开了一种异形断面盾构双半圆管片拼装机，其特征在于：所述异形断面盾构双半圆管片拼装机包括：安装于盾构机盾壳中的支架、支撑梁、双半圆形轨道、齿轮组、提升装置和微调机构；

所述支撑梁固连在所述支架上，所述双半圆形轨道可在支撑梁上做直线运动，双半圆形轨道上安装有内齿圈；

所述齿轮组包括齿轮I、齿轮II、齿轮III，所述齿轮I的轴与双半圆形轨道连接，齿轮I与齿轮II相啮合，齿轮II与齿轮III啮合，齿轮II与所述内齿圈相啮合，所述提升装置固定在齿轮III上，所述微调机构安装在所述提升装置的末端。

2.根据权利要求1所述的异形断面盾构双半圆管片拼装机，其特征在于：为避免干涉，所述支撑梁为纵向布置的两根梁。

3.根据权利要求1所述的异形断面盾构双半圆管片拼装机，其特征在于：所述双半圆形轨道由两个半圆轨道组成，两个半圆轨道的圆心具有一距离，所述两个半圆轨道的上下部分相连，可在所述支撑梁上运动，所述内齿圈、齿轮组、提升装置和微调机构在两个半圆轨道各布置一套。

4.根据权利要求1所述的异形断面盾构双半圆管片拼装机，其特征在于：所述支撑梁上还安装直线轨道；所述双半圆形轨道可沿所述支撑梁在所在隧道方向前后移动。

5.根据权利要求1所述的异形断面盾构双半圆管片拼装机，其特征在于：所述的齿轮I由液压马达驱动，通过齿轮III的传递，使齿轮II沿内齿圈转动，齿轮I、齿轮II、齿轮III由一行星架连接；所述的提升装置随齿轮III转动，沿双半圆形轨道旋转。

6.根据权利要求1所述的异形断面盾构双半圆管片拼装机，其特征在于：所述的提升装置由液压缸驱动，可做直线运动，用于将管片从运输小车上提起；通过双半圆形轨道的移动，将管片运送到指定轴向位置；通过齿轮啮合将提升装置转到指定角度，提升装置将管片顶到管壳上，移动到管片拼装位置完成一片管片的拼装。

7.根据权利要求1所述的异形断面盾构双半圆管片拼装机，其特征在于：所述的微调机构安装于所述提升装置末端，其底部固定管片，由液压缸驱动，用于调整管片的位置和姿态。

8.根据权利要求1所述的异形断面盾构双半圆管片拼装机，其特征在于：所述双半圆形轨道为双层结构，中间固定连接。