CN109184722A - 一种主梁式tbm撑靴调整控制机构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主梁式TBM撑靴调整控制机构及控制方法，解决了撑靴伸出时与钢拱架之间产生干涉的问题。本发明包括推进油缸、主梁、撑靴、推进控制阀组和液压系统，主梁左右两侧均设有至少两个推进油缸，同一侧的推进油缸上下布置，推进油缸一端与主梁连接、另一端与撑靴连接，液压系统分别与推进油缸和推进控制阀组相连接。本发明可在撑靴与钢拱架产生干涉时，通过调整推进油缸来使撑靴与钢拱架的相对位置改变，相应的控制阀组单独控制相应的推进油缸的伸出与缩回，控制准确，有效提高了TBM的施工效率；球阀具有位置反馈功能，并与主梁式TBM的主PLC控制系统相连接，能够方便地对球阀进行开启或关闭控制，操作快捷。

Description

一种主梁式TBM撑靴调整控制机构及控制方法

技术领域

本发明涉及主梁式TBM的施工领域，特别是指一种主梁式TBM撑靴调整控制机构及控制方法。

背景技术

目前TBM在国内外长距离硬岩隧道施工中得到了广泛的应用。相对于传统的钻爆法施工，使用TBM施工效率要高很多，并且隧道的开挖与支护均由TBM来辅助完成。

主梁式TBM在施工过程中，在每个掘进行程完成之后，需要经过换步来将推进油缸复位，为下一个行程的掘进做好准备工作。主梁式TBM的施工过程主要分为三步：掘进、支护、换步。其中支护与换步属于非掘进状态，其时间的长短将会影响到TBM的使用率，即TBM的施工效率。支护的时间受围岩情况的影响较大，然而换步过程快慢则主要由设备自身所决定。

换步是在每个掘进行程完成之后，使推进油缸复位，为下一个行程的掘进做好准备工作。完整的换步过程分为五个步骤：第一步，主梁式TBM后支撑伸出，撑紧地面；第二步，撑紧在洞壁上的撑靴回收；第三步，撑靴随鞍架在推进油缸的拉力作用下往前移动，直至推进油缸完全复位；第四步，撑靴伸出，并高压撑紧在洞壁上；第五步，后支撑回收，直至离开地面。

主梁式TBM换步过程中的第一、二、三、五步，在换步过程中，其速度的快慢完全由主梁式TBM自身的设计参数所决定，外界环境的因素的影响相对较小。但是主梁式TBM换步过程中的的第四步，则会受到已拼装好的钢拱架的影响。正常情况下，已拼装好的钢拱架之间所留的间距，刚好满足撑靴所需的空间。但是在实际施工中，已拼装好的钢拱架间距会有较大的误差，甚至也还会产生一定的倾斜。对于这种情况，撑靴的伸出会往往不那么顺利，即撑靴伸出时与钢拱架产生干涉。因为撑靴本身质量较大，并且与推进油缸相连接，所以通过外力来改变撑靴与钢拱架的相对位置是很困难的。

发明内容

本发明针对撑靴伸出时与钢拱架之间产生干涉的问题，提出了一种主梁式TBM撑靴调整控制机构及控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种主梁式TBM撑靴调整控制机构，包括推进油缸、主梁、撑靴、推进控制阀组和液压系统，主梁左右两侧均设有至少两个推进油缸，同一侧的推进油缸上下布置，推进油缸一端与主梁连接、另一端与撑靴连接，液压系统与推进油缸相连接，液压系统与推进控制阀组相连接。

所述液压系统包括控制阀组和球阀，控制阀组与推进油缸连接，推进油缸有杆腔的通油管路和推进油缸无杆腔的通油管路上均设有球阀，通油管路与推进控制阀组连接。

所述控制阀组设有至少两个，控制阀组包括左侧控制阀组和右侧控制阀组，左侧控制阀组与左侧的推进油缸连接，右侧控制阀组与右侧的推进油缸连接，每个控制阀组设有至少两个控制单元，每个控制单元连接一个推进油缸，控制单元采用手动控制方式的控制装置。

所述球阀设有至少八个，主梁左右两侧分别设有至少四个球阀，推进油缸的有杆腔的通油管路和推进油缸的无杆腔的通油管路上均安装有球阀，球阀上设有位置反馈装置，位置反馈装置与主梁式TBM的主PLC控制系统连接。

主梁式TBM撑靴调整控制机构的控制方法，包括如下步骤：

S1、将所有球阀关闭；

S2、当撑靴的某一侧发生干涉时，将与撑靴发生干涉侧相连接的推进油缸所连接的球阀保持关闭，其他球阀开启；

S3、调整与发生干涉侧相连接的推进油缸所连接的左侧控制阀组或右侧控制阀组，控制推进油缸伸缩动作，观察撑靴的位置变动，直至撑靴的位置调整至可顺利撑紧；

S4、调整完成后，打开保持关闭的球阀。

本发明的有益效果是：本发明可在撑靴与钢拱架产生干涉的时候，通过调整推进油缸来使撑靴与钢拱架的相对位置、倾斜角度发生改变，从而使撑靴能够适应已拼装好的钢拱架，相应的控制阀组单独控制相应的推进油缸的伸出与缩回，控制准确，有效提高了TBM的施工效率；球阀具有位置反馈功能，并与主梁式TBM的主PLC控制系统相连接，能够方便地对球阀进行开启或关闭控制，操作快捷；本发明结构简单、安全性高、实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明撑靴调整控制机构的结构示意图；

图2为本发明撑靴调整控制机构的液压系统原理图。

图中：10-钢拱架、11-推进油缸、12-主梁、13-撑靴、100-推进控制阀组、101-左侧控制阀组、102-右侧控制阀组、121-球阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，如图1至图2所示，图1所示为主梁式TBM在施工过程中，钢拱架10与撑靴13的理想相对位置关系，在该状态下换步过程可顺利进行，不需要单独的调整。但是在实际施工时，钢拱架10的位置并往往不像图1所示整齐均匀。此时，撑靴13撑紧时就会与钢拱架10产生干涉。

一种主梁式TBM撑靴调整控制机构，包括推进油缸11、主梁12、撑靴13、推进控制阀组100和液压系统，主梁12左右两侧均设有至少两个推进油缸11，同一侧的推进油缸11上下布置，推进油缸11一端与主梁12连接、另一端与撑靴13连接，液压系统与推进油缸11相连接，液压系统与推进控制阀组100连接。液压系统将推进油缸11与推进控制阀组100相隔离，当撑靴13的某一侧发生干涉时，液压系统通过内部调节控制受干涉侧的推进油缸11，受干涉侧的推进油缸11可在液压系统的控制下单独地伸缩，从而调整撑靴13的位置，使撑靴13与钢拱架10之间不再相互干涉。

实施例2，一种主梁式TBM撑靴调整控制机构，所述液压系统包括控制阀组和球阀121，控制阀组与推进油缸11连接，推进油缸11有杆腔的通油管路上和推进油缸11无杆腔的通油管路上均安装有球阀121，通油管路与推进控制阀组100连接。

所述控制阀组设有至少两个，控制阀组包括左侧控制阀组101和右侧控制阀组102，左侧控制阀组101与左侧的推进油缸11连接，右侧控制阀组102与右侧的推进油缸11连接，推进油缸11在相对应的控制阀组的控制下单独地进行伸缩。每个控制阀组设有至少两个控制单元，每个控制单元连接一个推进油缸11，即每个控制单元单独控制一个推进油缸11。

控制单元采用手动控制方式，便于操作者进行现场操作。控制阀组安装在距离撑靴13较近的位置，以方便操作者一边观察撑靴13位置，一边进行调整。

所述球阀121设有至少八个，主梁12左右两侧分别设有至少四个球阀121，推进油缸11的有杆腔的通油管路和推进油缸11的无杆腔的通油管路上均安装有球阀121，球阀121可控制推进油缸11通油管路的打开或关闭。

球阀121上设有位置反馈装置，位置反馈装置与主梁式TBM的主PLC控制系统连接，能够将电控信号连接至主PLC控制系统，参与程序控制，并且与主梁式TBM的上位机相连，在上位机上可显示出该球阀121的状态。操作者在主梁式TBM的主控室上位机上检测到球阀121的开启或关闭状态，并对程序做连锁控制，当球阀处于关闭状态时，禁止掘进状态启动。

主梁式TBM撑靴调整控制机构的控制方法，包括如下步骤：

S1、将所有球阀121关闭，推进油缸11与推进控制阀组100处于相隔离的状态；

S2、当撑靴13的某一侧发生干涉时，将与撑靴13发生干涉侧相连接的推进油缸11所连接的球阀121保持关闭，发生干涉侧的推进油缸11的有杆腔通油管路和无杆腔的通油管路上的球阀121均关闭，受干涉侧的推进油缸11与主梁式TBM的推进控制阀组隔离，其他球阀121开启，其他未受干涉侧的推进油缸11与推进控制阀组未隔离；

S3、调整与发生干涉侧相连接的推进油缸11所连接的左侧控制阀组101或右侧控制阀组102，控制推进油缸11伸缩动作，观察撑靴13的位置变动，直至撑靴13的位置调整至可顺利撑紧，不与钢拱架10干涉即可；

S4、调整完成后，打开保持关闭的球阀121。调整完成，可继续主梁式TBM的换步等过程。

其他结构同实施例1。

实施例3，一种主梁式TBM撑靴调整控制机构，包括推进油缸11、主梁12、撑靴13、推进控制阀组100和液压系统，主梁12左右两侧均设有两个推进油缸11，同一侧的推进油缸11上下布置，推进油缸11一端与主梁12连接、另一端与撑靴13连接，液压系统包括控制阀组和球阀121，控制阀组设有两个，控制阀组包括左侧控制阀组101和右侧控制阀组102，左侧控制阀组101与左侧的两个推进油缸11连接，右侧控制阀组102与右侧的两个推进油缸11连接，每个控制阀组设有两个控制单元，每个控制单元连接一个推进油缸11，即四个推进油缸11分别在各自相对应连接的控制单元的控制下单独动作。

球阀121设有八个，每个推进油缸11的有杆腔的通油管路和推进油缸11的无杆腔的通油管路上均安装有球阀121，球阀121可控制推进油缸11通油管路的打开或关闭。通油管路与推进控制阀组100连接。球阀121上设有位置反馈装置，位置反馈装置与主梁式TBM的主PLC控制系统连接，能够将电控信号连接至主PLC控制系统，参与程序控制，并且与主梁式TBM的上位机相连，在上位机上可显示出该球阀121的状态。操作者在主梁式TBM的主控室上位机上检测到球阀121的开启或关闭状态，并对程序做连锁控制，当球阀处于关闭状态时，禁止掘进状态启动。

主梁式TBM撑靴调整控制机构的控制方法：当撑靴13的某一侧发生干涉时，需调节发生干涉侧相连接的推进油缸11，将该推进油缸11的有杆腔通油管路和无杆腔的通油管路上的球阀121关闭，使受干涉侧的推进油缸11与主梁式TBM的推进控制阀组隔离，调节与该推进油缸11相连接的控制阀组，从而控制推进油缸11伸缩动作，观察撑靴13的位置变动，直至撑靴13的位置调整至可顺利撑紧，不与钢拱架10干涉为止。调整完成后，打开保持关闭的球阀121。调整完成，可继续主梁式TBM的换步等过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种主梁式TBM撑靴调整控制机构，包括推进油缸（11）、主梁（12）、撑靴（13）和推进控制阀组（100），其特征在于：还包括液压系统，主梁（12）左右两侧均设有至少两个推进油缸（11），同一侧的推进油缸（11）上下布置，推进油缸（11）一端与主梁（12）连接、另一端与撑靴（13）连接，液压系统分别与推进油缸（11）和推进控制阀组（100）相连接。

2.根据权利要求1所述的主梁式TBM撑靴调整控制机构，其特征在于：所述液压系统包括控制阀组和球阀（121），控制阀组与推进油缸（11）连接，推进油缸（11）有杆腔的通油管路和推进油缸（11）无杆腔的通油管路上均设有球阀（121），通油管路与推进控制阀组（100）连接。

3.根据权利要求2所述的主梁式TBM撑靴调整控制机构，其特征在于：所述控制阀组设有至少两个，控制阀组包括左侧控制阀组（101）和右侧控制阀组（102），左侧控制阀组（101）与左侧的推进油缸（11）连接，右侧控制阀组（102）与右侧的推进油缸（11）连接，每个控制阀组设有至少两个控制单元，每个控制单元连接一个推进油缸（11），控制单元采用手动控制方式的控制装置。

4.根据权利要求2所述的主梁式TBM撑靴调整控制机构，其特征在于：所述球阀（121）设有至少八个，主梁（12）左右两侧分别设有至少四个球阀（121），推进油缸（11）的有杆腔的通油管路和推进油缸（11）的无杆腔的通油管路上均安装有球阀（121），球阀（121）上设有位置反馈装置，位置反馈装置与主梁式TBM的主PLC控制系统连接。

5.一种如权利要求1~4任一项所述的主梁式TBM撑靴调整控制机构的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、将所有球阀（121）关闭，推进油缸（11）与推进控制阀组（100）相隔离；

S2、当撑靴（13）的某一侧发生干涉时，将与撑靴（13）发生干涉侧相连接的推进油缸（11）所连接的球阀（121）保持关闭，其他球阀（121）开启；

S3、调整与发生干涉侧相连接的推进油缸（11）所连接的左侧控制阀组（101）或右侧控制阀组（102），控制推进油缸（11）伸缩动作，观察撑靴（13）的位置变动，直至撑靴（13）的位置调整至可顺利撑紧；

S4、调整完成后，打开保持关闭的球阀（121）。