CN110529124A - 用于盾构机的铰接装置及其使用方法 - Google Patents

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王胜勇
徐泉
杜峰
庄欠伟
杨正
袁玮皓
张弛
彭世宝
徐天明
李钦
孙骏
吕建中
蒋宏亮
陆杰
陈琦
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SHANGHAI SHIELD CENTER CO Ltd
Shanghai Tunnel Engineering Co Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining

Abstract

本发明涉及一种用于盾构机的铰接装置及其使用方法,包括:供与盾构机的后部转动连接的转动件,该转动件形成有向盾构机的前部延伸的延伸部;供与盾构机的前部固定连接的限位件,该限位件形成有向远离盾构机的后部方向凹陷且与延伸部相匹配的凹陷部,凹陷部与延伸部相贴合且接触面为弧形;以及连接于转动件与限位件之间且供推动转动件的驱动件,驱动件根据盾构机的前部的转向角度对应的推动转动件,使得转动件的延伸部沿凹陷部的表面转动,从而实现盾构机的前部与后部的转动连接。本发明有效的解决了盾构机在掘进过程中无法转弯的问题,实现在掘进时调整角度,提升了施工效率和施工质量,且该装置使用范围广,降低了施工难度。

Description

用于盾构机的铰接装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域,特指一种用于盾构机的铰接装置及其使用方法。
背景技术
随着城市地下空间的大规模开发,盾构法施工技术因其对地上、地下构筑物的影响小等优势,被广泛的应用于城市道路、地下隧道等施工,但随着中心城区地下空间的发展,地下隧道设计时需要避开高楼基桩和地下管线等设施,即需要开挖的隧道具有一定弧度,而现有的盾构机只能沿直线掘进,无法在掘进过程中实现转弯。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种用于盾构机的铰接装置及其使用方法,解决了盾构机在掘进过程中无法转弯的问题,实现在掘进时调整角度,提升了施工效率和施工质量,且该装置使用范围广,降低了施工难度。
实现上述目的的技术方案是:
本发明提供了一种用于盾构机的铰接装置,该铰接装置用于连接盾构机的前部和后部,该铰接装置包括:
供与盾构机的后部转动连接的转动件,该转动件形成有向盾构机的前部延伸的延伸部;
供与盾构机的前部固定连接的限位件,该限位件形成有向远离盾构机的后部方向凹陷且与延伸部相匹配的凹陷部,该凹陷部与延伸部相贴合且接触面为弧面;以及
连接于转动件与限位件之间且供推动转动件的驱动件,驱动件根据盾构机的前部的转向角度对应的推动转动件,使得转动件的延伸部沿凹陷部的表面转动,从而实现盾构机的前部与后部的转动连接。
本发明提供了一种用于盾构机的铰接装置,通过在盾构机的前部和后部分别安装转动件和限位件,且转动件的延伸部与限位件的凹陷部配合连接,进而根据盾构机的前部的转向角度利用驱动件驱动转动件对应转动使得延伸部沿凹陷部的表面移动,从而实现盾构机前部与后部的转动连接,解决了盾构机在掘进过程中无法转弯的问题,实现在掘进时调整角度,提升了施工效率和施工质量,且该装置使用范围广,降低了施工难度。
本发明用于盾构机的铰接装置的进一步改进在于,还包括一端固定于盾构机的后部的夹紧机构,该夹紧机构的另一端与限位件固定连接,且该夹紧机构穿设于转动件,通过夹紧机构夹紧转动件,使得转动件紧贴于限位件,从而防止延伸部自凹陷部中脱出。
本发明用于盾构机的铰接装置的进一步改进在于,该夹紧机构包括穿设于限位件和转动件且一端固定于盾构机的后部的拉杆以及安装于拉杆上的中空油缸,该限位件固定连接于拉杆对应的端部,该转动件与中空油缸转动连接,通过伸长中空油缸以顶推转动件紧贴于限位件。
本发明用于盾构机的铰接装置的进一步改进在于,该转动件通过关节轴承安装于中空油缸,该关节轴承的外圈与缸体固定连接,该关节轴承的外圈与缸体固定连接,该关节轴承的内圈与转动件对应的端部固定连接,通过该内圈与外圈的相对转动,使得转动件转动连接于缸体。
本发明用于盾构机的铰接装置的进一步改进在于,该转动件对应拉杆的位置开设有通孔,该通孔的直径大于拉杆的直径。
本发明用于盾构机的铰接装置的进一步改进在于,该凹陷部对应延伸部固定安装有第一橡胶圈和第二橡胶圈,该第一橡胶圈位于第二橡胶圈内侧,该第一橡胶圈和第二橡胶圈夹设于凹陷部与延伸部之间。
本发明用于盾构机的铰接装置的进一步改进在于,该凹陷部对应第一橡胶圈和第二橡胶圈之间的位置开设有孔洞;
该限位件包括与孔洞相连通的容置腔,与容置腔相连通的注水孔和排气孔以及供测量容置腔内水压的水压传感器,通过该注水孔向容置腔注水并自排气孔排出容置腔内的空气,利用水压传感器测量容置腔中的水压,以于限位件和转动件之间模拟不同压力情况下的工况,从而检测转动件和限位件的连接强度。
本发明用于盾构机的铰接装置的进一步改进在于,该驱动件为伸缩油缸,该驱动件沿转动件的中心线对称设置有四个,该驱动件倾斜设置且相邻的两个驱动件呈“八”字形,根据盾构机的前部的转向角度调节对应的伸缩油缸的长度,以控制转动件沿限位件转过对应的角度。
本发明提供了一种用于盾构机的铰接装置的使用方法,包括如下步骤:
提供该铰接装置,将转动件与盾构机的后部转动连接,将限位件与盾构机的前部固定连接,并将延伸部与凹陷部相贴合;
根据盾构机的前部的转向角度控制驱动件对应推动转动件,使得转动件的延伸部沿凹陷部的表面转动并转过对应的角度,从而实现盾构机的前部与后部的转动连接。
本发明用于盾构机的铰接装置的使用方法的进一步改进在于,该驱动件为伸缩油缸且对称设置有四个,相邻两个驱动件呈“八”字形;
根据盾构机的前部的转弯方向,调节转动件位于同一侧的两个驱动件和位于另一侧的一个驱动件,并根据盾构机的前部的转向角度调节对应的驱动件的伸缩量,使得转动件沿限位件转过对应的角度。
附图说明
图1为本发明用于盾构机的铰接装置的正视图。
图2为本发明用于盾构机的铰接装置的右视图。
图3为本发明用于盾构机的铰接装置的立体图。
图4为本发明用于盾构机的铰接装置的正面剖视图。
图5为本发明用于盾构机的铰接装置限位件部分的立体图。
图6为本发明用于盾构机的铰接装置限位件部分的正面剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1,本发明提供了一种用于盾构机的铰接装置及其使用方法,通过在盾构机的前部和后部分别安装转动件和限位件,且转动件的延伸部与限位件的凹陷部配合连接,进而根据盾构机的前部的转向角度利用驱动件驱动转动件对应转动使得延伸部沿凹陷部的表面移动,从而实现盾构机前部与后部的转动连接,当盾构机的前部转过设定角度时,盾构机的后部通过该铰接装置的转动连接也能转过对应的角度,解决了盾构机的机身在掘进过程中无法转弯的问题,实现在掘进时调整角度,提升了施工效率和施工质量,且该装置使用范围广,降低了施工难度。下面结合附图对本发明用于盾构机的铰接装置进行说明。
参阅图1,图1为本发明用于盾构机的铰接装置的正视图。下面结合图1,对本发明用于盾构机的铰接装置进行说明。
如图1、图2和图3所示,本发明的用于盾构机的铰接装置,该铰接装置用于连接盾构机的前部和后部,该铰接装置包括:
供与盾构机的后部转动连接的转动件11,该转动件11形成有向盾构机的前部延伸的延伸部111;
供与盾构机的前部固定连接的限位件12,该限位件12形成有向远离盾构机的后部方向凹陷且与延伸部111相匹配的凹陷部121,该凹陷部121与延伸部111相贴合且接触面为弧面;以及
连接于转动件11与限位件12之间且供推动转动件11的驱动件13,驱动件13根据盾构机的前部的转向角度对应的推动转动件11,使得转动件11的延伸部111沿凹陷部121的表面转动,从而实现盾构机的前部与后部的转动连接。
具体的,还包括安装于转动件11侧部的第一连接座112和安装于限位件12侧部且与第一连接座112错位设置的第二连接座126;
该驱动件13为拉结连接于第一连接座112和第二连接座126之间的伸缩油缸,该伸缩油缸倾斜地设置于转动件11与限位件12侧部,通过控制伸缩油缸伸缩以于转动件11上施加转动力矩,从而实现盾构机的前部与后部主动铰接连接。
较佳地,该驱动件13沿转动件11的中心线对称设置有四个,该驱动件13倾斜设置且相邻两个驱动件13呈“八”字形,根据盾构机的前部的转向角度调节对应的伸缩油缸的长度,以控制转动件11沿限位件12转过对应的角度。
其中,盾构机包括前盾、中盾和尾盾,当该铰接装置用于主动铰接时上述盾构机的前部为前盾,盾构机的后部为中盾,通过驱动件13改变转动件11的角度,进而利用千斤顶推顶盾构机前进,此时由于前盾的受力方向与转动件11的方向相同,因此前盾向与转动件11转动的方向镜像对称的方向转动,从而达到改变前盾掘进方向的目的;
当该铰接装置用于被动铰接时,上述盾构机的前部为中盾,盾构机的后部为尾盾,通过中盾向指定方向转过一定角度,利用驱动件13的伸缩使得限位件12相对于转动件11转过一定角度,控制驱动件13带动转动件11也转过对应的角度,使得尾盾也对应转过相对应的角度。
作为本发明的一较佳实施方式,结合图4所示,还包括一端固定于盾构机的后部的夹紧机构14,该夹紧机构14的另一端与限位件12固定连接,且该夹紧机构14穿设于转动件11,通过夹紧机构14夹紧转动件11,从而防止延伸部111自凹陷部121中脱出。
具体地,该夹紧机构14包括穿设于限位件12和转动件11且一端固定于盾构机的后部的拉杆141以及安装于拉杆141上的中空油缸142,该限位件12固定连接于拉杆141对应的端部,该中空油缸142的活塞1421固定套设于拉杆141远离限位件12的端部,该中空油缸142的缸体1422套设于拉杆141且可沿活塞1421来回移动,该转动件11与缸体1422转动连接,通过缸体1422向靠近限位件12的方向移动以推顶转动件11紧贴于限位件12。
较佳地,该转动件11上设置有若干肋板,转动件11通过该肋板与中空油缸142的缸体1422转动连接。
具体的,该转动件11通过关节轴承143安装于缸体1422,该关节轴承143的外圈与缸体1422固定连接,该关节轴承143的外圈与缸体1422固定连接,该关节轴承143的内圈与转动件11对应的端部固定连接,通过该内圈与外圈的相对转动,使得转动件11转动连接于缸体1422。
较佳地,该转动件11对应拉杆141的位置开设有通孔,该通孔的直径大于拉杆141的直径,以使得拉杆141穿过该通孔且转动件11能够转动一定角度。
进一步的,结合图5和图6所示,该凹陷部121对应延伸部111固定安装有第一橡胶圈122和第二橡胶圈123,该第一橡胶圈122位于第二橡胶圈123内侧,该第一橡胶圈122和第二橡胶圈123夹设于凹陷部121与延伸部111之间。
具体的,该凹陷部121对应第一橡胶圈122和第二橡胶圈123之间的位置开设有孔洞124;该限位件12包括与孔洞124相连通的容置腔125,与容置腔125相连通的注水孔1251和排气孔1252以及供测量容置腔125内水压的水压传感器,通过该注水孔1251向容置腔125注水并自排气孔1252排出容置腔125内的空气,利用水压传感器测量容置腔125中的水压,以于限位件12和转动件11之间模拟不同压力情况下的工况,从而检测转动件11和限位件12的连接强度。
本发明的具体实施方法如下:
将限位件12安装于盾构机的前端,将夹紧机构14安装于盾构机的后端,且立杆141穿过限位件12并通过螺母与限位件12固定连接,将转动件11也穿设于拉杆141上且转动件11的延伸部111与限位件12的凹陷部121贴合,启动中空油缸142,在活塞1421不动的情况下缸体1422向限位件12的方向顶升以推顶转动件11紧密地贴合于限位件12,以防止延伸部111自凹陷部121中脱出,进而根据盾构机的前部的转弯方向控制驱动件13驱动转动件11沿凹陷部121的表面移动,从而使得盾构机的前部与后部转动连接,且转动件11转过对应的角度;
在安装于盾构机之前还需对铰接装置的连接强度进行试验,先测得待开挖土体的压力,进而通过注水孔1251向限位件12中的容置腔125内注水,容置腔125内的空气由排气孔1252中排出,待有水自排气孔1252中排出是封堵住排气孔1252,继续向容置腔125中注水,此时水从孔洞124流向第一橡胶圈122、第二橡胶圈123、延伸部111和凹陷部121对应的部分之间,通过水压传感器观察水压直至水压与之前测得的土体压力相等时停止注水;
可以调节其中三个驱动件13伸缩另一驱动件13随之被动伸缩,以顶推转动件11的侧部使得转动件11的延伸部111能够沿凹陷部121的表面移动,转动件11转动时,观察第一橡胶圈122和第二橡胶圈123处有无漏水情况,若有则铰接装置承受的压力过大不能适应该工况,若无则铰接装置可以自由转动能够适应该工况。
本发明还提供了一种用于盾构机的铰接装置的使用方法,该方法包括如下步骤:
提供该铰接装置,将转动件11与盾构机的后部转动连接,将限位件12与盾构机的前部固定连接,并将延伸部111与凹陷部121相贴合;
根据盾构机的前部的转向角度控制驱动件13对应推动转动件11,使得转动件11的延伸部111沿凹陷部121的表面转动并转过对应的角度,从而实现盾构机的前部与后部的转动连接。
进一步的,该限位件12还包括第一橡胶圈122、第二橡胶圈123、容置腔125、位于第一橡胶圈122和第二橡胶圈123之间且与容置腔125相连通的孔洞124以及供测量容置腔125内水压的水压传感器;
向容置腔125注水直至水压传感器显示的水压达到设定水压以模拟设定压力下的工况,进而通过驱动件13驱动转动件11转动并观察第一橡胶圈122和第二橡胶圈123的漏水情况,以测试转动件11和限位件12的连接强度。
进一步的,该驱动件13为伸缩油缸且对称设置有四个,相邻两个驱动件13呈“八”字形;根据盾构机的前部的转弯方向,调节转动件11位于同一侧的两个驱动件13和位于另一侧的一个驱动件13,剩余的一个驱动件13随之被动调节,并根据盾构机的前部的转向角度调节对应的驱动件13的伸缩量,使得转动件11沿限位件12转过对应的角度。
本发明提供的使用方法实际实施的具体操作方式如下:
将限位件12安装于盾构机的前端,将夹紧机构14安装于盾构机的后端,且立杆141穿过限位件12并通过螺母与限位件12固定连接,将转动件11也穿设于拉杆141上且转动件11的延伸部111与限位件12的凹陷部121贴合,启动中空油缸142,在活塞1421不动的情况下缸体1422向限位件12的方向顶升以推顶转动件11紧密地贴合于限位件12,以防止延伸部111自凹陷部121中脱出;
在安装于盾构机之前还需对铰接装置的连接强度进行试验,先测得待开挖土体的压力,进而通过注水孔1251向限位件12中的容置腔125内注水,容置腔125内的空气由排气孔1252中排出,待有水自排气孔1252中排出是封堵住排气孔1252,继续向容置腔125中注水,此时水从孔洞124流向第一橡胶圈122、第二橡胶圈123、延伸部111和凹陷部121对应的部分之间,通过水压传感器观察水压直至水压与之前测得的土体压力相等时停止注水;
可以调节其中三个驱动件13伸缩另一驱动件13随之被动伸缩,以顶推转动件11的侧部使得转动件11的延伸部111能够沿凹陷部121的表面移动,转动件11转动时,观察第一橡胶圈122和第二橡胶圈123处有无漏水情况,若有则铰接装置承受的压力过大不能适应该工况,若无则铰接装置可以自由转动能够适应该工况,一般该铰接装置的转动范围为0~5°。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明,本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而,实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定,本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于盾构机的铰接装置,其特征在于,所述铰接装置用于连接盾构机的前部和后部,所述铰接装置包括:
供与所述盾构机的后部转动连接的转动件,所述转动件形成有向所述盾构机的前部延伸的延伸部;
供与所述盾构机的前部固定连接的限位件,所述限位件形成有向远离所述盾构机的后部方向凹陷且与所述延伸部相匹配的凹陷部,所述凹陷部与所述延伸部相贴合且接触面为弧面;以及
连接于所述转动件与所述限位件之间且供推动所述转动件的驱动件,所述驱动件根据所述盾构机的前部的转向角度对应的推动所述转动件,使得所述转动件的延伸部沿所述凹陷部的表面转动,从而实现所述盾构机的前部与后部的转动连接。
2.如权利要求1所述的用于盾构机的铰接装置,其特征在于,还包括一端固定于所述盾构机的后部的夹紧机构,所述夹紧机构的另一端与所述限位件固定连接,且所述夹紧机构穿设于转动件,通过所述夹紧机构夹紧所述转动件,使得所述转动件紧贴于所述限位件,从而防止所述延伸部自所述凹陷部中脱出。
3.如权利要求2所述的用于盾构机的铰接装置,其特征在于,所述夹紧机构包括穿设于所述限位件和所述转动件且一端固定于所述盾构机的后部的拉杆以及安装于所述拉杆上的中空油缸,所述限位件固定连接于所述拉杆对应的端部,所述转动件与所述中空油缸转动连接,通过伸长所述中空油缸以顶推所述转动件紧贴于所述限位件。
4.如权利要求3所述的用于盾构机的铰接装置,其特征在于,所述转动件通过关节轴承安装于所述中空油缸,所述关节轴承的外圈与所述缸体固定连接,所述关节轴承的内圈与所述转动件对应的端部固定连接,通过所述内圈与所述外圈的相对转动,使得所述转动件转动连接于所述缸体。
5.如权利要求3所述的用于盾构机的铰接装置,其特征在于,所述转动件对应所述拉杆的位置开设有通孔,所述通孔的直径大于所述拉杆的直径。
6.如权利要求1所述的用于盾构机的铰接装置,其特征在于,所述凹陷部对应所述延伸部固定安装有第一橡胶圈和第二橡胶圈,所述第一橡胶圈位于所述第二橡胶圈内侧,所述第一橡胶圈和所述第二橡胶圈夹设于所述凹陷部与所述延伸部之间。
7.如权利要求6所述的用于盾构机的铰接装置,其特征在于,所述凹陷部对应所述第一橡胶圈和所述第二橡胶圈之间的位置开设有孔洞;
所述限位件包括与所述孔洞相连通的容置腔、与所述容置腔相连通的注水孔和排气孔以及供测量所述容置腔内水压的水压传感器,通过所述注水孔向所述容置腔注水并自所述排气孔排出所述容置腔中的空气,利用所述水压传感器测量所述容置腔中的水压,以于所述限位件和所述转动件之间模拟不同压力情况下的工况,从而检测所述转动件和所述限位件的连接强度。
8.如权利要求1所述的用于盾构机的铰接装置,其特征在于,所述驱动件为伸缩油缸,所述驱动件沿所述转动件的中心线对称设置有四个,所述驱动件倾斜设置且相邻的两个所述驱动件呈“八”字形,根据所述盾构机的前部的转向角度调节对应的伸缩油缸的长度,以控制所述转动件沿所述限位件转过对应的角度。
9.一种如权利要求1所述的用于盾构机的铰接装置的使用方法,其特征在于,包括如下步骤:
提供所述铰接装置,将所述转动件与所述盾构机的后部转动连接,将所述限位件与所述盾构机的前部固定连接,并将所述延伸部与所述凹陷部相贴合;
根据所述盾构机的前部的转向角度控制所述驱动件对应推动所述转动件,使得所述转动件的延伸部沿所述凹陷部的表面转动并转过对应的角度,从而实现所述盾构机的前部与后部的转动连接。
10.如权利要求9所述的用于盾构机的铰接装置的使用方法,其特征在于,所述驱动件为伸缩油缸且对称设置有四个,相邻两个所述驱动件呈“八”字形;
根据所述盾构机的前部的转弯方向,调节所述转动件位于同一侧的两个所述驱动件和位于另一侧的一个驱动件,并根据所述盾构机的前部的转向角度调节对应的所述驱动件的伸缩量,使得所述转动件沿所述限位件转过对应的角度。
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