CN110593915A - 一种全断面隧道掘进系统及其管片拼装机 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种全断面隧道掘进系统及其管片拼装机，管片拼装机包括可转动的回转架、用于抓取管片的管片抓取部件以及安装在所述回转架上的大臂油缸，所述管片抓取部件安装在所述大臂油缸上，并可跟随所述大臂油缸的伸缩而移动；还包括配重组件，所述配重组件安装在所述回转架远离所述管片抓取部件的侧部，且所述配重组件包括配重块，所述配重块可向远离或靠近所述回转架的方向移动。本申请所提供的管片拼装机，通过在所述回转架上设置所述配重组件，并利用所述配重块的移动，实现与负载的平衡，拼装机在旋转时仅需要克服拼装机摩擦力以及提供启动扭矩即可，可以有效降低对设备的性能要求，降低系统压力，节约能源，提高适用范围。

Description

一种全断面隧道掘进系统及其管片拼装机
技术领域
本申请涉及隧道修建设备领域，特别是涉及一种管片拼装机。此外，本申请还涉及一种包括上述管片拼装机的全断面隧道掘进系统。
背景技术
目前，城市地铁隧道修建基本上都离不开盾构机，盾构机又称全断面隧道掘进系统，当前的城市隧道掘进基本上都采用管片支护方式，大型公路隧道掘进开挖后也采用预制管片拼装支护，管片拼装机为盾构机不可或缺的关键部件，以现有国内以及国外盾构机为例，其中一种典型结构拼装机为抓取管片后管片与拼装机整体前后移动的拼装机，市场上的盾构机生产厂家优先采用此种结构形式的管片拼装机。
现有技术中，管片拼装机回转过程中依靠回转马达提供扭矩，将管片旋转至需要的位置，拼装机在旋转后需要通过拼装机大臂油缸伸出，将管片输送至需要的位置，拼装机大臂油缸伸出的过程中，管片和管片抓取机构相对于回转中心的距离不断变大，抓取管片后，拼装机所需要的回转扭矩随着管片的位置移动而逐渐变化，现有设备提供扭矩的机构一般为液压马达。
由于管片的重量较大，拼装机抓取管片后，随着拼装机大臂油缸的行程变化，拼装机的马达提供的扭矩随之变化，即抓取管片距离回转中心距离越大，旋转扭矩越大，现有技术中的方案，对于拼装机减速机额定扭矩要求较大，液压系统压力要求较高，成本高，适应范围小。
因此，如何提高管片拼装机的适用范围，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种管片拼装机，该管片拼装机可以有效降低系统压力，节约能源。本申请的另一目的是提供一种包括上述管片拼装机的全断面隧道掘进系统。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种管片拼装机，包括可转动的回转架、用于抓取管片的管片抓取部件以及安装在所述回转架上的大臂油缸，所述管片抓取部件安装在所述大臂油缸上，并可跟随所述大臂油缸的伸缩而移动；还包括配重组件，所述配重组件安装在所述回转架远离所述管片抓取部件的侧部，且所述配重组件包括配重块，所述配重块可向远离或靠近所述回转架的方向移动。
优选的，所述配重组件还包括配重调整油缸，所述配重调整油缸安装在所述回转架上，所述配重块安装在所述配重调整油缸的端部以跟随所述配重调整油缸的伸缩而移动。
优选的，所述配重组件还包括用于限制所述配重块移动方向的配重导向柱。
优选的，所述配重块的两端均设有限位凹槽，所述配重导向柱位于所述限位凹槽内，所述配重块可沿所述配重导向柱的延伸方向移动。
优选的，还包括回转支承架，所述回转架安装在所述回转支承架上。
优选的，还包括安装在所述回转支承架上的驱动马达，所述驱动马达可带动所述回转架转动。
优选的，还包括供所述回转支承架平移的平移支撑梁和用于带动所述回转支承架移动的平移油缸，所述平移支撑梁可沿隧道的延伸方向铺设。
优选的，所述平移支撑梁的横截面呈H型。
优选的，还包括用于控制所述大臂油缸的伸缩、控制所述回转架转动以及控制所述配重块移动的控制器。
本申请还提供一种全断面隧道掘进系统，包括上述任意一项所述的管片拼装机。
本申请所提供的管片拼装机，包括可转动的回转架、用于抓取管片的管片抓取部件以及安装在所述回转架上的大臂油缸，所述管片抓取部件安装在所述大臂油缸上，并可跟随所述大臂油缸的伸缩而移动；还包括配重组件，所述配重组件安装在所述回转架远离所述管片抓取部件的侧部，且所述配重组件包括配重块，所述配重块可向远离或靠近所述回转架的方向移动。本申请所提供的管片拼装机，通过在所述回转架上设置所述配重组件，并利用所述配重块的移动，实现与负载的平衡，拼装机在旋转时仅需要克服拼装机摩擦力以及提供启动扭矩即可，可以有效降低对设备的性能要求，降低系统压力，节约能源，提高适用范围。
本申请所提供的全断面隧道掘进系统设有上述管片拼装机，由于所述管片拼装机具有上述技术效果，因此，设有该管片拼装机的全断面隧道掘进系统也应当具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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为本申请所提供的管片拼装机一种具体实施方式的主视图；
图2为本申请所提供的管片拼装机一种具体实施方式的左视图；
图3为本申请所提供的管片拼装机在拼装机大臂油缸伸出后的结构示意图；
其中：1-管片抓取部件；2-大臂油缸；3-回转支承架；4-回转架；5-驱动马达；6-配重导向柱；7-配重块；8-配重调整油缸；9-平移支撑梁；10-平移油缸。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种管片拼装机，该管片拼装机可以通过调整配重部件的重量或者配重部件的位置，有效提高自身的适用性。本申请的另一核心是提供一种包括上述管片拼装机的全断面隧道掘进系统。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1至图3，图1为本申请所提供的管片拼装机一种具体实施方式的主视图；图2为本申请所提供的管片拼装机一种具体实施方式的左视图；图3为本申请所提供的管片拼装机在拼装机大臂油缸伸出后的结构示意图。
在该实施方式中，管片拼装机包括回转架4、管片抓取部件1和大臂油缸2。
其中，回转架4可转动，管片抓取部件1用于抓取管片，大臂油缸2安装在回转架4上，管片抓取部件1安装在大臂油缸2上，并可跟随大臂油缸2的伸缩而移动，同时，管片抓取部件1可跟随回转架4的转动而转动。
进一步，该管片拼装机还包括配重组件，配重组件安装在回转架4远离管片抓取部件1的侧部，且配重组件包括配重块7，配重块7可向远离或靠近回转架4的方向移动。
具体的，当管片抓取部件1抓取管片之后，回转架4开始旋转，同时大臂油缸2可以伸出，根据大臂油缸2伸出长度，配重块7同时向远离回转架4的方向移动，当回转架4转动至预设角度后，大臂油缸2伸出至管片安装到位，然后大臂油缸2收回，同时配重块7复位，回转架4复位，便于管片抓取部件1抓取下一个管片，在管片抓取部件1抓取管片之后，且回转架4旋转一定角度后的状态，如图3所示.
本申请所提供的管片拼装机，通过在回转架4上设置配重组件，并利用配重块7的移动，实现与负载的平衡，拼装机在旋转时仅需要克服拼装机摩擦力以及提供启动扭矩即可，可以有效降低对设备的性能要求，降低系统压力，节约能源，提高适用范围。
在上述各实施方式的基础上，配重组件还包括配重调整油缸8，配重调整油缸8安装在回转架4上，配重块7安装在配重调整油缸8的端部，当配重调整油缸8伸缩时，会带动配重块7移动。
优选的，配重调整油缸8的个数为两个，分别与配重块7的两端铰接，当需要移动配重块7时，两个配重调整油缸8同时伸缩，保证配重块7的受力平衡。
在上述各实施方式的基础上，配重组件还包括用于限制配重块7移动方向的配重导向柱6，配重导向柱6可以限制配重块7的移动方向，同时，配重导向柱6可以起到支撑配重块7的作用，减少对配重调整油缸8的损坏。
在上述各实施方式的基础上，配重块7的两端均设有限位凹槽，配重导向柱6位于限位凹槽内，配重块7可沿配重导向柱6的延伸方向移动。
在上述各实施方式的基础上，还包括回转支承架3，回转架4安装在回转支承架3上。具体的，回转架4和回转支承架3均优选为环形，强度高，重量小。
在上述各实施方式的基础上，还包括安装在回转支承架3上的驱动马达5，驱动马达5可带动回转架4转动，当然，驱动马达5也可以安装在回转架4上。具体的，回转架4或者回转支承架3上还设有可与驱动马达5向配合的驱动部，例如，可以为外齿，驱动部与驱动马达5之间为齿啮合传动。
在上述各实施方式的基础上，还包括供回转支承架3平移的平移支撑梁9和用于带动回转支承架3移动的平移油缸10，平移支撑梁9可沿隧道的延伸方向铺设，平移油缸10的一端安装在平移支撑梁9上，另一端安装在回转支承架3上，平移油缸10的伸缩，实现对隧道内不同深度位置的管片安装。
在上述各实施方式的基础上，平移支撑梁9的横截面呈H型，平移支撑梁9优选为H型钢，取材方便，强度高，并且限位效果好，管片的安装精度高。
在上述各实施方式的基础上，还包括控制器，控制器用于控制大臂油缸2的伸缩，实现管片的抓取和安装，控制器还用于控制配重块7移动，具体的，可以通过控制配重调整油缸8的伸缩实现，并且，对于配重调整油缸8的伸缩控制，应当以大臂油缸2的伸缩长度作为依据。
进一步，控制器还用于控制回转架4转动，具体可以通过控制驱动马达5的转动实现对回转架4转动角度的控制。
具体的，在一种实施例中，管片抓取部件1与大臂油缸2相连接，装配成一个部件，大臂油缸2安装于回转支承架3上，管片抓取部件1、大臂油缸2、回转支承架3在驱动马达5的驱动下作回转运动；回转架4作为拼装机的回转部件，加上大臂油缸2、回转支架、驱动马达5、配重块7、配重调整油缸8以及配重导向柱6装配成一个整体，拼装机的管片抓取部件1抓取管片后，在平移油缸10的作用下，拼装机在平移H梁上移动；大臂油缸2伸出缩回可以将管片送至所需要的位置；拼装机的配重块7安装位置设置配重导向柱6，配重块7可以在配重调整油缸8的作用下，沿着配重导向柱6往复移动。
本实施例所提供的管片拼装机，具有以下有益效果：
1.设备断电以及设备旋转驱动部件，即回转架4，突然发生故障时，拼装机能够迅速保持平稳，避免因重力情况下拼装机失速下落，可以有效提高设备安全性；
2.在一定程度上降低拼装机旋转驱动部件配置，理论上旋转驱动仅克服设备摩擦力即可满足设备使用需求，降低系统压力，节约能源；
3.可以提高拼装机负载适用范围，如设备扩径改造，可以通过调整配重块7的重量或者调整配重块7的位置范围，即可满足更多需求。
除了上述管片拼装机以外，本申请还提供了一种包括上述管片拼装机的全断面隧道掘进系统，该全断面隧道掘进系统的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的管片拼装机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管片拼装机，包括可转动的回转架(4)、用于抓取管片的管片抓取部件(1)以及安装在所述回转架(4)上的大臂油缸(2)，所述管片抓取部件(1)安装在所述大臂油缸(2)上，并可跟随所述大臂油缸(2)的伸缩而移动；其特征在于，还包括配重组件，所述配重组件安装在所述回转架(4)远离所述管片抓取部件(1)的侧部，且所述配重组件包括配重块(7)，所述配重块(7)可向远离或靠近所述回转架(4)的方向移动。
2.根据权利要求1所述的管片拼装机，其特征在于，所述配重组件还包括配重调整油缸(8)，所述配重调整油缸(8)安装在所述回转架(4)上，所述配重块(7)安装在所述配重调整油缸(8)的端部以跟随所述配重调整油缸(8)的伸缩而移动。
3.根据权利要求2所述的管片拼装机，其特征在于，所述配重组件还包括用于限制所述配重块(7)移动方向的配重导向柱(6)。
4.根据权利要求3所述的管片拼装机，其特征在于，所述配重块(7)的两端均设有限位凹槽，所述配重导向柱(6)位于所述限位凹槽内，所述配重块(7)可沿所述配重导向柱(6)的延伸方向移动。
5.根据权利要求1所述的管片拼装机，其特征在于，还包括回转支承架(3)，所述回转架(4)安装在所述回转支承架(3)上。
6.根据权利要求5所述的管片拼装机，其特征在于，还包括安装在所述回转支承架(3)上的驱动马达(5)，所述驱动马达(5)可带动所述回转架(4)转动。
7.根据权利要求1所述的管片拼装机，其特征在于，还包括供所述回转支承架(3)平移的平移支撑梁(9)和用于带动所述回转支承架(3)移动的平移油缸(10)，所述平移支撑梁(9)可沿隧道的延伸方向铺设。
8.根据权利要求7所述的管片拼装机，其特征在于，所述平移支撑梁(9)的横截面呈H型。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的管片拼装机，其特征在于，还包括用于控制所述大臂油缸(2)的伸缩、控制所述回转架(4)转动以及控制所述配重块(7)移动的控制器。
10.一种全断面隧道掘进系统，包括管片拼装机，其特征在于，所述管片拼装机为权利要求1至9任意一项所述的管片拼装机。
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