CN111188623A - 盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机，包括前盾、中盾、盾尾和主动铰接油缸，主动铰接油缸包括铰接于前盾、中盾之间的多个前主动铰接油缸和铰接于中盾、盾尾之间的多个后主动铰接油缸，各主动铰接油缸分别连接于液压系统控制系统，液压系统控制系统用于控制各主动铰接油缸的伸缩。在盾构机转弯时，根据转弯角度，液压控制系统对应控制各主动铰接油缸中活塞杆的伸出长度，进而前盾与中盾的相对角度、中盾与盾尾的相对角度能够分别主动调节，转弯的灵敏度较高，能够实现超小角度转弯。

Description

盾构机

技术领域

本发明涉及隧道开挖施工设备技术领域，特别涉及一种盾构机。

背景技术

目前，盾构机凭借着其优秀的地面沉降控制、高开挖效率和广泛的地层适应能力，在地铁、大直径隧道、地下管路等施工中得到了广泛的应用。其中，铰接装置为盾构机增加灵敏度必不可少的部件之一。

一种盾构机中，为了能够灵活转弯，配置有单铰接装置，但是其所能达到的转弯半径有限。

因此，如何提供一种能够达到更小转弯半径的盾构机，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种盾构机，能够达到更小转弯半径。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盾构机，包括前盾、中盾和盾尾，还包括主动铰接油缸，所述主动铰接油缸包括铰接于所述前盾、所述中盾之间的多个前主动铰接油缸和铰接于所述中盾、所述盾尾之间的多个后主动铰接油缸，各所述主动铰接油缸分别连接于液压系统控制系统，所述液压系统控制系统用于控制各所述主动铰接油缸的伸缩。

优选地，还包括推进油缸，所述推进油缸的缸体固定于所述盾尾上且所述推进油缸的缸体与所述中盾相分离设置，所述推进油缸的活塞杆从所述推进油缸的缸体后侧伸出。

优选地，所述推进油缸的缸体末端固定于所述盾尾且前端伸入所述中盾内。

优选地，所述前盾和所述中盾之间、所述中盾和所述盾尾之间分别设有铰接密封装置。

优选地，各所述前主动铰接油缸在所述前盾和所述中盾之间沿着第一设定圆圈依次排布。

优选地，各所述后主动铰接油缸在所述中盾和所述盾尾之间沿着第二设定圆圈依次排布。

优选地，所述推进油缸设于所述第二设定圆圈的外圈。

本发明提供的盾构机，包括前盾、中盾、盾尾和主动铰接油缸，主动铰接油缸包括铰接于前盾、中盾之间的多个前主动铰接油缸和铰接于中盾、盾尾之间的多个后主动铰接油缸，各主动铰接油缸分别连接于液压系统控制系统，液压系统控制系统用于控制各主动铰接油缸的伸缩。

在盾构机转弯时，根据转弯角度，液压控制系统对应控制各主动铰接油缸中活塞杆的伸出长度，进而前盾与中盾的相对角度、中盾与盾尾的相对角度能够分别主动调节，转弯的灵敏度较高，能够实现超小角度转弯。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供盾构机的超小转弯模拟图；

图2为本发明所提供盾构机的主机配置示意图；

图3为本发明所提供盾构机的双主动铰接装置图；

图4为本发明所提供盾构机的推进油缸布置方式示意图。

附图标记：

1-刀盘，2-土仓，3-前盾，4-前主动铰接油缸，5-中盾，6-后主动铰接油缸，7-推进油缸，8-盾尾，9-螺栓，10-管片。

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，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种盾构机，能够达到更小转弯半径。

需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明所提供盾构机的一种具体实施例中，请参考图1至图4，包括刀盘1、土仓2、前盾3、中盾5、盾尾8和主动铰接油缸。主动铰接油缸包括铰接于前盾3、中盾5之间的多个前主动铰接油缸4和铰接于中盾5、盾尾8之间的多个后主动铰接油缸6，各主动铰接油缸分别连接于液压系统控制系统，液压系统控制系统用于控制各主动铰接油缸的伸缩。

具体地，如图3所示，前盾3和中盾5分别固定有前铰接座，前主动铰接油缸4的两端分别通过前铰接轴铰接在前盾3上的前铰接座和中盾5上的前铰接座；中盾5和盾尾8分别固定有后铰接座，后主动铰接油缸6的两端分别通过后铰接轴铰接在中盾5上的后铰接座和盾尾8上的后铰接座。

本实施例中的盾构机，在盾构机转弯时，根据转弯角度，液压控制系统对应控制各主动铰接油缸中活塞杆的伸出长度，进而前盾3与中盾5的相对角度、中盾5与盾尾8的相对角度能够分别主动调节，转弯的灵敏度较高，能够实现超小角度转弯。

进一步地，该盾构机还包括推进油缸7。推进油缸7的缸体固定于盾尾8上且该推进油缸7的缸体与中盾5相分离设置，推进油缸7的活塞杆从推进油缸7的缸体后侧伸出。更具体地，推进油缸7缸体通过螺栓9栓接方式固定在盾尾隔板上。由于推进油缸7仅直接连接盾尾8，推进油缸7不会干涉盾尾8和中盾5之间的转角调节，保证盾尾8和中盾5之间转角调节的灵活性。在推进时，推进油缸7的推力作用在盾构机的盾尾8，再通过中盾5与盾尾8间的后主动铰接油缸传递到盾构机的中盾5，紧接着通过中盾5与前盾3间的前主动铰接油缸传递到盾构机的前盾3，依靠各主动铰接油缸的主动伸缩调节盾构机前盾3与中盾5、中盾5与盾尾8之间弯折的角度，从而实现盾构机超小水平曲率半径(如50m)转弯，使盾构机达到更大的灵敏度和更小的转弯半径，从而使超小转弯半径隧道开挖成为可能。

进一步地，推进油缸7的缸体末端固定于盾尾8且前端伸入中盾5内，即推进油缸7缸体末端固定在盾尾8之上，而推进油缸7缸体前端不固定，可自由活动，从而使中盾5能够提供部分空间以收容推进油缸7。

进一步地，前盾3和中盾5之间、中盾5和盾尾8之间分别设有铰接密封装置，以保证盾构机在运行过程中具有较好的密封性能。

进一步地，各前主动铰接油缸4在前盾3和中盾5之间沿着第一设定圆圈依次排布，各后主动铰接油缸6在中盾5和盾尾8之间沿着第二设定圆圈依次排布，从而可以进一步提高前盾3、中盾5和盾尾8之间转角调节的灵活性。其中，第一设定圆圈、第二设定圆圈的中心线优选为中盾5的沿运动方向(前后方向)延伸的中心线。

进一步地，推进油缸7设于第二设定圆圈的外圈，从而使后主动铰接油缸6和推进油缸7排布较为规则，便于推进油缸7进行推进工作。

本实施例所提供盾构机的工作原理如下：

盾构机处于推进模式时，推进油缸7末端抵住管片10，将反推力传至盾尾8，再通过中盾5和盾尾8之间的后主动铰接油缸将反推力传至中盾5，紧接着，通过前盾3和中盾5之间的前主动铰接油缸将反推力传至前盾3，既保证了盾构机的正常推进，又能够使盾构机实现超小半径转弯。

在盾构机转弯时，例如，当盾构机由直线段施工进入过渡段施工，再由过渡段施工进入曲线段施工时，根据转弯半径的大小，先行计算出前主动铰接油缸4和后主动铰接油缸6的角度，对于前主动铰接油缸4和后主动铰接油缸6分两段独立操作，采用PLC自动控制。另外，控制所拼装管片10和盾尾8的间隙，为了保证盾构机掘进姿态，管片10和盾尾8的间隙过小的话就无法拼装管片10；间隙越大，越好拼管片10，然后管片10拼的质量就越好，质量拼的越好，成型隧道各方面的参数就相对较好，同时易于保护管片10，防止其碎裂，保证内、外两侧开挖曲线与理论施工曲线一致，从而再计算出刀盘1是否需要超挖或所需超挖的超挖量大小。在小转弯半径一定的前提下，与单主动铰接相比，盾构机采用双主动(前盾3和中盾5之间、中盾5和盾尾8之间)铰接装置，刀盘1所需超挖量小，减少了开挖隧道塌陷可能，降低了风险，主动铰接油缸角度小，主动铰接油缸行程控制简单，不易造成主动铰接油缸中心偏移，主动铰接油缸移动行程短，铰接密封磨损机率低，对主动铰接油缸的行程以及盾构机前后体的角度控制精确。

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。

以上对本发明所提供的盾构机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明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发明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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种盾构机，包括前盾(3)、中盾(5)和盾尾(8)，其特征在于，还包括主动铰接油缸，所述主动铰接油缸包括铰接于所述前盾(3)、所述中盾(5)之间的多个前主动铰接油缸(4)和铰接于所述中盾(5)、所述盾尾(8)之间的多个后主动铰接油缸(6)，各所述主动铰接油缸分别连接于液压系统控制系统，所述液压系统控制系统用于控制各所述主动铰接油缸的伸缩。

2.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于，还包括推进油缸(7)，所述推进油缸(7)的缸体固定于所述盾尾(8)上且所述推进油缸(7)的缸体与所述中盾(5)相分离设置，所述推进油缸(7)的活塞杆从所述推进油缸(7)的缸体后侧伸出。

3.根据权利要求2所述的盾构机，其特征在于，所述推进油缸(7)的缸体末端固定于所述盾尾(8)且前端伸入所述中盾(5)内。

4.根据权利要求2或3所述的盾构机，其特征在于，所述前盾(3)和所述中盾(5)之间、所述中盾(5)和所述盾尾(8)之间分别设有铰接密封装置。

5.根据权利要求4所述的盾构机，其特征在于，各所述前主动铰接油缸(4)在所述前盾(3)和所述中盾(5)之间沿着第一设定圆圈依次排布。

6.根据权利要求4所述的盾构机，其特征在于，各所述后主动铰接油缸(6)在所述中盾(5)和所述盾尾(8)之间沿着第二设定圆圈依次排布。

7.根据权利要求6所述的盾构机，其特征在于，所述推进油缸(7)设于所述第二设定圆圈的外圈。

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