CN112814702B - 一种盾构机及其管片整圆器同步平移机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管片整圆器同步平移机构，包括可横向平移地设置于机体上的托梁、设置于所述托梁纵向一端位置的管片拼装机、设置于所述托梁纵向另一端位置的管片整圆器，以及设置于所述托梁横向左侧并与所述管片整圆器相连、用于驱动所述管片整圆器沿所述托梁的纵向移动的第一驱动部件，和设置于所述托梁横向右侧并与所述管片整圆器相连、用于驱动所述管片整圆器沿所述托梁的纵向移动的第二驱动部件，且所述第一驱动部件与所述第二驱动部件的输出状态同步。本发明能够防止管片整圆器在盾构机的转向过程中产生偏转，避免对管片造成撑紧压力不均匀现象，同时减小管片整圆器垫板磨损。本发明还公开一种盾构机，其有益效果如上所述。

Description

一种盾构机及其管片整圆器同步平移机构

技术领域

本发明涉及掘进设备技术领域，特别涉及一种管片整圆器同步平移机构。本发明还涉及一种盾构机。

背景技术

随着中国机械工业的发展，越来越多的机械设备已得到广泛使用。

机械设备的种类很多，在土木及建筑工程中通常需要使用大型工程设备，比如掘进机、挖掘机、龙门吊机等。掘进机的切削装置通常包括滚刀和刀盘，均匀排列在刀盘上的滚刀在推进力的作用下压向岩体，随着滚刀的旋转，岩体被碾出一系列同心圆，直至当滚刀对岩体的挤压应力超过岩体的抗压强度极限时，岩体爆裂破碎。掘进机具有掘进质量高、适应性好等优势，广泛应用煤矿、隧道挖掘等领域。

以盾构机为例，现代盾构机是集光、机、电、液一体的大型高端隧道掘进装备。盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机，盾构的施工法是掘进机在掘进的同时铺设隧道之“盾”，即支撑性管片，区别于敞开式施工法。在掘进机施工中，其中一个关键的环节就是管片的拼装，管片拼装后形成环形壳体，该壳体即护盾，主要用于对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。

在管片拼装过程中，容易出现管片错台或不易穿螺纹紧固件的问题，导致管片拼装效率低，影响施工进度，而盾构机上搭载的管片整圆器，通过对拼接后的管片进行整圆作业，能够有效提高管片的拼装质量。

目前，为适应盾构机在隧道中的转向带来的管片中轴线变化，管片整圆器通过横向错位平移的方式进行调节，并且通过多个驱动缸带动管片整圆器沿纵向移动，以与管片拼装机保持动态间隙。然而，在盾构机的转向过程中，由于各个驱动缸的工作状态互相独立，容易因各个驱动缸的工作状态不同步导致管片整圆器在隧道横截面内产生偏转，进而导致撑紧管片时造成管片受力不均匀，甚至压碎管片，且管片整圆器垫板磨损严重，造成重大经济损失。

因此，如何防止管片整圆器在盾构机的转向过程中产生偏转，避免对管片造成撑紧压力不均匀现象，同时减小管片整圆器垫板磨损，是本领域技术人员面临的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种管片整圆器同步平移机构，能够防止管片整圆器在盾构机的转向过程中产生偏转，避免对管片造成撑紧压力不均匀现象，同时减小管片整圆器垫板磨损。本发明的另一目的是提供一种盾构机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种管片整圆器同步平移机构，包括可横向平移地设置于机体上的托梁、设置于所述托梁纵向一端位置的管片拼装机、设置于所述托梁纵向另一端位置的管片整圆器，以及设置于所述托梁横向左侧并与所述管片整圆器相连、用于驱动所述管片整圆器沿所述托梁的纵向移动的第一驱动部件，和设置于所述托梁横向右侧并与所述管片整圆器相连、用于驱动所述管片整圆器沿所述托梁的纵向移动的第二驱动部件，且所述第一驱动部件与所述第二驱动部件的输出状态同步。

优选地，所述托梁包括左侧梁、右侧梁及连接于两者之间的横梁，且所述第一驱动部件设置于所述左侧梁的外壁，所述第二驱动部件设置于所述右侧梁的外壁。

优选地，所述第一驱动部件及所述第二驱动部件均为液压驱动缸。

优选地，所述第一驱动部件及所述第二驱动部件均沿所述托梁的纵向方向分布。

优选地，所述第一驱动部件与所述第二驱动部件分布于所述托梁上的同一高度位置。

优选地，所述第一驱动部件及所述第二驱动部件的缸体均固定于所述托梁上，且所述第一驱动部件及所述第二驱动部件的伸缩杆均连接于所述管片整圆器上。

优选地，所述第一驱动部件及所述第二驱动部件串联在盾构机的液压控制系统主回路中。

优选地，还包括沿所述托梁的纵向方向连接于所述管片拼装机与所述管片整圆器之间、用于限制所述管片拼装机与所述管片整圆器的最小纵向间距的检测油缸。

优选地，所述检测油缸串联在所述第一驱动部件及所述第二驱动部件之间，且所述检测油缸的伸缩状态与所述第一驱动部件、所述第二驱动部件的伸缩状态同步且反向。

本发明还提供一种盾构机，包括机体和设置于所述机体上的管片整圆器同步平移机构，其中，所述管片整圆器同步平移机构具体为上述任一项所述的管片整圆器同步平移机构。

本发明所提供的管片整圆器同步平移机构，主要包括托梁、管片拼装机、管片整圆器、第一驱动部件和第二驱动部件。其中，托梁设置在盾构机的机体上，并且可在机体上沿水平横向方向进行平移运动，从而在盾构机转向时带动设置在其上的管片整圆器进行同步横向平移。管片拼装机设置在托梁的纵向方向一端位置，主要用于拼接管片。管片整圆器设置在托梁的纵向方向另一端位置，主要用于对呈环形的管片进行整圆作业。第一驱动部件设置在托梁的横向左侧位置，第二驱动部件设置在托梁的横向右侧位置，且第一驱动部件及第二驱动部件的输出端均与管片整圆器相连，主要用于同时从管片整圆器的横向左右两侧驱动其沿托梁的纵向方向进行移动。重要的是，第一驱动部件与第二驱动部件的输出状态始终保持同步，即同时在管片整圆器的横向左右两侧驱动其沿托梁纵向进行前移或后退，如此，即可保证管片整圆器在托梁纵向上的运动与水平横向上的运动一样也是平移运动(横向平移与纵向平移的复合运动即适应于盾构机的转向运动)，进而防止管片整圆器在在盾构机的转向过程中产生偏转，避免对管片造成撑紧压力不均匀现象，同时减小管片整圆器垫板磨损。

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为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构俯视图。

图2为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构主视图。

图3为第一驱动部件、第二驱动部件、检测油缸在液压控制系统中的连接状态示意图。

其中，图1—图3中：

托梁—1，管片拼装机—2，管片整圆器—3，第一驱动部件—4，第二驱动部件—5，检测油缸—6；

左侧梁—11，右侧梁—12，横梁—13。

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。

请参考图1、图2，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构俯视图，图2为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构主视图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，管片整圆器同步平移机构主要包括托梁1、管片拼装机2、管片整圆器3、第一驱动部件4、第二驱动部件5。

其中，托梁1设置在盾构机的机体上，并且可在机体上沿水平横向方向进行平移运动，从而在盾构机转向时带动设置在其上的管片整圆器3进行同步横向平移。

管片拼装机2设置在托梁1的纵向方向一端位置，主要用于拼接管片。

管片整圆器3设置在托梁1的纵向方向另一端位置，主要用于对呈环形的管片进行整圆作业。

第一驱动部件4设置在托梁1的横向左侧位置，第二驱动部件5设置在托梁1的横向右侧位置，且第一驱动部件4及第二驱动部件5的输出端均与管片整圆器3相连，主要用于同时从管片整圆器3的横向左右两侧驱动其沿托梁1的纵向方向进行移动。

重要的是，第一驱动部件4与第二驱动部件5的输出状态始终保持同步，即同时在管片整圆器3的横向左右两侧驱动其沿托梁1纵向进行前移或后退，如此，即可保证管片整圆器3在托梁1纵向上的运动与水平横向上的运动一样也是平移运动(横向平移与纵向平移的复合运动即适应于盾构机的转向运动)，进而防止管片整圆器3在在盾构机的转向过程中产生偏转，避免对管片造成撑紧压力不均匀现象，同时减小管片整圆器3的垫板磨损。

在关于托梁1的一种优选实施例中，该托梁1主要包括左侧梁11、右侧梁12和横梁13。其中，左侧梁11分布在盾构机的机体横向左侧位置，而右侧梁12分布在盾构机的机体横向右侧位置，左侧梁11与右侧梁12均与机体的纵向方向(长度方向)平行设置。横梁13连接在左侧梁11与右侧梁12之间，且沿机体的横向方向分布，同时垂直于左侧梁11与右侧梁12。

相应的，第一驱动部件4具体设置在左侧梁11的外壁上，而第二驱动部件5具体设置在右侧梁12的外壁上。如此设置，第一驱动部件4的输出端即可对管片整圆器3的左侧部位进行施力，而第二驱动部件5的输出端即可对管片整圆器3的右侧部位进行施力。

在关于第一驱动部件4及第二驱动部件5的一种优选实施例中，为方便驱动管片整圆器3沿着托梁1的纵向方向进行往复移动，在本实施例中，该第一驱动部件4及第二驱动部件5均为液压驱动缸，并利用盾构机自带的液压控制系统进行液压控制，保证两者的运动状态同步。

具体的，第一驱动部件4和第二驱动部件5均沿着托梁1的纵向方向分布，即第一驱动部件4沿水平纵向分布在左侧梁11的外壁上，而第二驱动部件5沿水平纵向分布在右侧梁12的外壁上，第一驱动部件4与第二驱动部件5互相平行。

同时，第一驱动部件4在左侧梁11上的设置位置的高度可与第二驱动部件5在右侧梁12上的设置位置的高度相等，即第一驱动部件4与第二驱动部件5在托梁1上形成等高分布。如此设置，由于左侧梁11与右侧梁12一般在机体上沿水平横向对称分布，因此，第一驱动部件4与第二驱动部件5也在托梁1上呈水平轴对称分布，进而使得第一驱动部件4的输出端对管片整圆器3的左侧施力部位，与第二驱动部件5的输出端对管片整圆器3的右侧施力部件互相对称。

此外，为方便第一驱动部件4、第二驱动部件5与其余部件的连接，在本实施例中，第一驱动部件4的缸体具体固定在左侧梁11的外壁上，同时第一驱动部件4的伸缩杆的末端连接在管片整圆器3的左侧施力部位上。同理，第二驱动部件5的缸体具体固定在右侧梁12的外壁上，同时第二驱动部件5的伸缩杆的末端连接在管片整圆器3的右侧施力部位上。

为保证第一驱动部件4及第二驱动部件5在盾构机的液压控制系统的控制下能够顺利保持运动状态同步，在本实施例中，第一驱动部件4与第二驱动部件5具体串联在液压控制系统的主回路中，如此使得压力油能够同时在第一驱动部件4及第二驱动部件5的内腔中推动伸缩杆运动。

此外，考虑到在盾构机的作业过程中，管片整圆器3处于不断平移状态中，并且与管片拼装机2之间的纵向间距处于动态变化中，为防止管片整圆器3与管片拼装机2的距离过近而导致事故，本实施例中增设了检测油缸6。

具体的，检测油缸6的首尾两端分别连接在管片拼装机2与管片整圆器3上，并且与第一驱动部件4、第二驱动部件5相同，均沿托梁1的纵向方向水平分布。一般的，检测油缸6的伸缩杆处于伸出状态，当管片拼装机2与管片整圆器3的纵向间距缩小时，伸缩杆逐渐回缩。而当该伸缩杆缩回至一定程度使得管片拼装机2与管片整圆器3的纵向间距小于预设阈值时，液压控制系统将控制检测油缸6的伸缩杆停止继续回缩，防止管片拼装机2与管片整圆器3的纵向间距过小。

一般的，检测油缸6与第一驱动部件4、第二驱动部件5该三者的缸体缸径、伸缩杆杆径及行程均相同，但前者与后两者的运动状态同步且反向，即第一驱动部件4、第二驱动部件5的伸缩杆同步伸出时，检测油缸6的伸缩杆同步缩回，反之亦然。为便于统一控制，检测油缸6可与第一驱动部件4、第二驱动部件5连接在液压控制系统中，比如三者可串联在主回路中。

如图3所示，图3为第一驱动部件4、第二驱动部件5、检测油缸6在液压控制系统中的连接状态示意图。

具体的，压力油口可直接与第一驱动部件4的无杆腔连通，第一驱动部件4的有杆腔可与检测油缸6的有杆腔连通，检测油缸6的无杆腔可与第二驱动部件5的无杆腔连通，第二驱动部件5的无杆腔可直接与油箱连通。同时，还可利用循环油泵提供旁路油压与检测油缸6的有杆腔和第二驱动部件5的无杆腔连通，避免两者因油压分压而与第一驱动部件4的运动状态不同步。

本实施例还提供一种盾构机，主要包括机体和设置于机体上的管片整圆器同步平移机构，其中，该管片整圆器同步平移机构的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种管片整圆器同步平移机构，其特征在于，包括可横向平移地设置于机体上的托梁(1)、设置于所述托梁(1)纵向一端位置的管片拼装机(2)、设置于所述托梁(1)纵向另一端位置的管片整圆器(3)，以及设置于所述托梁(1)横向左侧并与所述管片整圆器(3)相连、用于驱动所述管片整圆器(3)沿所述托梁(1)的纵向移动的第一驱动部件(4)，和设置于所述托梁(1)横向右侧并与所述管片整圆器(3)相连、用于驱动所述管片整圆器(3)沿所述托梁(1)的纵向移动的第二驱动部件(5)，且所述第一驱动部件(4)与所述第二驱动部件(5)的输出状态同步。

2.根据权利要求1所述的管片整圆器同步平移机构，其特征在于，所述托梁(1)包括左侧梁(11)、右侧梁(12)及连接于两者之间的横梁(13)，且所述第一驱动部件(4)设置于所述左侧梁(11)的外壁，所述第二驱动部件(5)设置于所述右侧梁(12)的外壁。

3.根据权利要求1所述的管片整圆器同步平移机构，其特征在于，所述第一驱动部件(4)及所述第二驱动部件(5)均为液压驱动缸。

4.根据权利要求3所述的管片整圆器同步平移机构，其特征在于，所述第一驱动部件(4)及所述第二驱动部件(5)均沿所述托梁(1)的纵向方向分布。

5.根据权利要求4所述的管片整圆器同步平移机构，其特征在于，所述第一驱动部件(4)与所述第二驱动部件(5)分布于所述托梁(1)上的同一高度位置。

6.根据权利要求5所述的管片整圆器同步平移机构，其特征在于，所述第一驱动部件(4)及所述第二驱动部件(5)的缸体均固定于所述托梁(1)上，且所述第一驱动部件(4)及所述第二驱动部件(5)的伸缩杆均连接于所述管片整圆器(3)上。

7.根据权利要求3-6任一项所述的管片整圆器同步平移机构，其特征在于，所述第一驱动部件(4)及所述第二驱动部件(5)串联在盾构机的液压控制系统主回路中。

8.根据权利要求7所述的管片整圆器同步平移机构，其特征在于，还包括沿所述托梁(1)的纵向方向连接于所述管片拼装机(2)与所述管片整圆器(3)之间、用于限制所述管片拼装机(2)与所述管片整圆器(3)的最小纵向间距的检测油缸(6)。

9.根据权利要求8所述的管片整圆器同步平移机构，其特征在于，所述检测油缸(6)串联在所述第一驱动部件(4)及所述第二驱动部件(5)之间，且所述检测油缸(6)的伸缩状态与所述第一驱动部件(4)、所述第二驱动部件(5)的伸缩状态同步且反向。

10.一种盾构机，包括机体和设置于所述机体上的管片整圆器同步平移机构，其特征在于，所述管片整圆器同步平移机构具体为权利要求1-9任一项所述的管片整圆器同步平移机构。

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