CN112855644A - Tbm及其鞍架姿态控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道掘进机，特别涉及TBM及其鞍架姿态控制系统。TBM鞍架姿态控制系统，包括：推进油缸控制油路，用于控制TBM的主梁与撑靴之间的推进油缸，在鞍架的撑靴油缸伸出时能够实现推进油缸的浮动；鞍架锁定装置，用于连接TBM的鞍架与主梁，在鞍架的撑靴油缸伸出时使鞍架相对于主梁固定。TBM，包括：主梁，主梁上前后导向装配有鞍架，鞍架上通过鞍架油缸连接有撑靴；推进油缸，两端分别与撑靴和主梁铰接；还包括上述TBM鞍架姿态控制系统。采用上述技术方案，撑靴撑开过程中能够完全实现径向运动，而不会向掘进方向移动，从而能够更方便地实现撑靴与拱架的匹配，有利于提高施工效率。

Description

TBM及其鞍架姿态控制系统

技术领域

本发明涉及隧道掘进机，特别涉及TBM及其鞍架姿态控制系统。

背景技术

隧道掘进机作为大型隧道施工用装备已经成为国内乃至世界隧道工程发展的需要。为缩短工期，提高施工效率，全球各大隧道掘进机设计研发企业都在装备升级和施工效率提升上投入了大量的经费和精力。

硬岩掘进机（简称TBM）作为一种隧道掘进机，可分为敞开式TBM、护盾式TBM和双结构TBM。敞开式TBM由推进油缸为主机提供前进动力，推进油缸的一端铰接于主梁，另一端铰接于撑靴，作业时通过撑靴撑住洞壁，为推进油缸提供反力。敞开式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，其时间的长短将会直接影响到施工效率。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，TBM后支撑伸出，撑住地面；第二步，撑靴油缸缩回，撑住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，撑靴油缸伸出，撑靴先在较低压力下伸出，再在较高压力下撑住在洞壁上；第五步，后支撑回收，直至离开地面。上述换步过程可以参考公开号为CN208950589U的中国专利文献。

撑靴上设有靴板开槽，敞开式TBM在换步过程中，在满足换步行程的基础上，需要将撑靴的靴板开槽与拱架的初期支护进行匹配，使拱架的对应部分嵌入靴板开槽中。敞开式TBM与拱架进行匹配时，由于推进油缸的两端与撑靴和主梁是铰接关系，因此撑靴油缸带动撑靴低压伸出以撑住拱架的过程中，鞍架会被带动而向掘进方向移动，致使靴板开槽与拱架无法匹配。

针对此问题，目前是针对推进油缸设置手动控制阀组，人工对推进油缸进行微调，使得靴板开槽与拱架进行匹配，但是操作复杂、费时，影响施工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种TBM鞍架姿态控制系统，能够避免鞍架在撑靴伸出时向掘进方向移动，进而提高施工效率。本发明的另一个目的是提供一种TBM，在撑靴伸出时鞍架不会向掘进方向发生移动，施工效率高。

本发明中TBM鞍架姿态控制系统采用如下技术方案：

TBM鞍架姿态控制系统，包括：

推进油缸控制油路，用于控制TBM的主梁与撑靴之间的推进油缸，在鞍架的撑靴油缸伸出时能够实现推进油缸的浮动；

鞍架锁定装置，用于连接TBM的鞍架与主梁，在鞍架的撑靴油缸伸出时使鞍架相对于主梁固定。

有益效果：采用上述技术方案，通过设置推进油缸控制油路和鞍架锁定装置，在鞍架的撑靴油缸伸出时鞍架锁定装置能够使鞍架相对于主梁固定，而推进油缸控制油路能够实现推进油缸的浮动，这样撑靴撑开过程中能够完全实现径向运动，而不会向掘进方向移动，浮动状态的推进油缸也不会影响撑靴的撑开，从而能够更方便地实现撑靴与拱架的匹配，有利于提高施工效率。

作为一种优选的技术方案：鞍架锁定装置包括：

鞍架锁紧油缸，其缸体与活塞杆的其中一个用于连接在主梁上，另一个用于连接在鞍架上；

鞍架锁紧油缸控制油路，用于控制所述鞍架锁紧油缸，实现鞍架锁紧油缸的伸缩位置保持和浮动；

有益效果：鞍架锁定装置采用鞍架锁紧油缸鞍架锁紧油缸控制油路便于实现，控制可靠，成本低。

作为一种优选的技术方案：鞍架锁紧油缸控制油路包括：

锁紧油缸状态切换阀，连接在鞍架锁紧油缸的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时实现鞍架锁紧油缸的浮动；

锁紧油缸补油油路和锁紧油缸油箱连通管路；

锁紧油缸补油油路，其上设有锁紧油缸补油阀，锁紧油缸补油阀能够在鞍架锁紧油缸被动伸出时开启，向鞍架锁紧油缸补油。

锁紧油缸油箱连通管路，用于将鞍架锁紧油缸的无杆腔连至油箱，实现排油，或者实现排油和吸油。

有益效果：采用上述技术方案能够通过锁紧油缸状态切换阀方便地实现鞍架锁紧油缸的浮动，并且通过锁紧油缸补油油路和锁紧油缸油箱连通管路保证鞍架锁紧油缸的稳定工作，从而保证使用寿命、提高系统稳定性。

作为一种优选的技术方案：鞍架锁紧油缸控制油路包括：锁紧油缸油箱排吸管路，用于将鞍架锁紧油缸连至油箱，实现排油和吸油。

有益效果：采用上述技术方案结构简单，成本低，容易实现。

作为一种优选的技术方案：所述鞍架锁紧油缸的有杆腔和/或无杆腔连接有溢流阀。

有益效果：采用上述技术方案，能够避免压力过高导致鞍架锁紧油缸损坏。

作为一种优选的技术方案：所述鞍架锁紧油缸的无杆腔连接有油压传感器。

有益效果：采用上述技术方案可以对应地设置压力过高报警，避免压力过高导致鞍架锁紧油缸损坏。

作为一种优选的技术方案：所述推进油缸控制油路包括：

推进油缸状态切换阀，连接在推进油缸的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时实现推进油缸的浮动；

推进缸油箱连通管路，用于将推进油缸连至油箱，能够在推进缸被动缩回时实现排油，或者能够在推进缸被动缩回时实现排油、在推进油缸被动伸出时实现吸油；

所述推进缸油箱连通管路上设有推进油缸排油阀。

有益效果：采用上述技术方案能够方便地实现推进油缸的浮动，并且推进油缸排油阀关闭时能够保证推进油缸的正常伸缩。

作为一种优选的技术方案：TBM鞍架姿态控制系统还包括：

推进缸补油油路，其上设有推进缸补油阀，推进缸补油阀用于在推进油缸被动伸出时向推进油缸补油。

有益效果：采用上述技术方案能够避免油缸因缺油而损坏，并有利于保证推进油缸的动作可靠性。

作为一种优选的技术方案：推进油缸控制油路还包括：

推进油缸换向阀，为三位四通阀，用于实现推进油缸的换向；

推进油缸换向阀处于中位时，能够实现任意两个阀口均相互隔离。

有益效果：采用上述技术方案能够便于在推进油缸换向阀之外单独设置油路实现推进油缸的浮动，从而便于TBM鞍架姿态控制系统的实现。

本发明中一种TBM采用如下技术方案：

一种TBM，包括：

主梁，主梁上前后导向装配有鞍架，鞍架上通过鞍架油缸连接有撑靴；

推进油缸，两端分别与撑靴和主梁铰接；

还包括：

TBM鞍架姿态控制系统，TBM鞍架姿态控制系统包括：

推进油缸控制油路，用于控制TBM的主梁与撑靴之间的推进油缸，在鞍架的撑靴油缸伸出时能够实现推进油缸的浮动；

鞍架锁定装置，用于连接TBM的鞍架与主梁，在鞍架的撑靴油缸伸出时使鞍架相对于主梁固定。

有益效果：采用上述技术方案，通过设置推进油缸控制油路和鞍架锁定装置，在鞍架的撑靴油缸伸出时鞍架锁定装置能够使鞍架相对于主梁固定，而推进油缸控制油路能够实现推进油缸的浮动，这样撑靴撑开过程中能够完全实现径向运动，而不会向掘进方向移动，浮动状态的推进油缸也不会影响撑靴的撑开，从而能够更方便地实现撑靴与拱架的匹配，提高施工效率。

作为一种优选的技术方案：鞍架锁定装置包括：

鞍架锁紧油缸，其缸体与活塞杆的其中一个用于连接在主梁上，另一个用于连接在鞍架上；

鞍架锁紧油缸控制油路，用于控制所述鞍架锁紧油缸，实现鞍架锁紧油缸的伸缩位置保持和浮动；

有益效果：鞍架锁定装置采用鞍架锁紧油缸鞍架锁紧油缸控制油路便于实现，控制可靠，成本低。

作为一种优选的技术方案：鞍架锁紧油缸控制油路包括：

锁紧油缸状态切换阀，连接在鞍架锁紧油缸的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时实现鞍架锁紧油缸的浮动；

锁紧油缸补油油路和锁紧油缸油箱连通管路；

锁紧油缸补油油路，其上设有锁紧油缸补油阀，锁紧油缸补油阀能够在鞍架锁紧油缸被动伸出时开启，向鞍架锁紧油缸补油；

锁紧油缸油箱连通管路，用于将鞍架锁紧油缸的无杆腔连至油箱，实现排油，或者实现排油和吸油。

有益效果：采用上述技术方案能够通过锁紧油缸状态切换阀方便地实现鞍架锁紧油缸的浮动，并且通过锁紧油缸补油油路和锁紧油缸油箱连通管路保证鞍架锁紧油缸的稳定工作，从而保证使用寿命、提高系统稳定性。

作为一种优选的技术方案：鞍架锁紧油缸控制油路包括：锁紧油缸油箱排吸管路，用于将鞍架锁紧油缸连至油箱，实现排油和吸油。

有益效果：采用上述技术方案结构简单，成本低，容易实现。

作为一种优选的技术方案：所述鞍架锁紧油缸的有杆腔和/或无杆腔连接有溢流阀。

有益效果：采用上述技术方案，能够避免压力过高导致鞍架锁紧油缸损坏。

作为一种优选的技术方案：所述鞍架锁紧油缸的无杆腔连接有油压传感器。

有益效果：采用上述技术方案可以对应地设置压力过高报警，避免压力过高导致鞍架锁紧油缸损坏。

作为一种优选的技术方案：所述推进油缸控制油路包括：

推进油缸状态切换阀，连接在推进油缸的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时实现推进油缸的浮动；

推进缸油箱连通管路，用于将推进油缸连至油箱，能够在推进缸被动缩回时实现排油，或者能够在推进缸被动缩回时实现排油、在推进油缸被动伸出时实现吸油；

所述推进缸油箱连通管路上设有推进油缸排油阀。

有益效果：采用上述技术方案能够方便地实现推进油缸的浮动，并且推进油缸排油阀关闭时能够保证推进油缸的正常伸缩。

作为一种优选的技术方案：TBM鞍架姿态控制系统还包括：

推进缸补油油路，其上设有推进缸补油阀，推进缸补油阀用于在推进油缸被动伸出时向推进油缸补油。

有益效果：采用上述技术方案能够避免油缸因缺油而损坏，并有利于保证推进油缸的动作可靠性。

作为一种优选的技术方案：推进油缸控制油路还包括：

推进油缸换向阀，为三位四通阀，用于实现推进油缸的换向；

推进油缸换向阀处于中位时，能够实现任意两个阀口均相互隔离。

有益效果：采用上述技术方案能够便于在推进油缸换向阀之外单独设置油路实现推进油缸的浮动，从而便于TBM鞍架姿态控制系统的实现。

对于本专利要保护的主题，同一主题下的各优选技术方案均可以单独采用，在能够组合的情况下，也可以将同一主题下的两个以上优选的技术方案任意组合，组合形成的技术方案此处不再具体描述，以此形式包含在本专利的记载中。

附图说明

图1是本发明中TBM鞍架姿态控制系统的实施例1的结构示意图；

图2是图1中推进油缸控制油路的结构示意图；

图3是图1中鞍架锁紧油缸控制油路的结构示意图；

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：11、主梁；12、推进油缸；13、鞍架；14、撑靴；15、撑靴油缸；16、鞍架锁紧油缸；17、油箱；18、靴板开槽；20、鞍架锁紧油缸控制油路；21、鞍架油缸锁紧控制阀组；22、锁紧油缸状态切换阀；23、锁紧油缸排油阀；24、溢流阀；25、油压传感器；26、手动控制阀；30、锁紧油缸补油阀组；31、节流阀；32、减压阀；33、锁紧油缸补油阀；40、推进油缸控制油路；41、推进缸浮动控制阀组；42、推进油缸换向阀；43、推进油缸状态切换阀；44、推进油缸排油阀；45、推进缸补油阀组；46、推进缸补油阀；50、高压油源。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中可能出现的术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明中一种TBM的实施例1：

本实施例中的TBM为敞开式TBM，敞开式TBM如图1，包括主梁11，主梁11前端铰接有推进油缸12，主梁11上沿前后方向导向移动设置有鞍架13，鞍架13的左右两侧分别设有撑靴14，撑靴14能够在撑靴油缸15的驱动下伸出和缩回，其上设有靴板开槽18。TBM还包括鞍架姿态控制系统，鞍架姿态控制系统用于对TBM换步时的鞍架姿态进行控制，避免鞍架13在撑靴14伸出时向掘进方向移动，进而提高施工效率。TBM鞍架姿态控制系统包括鞍架锁紧油缸16、鞍架锁紧油缸控制油路20和推进油缸控制油路40，鞍架锁紧油缸16、鞍架锁紧油缸控制油路20构成鞍架锁定装置，在鞍架13的撑靴油缸15伸出时能够实现推进油缸12的浮动。

鞍架锁紧油缸16用于连接在鞍架13与主梁11之间，如图1，鞍架锁紧油缸16的缸体连接在主梁11上，活塞杆连接在鞍架13上。由于鞍架13相对于主梁11是导向设置，因此鞍架锁紧油缸16与主梁11之间能够传递推拉作用力即可，例如可以是铰接也可以是固定连接。为了避免受力不均、提高可靠性，鞍架锁紧油缸16设有两只，对称布置在主梁11的左右两侧。为了节省空间、避免损坏，鞍架锁紧油缸16设置在鞍架13内的安装空间中，使得鞍架锁紧油缸16在长度方向上与鞍架13具有重合部分。

鞍架锁紧油缸控制油路20用于控制所述鞍架锁紧油缸16，实现鞍架锁紧油缸16的位置保持和浮动，其结构如图3，包括鞍架油缸锁紧控制阀组21和锁紧油缸补油阀组30。

鞍架油缸锁紧控制阀组21包括锁紧油缸状态切换阀22、锁紧油缸排油阀23、溢流阀24，锁紧油缸状态切换阀22连接在鞍架锁紧油缸16的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时使鞍架锁紧油缸16的有杆腔与无杆腔连通，实现鞍架锁紧油缸16的浮动；锁紧油缸排油阀23位于对应设置的锁紧油缸油箱连通管路上，用于在开启时使鞍架锁紧油缸16与油箱17连通，锁紧油缸油箱连通管路用于将鞍架锁紧油缸16的无杆腔连至油箱17，实现排油。溢流阀24设有两只，分别与鞍架锁紧油缸16的有杆腔和无杆腔连接，为安全阀，起限定鞍架锁紧油缸16压力、保护鞍架锁紧油缸16的作用。锁紧油缸状态切换阀22、锁紧油缸排油阀23均采用电磁球阀。所述鞍架锁紧油缸16的无杆腔连接有油压传感器25，可以对应地设置压力过高报警，避免因锁紧油缸状态切换阀22卡死无法开启而造成鞍架锁紧油缸16损坏。

锁紧油缸补油阀组30位于对应设置的锁紧油缸补油油路上，包括节流阀31、减压阀32和锁紧油缸补油阀33，节流阀31、减压阀32能够将系统的高压油源50减压至只起补油作用的低压油，锁紧油缸补油阀33为电磁球阀，失电时关闭，得电时能够对鞍架锁紧油缸16进行补油。鞍架锁紧油缸控制油路20还包括手动控制阀26，手动控制阀26采用球阀。由于鞍架锁紧油缸16需要补油时处于浮动状态，而此时有杆腔和无杆腔相互连通，因此锁紧油缸补油油路可以连接在有杆腔上，也可以连接在无杆腔上。

如图2，推进油缸12设有四只，各推进油缸12的有杆腔均连接至有杆腔总管路，各推进油缸12的无杆腔均连接至无杆腔总管路。推进油缸控制油路40包括推进油缸换向阀42、推进缸浮动控制阀组41、推进缸补油阀组45。推进油缸换向阀42为三位四通阀，具有高压油口、低压油口（接油箱17）和两个工作口，用于实现推进油缸12的换向。为了保证液压油流量，三位四通阀与推进油缸12之间可以并列设置多根管路。推进油缸换向阀42处于中位时，高压油口、低压油口（接油箱17）和两个工作口的任意两个阀口均相互隔离，处于其他两个工位时，能够对应地实现推进油缸12的伸出和缩回。

推进缸浮动控制阀组41包括推进油缸状态切换阀43、推进油缸排油阀44。推进油缸状态切换阀43连接在推进油缸12的有杆腔总管路与无杆腔总管路之间，用于在导通时实现推进油缸12的浮动。推进油缸排油阀44位于对应设置的推进缸油箱连通管路上，用于将推进油缸12的无杆腔连至油箱17，能够在推进油缸12被动缩回时实现排油。

推进缸补油阀组45位于对应设置的推进缸补油油路上，用于在开启时向推进油缸12补油。与锁紧油缸补油阀组30类似，推进缸补油阀组45包括节流阀31、减压阀32和推进缸补油阀46，节流阀31、减压阀32能够将系统的高压油源50减压至只起补油作用的低压油，推进缸补油阀46为电磁球阀，失电时关闭，得电时能够对推进油缸12进行补油。推进油缸状态切换阀43、推进油缸排油阀44、推进缸补油阀46均采用电磁球阀。

工作过程：

TBM换步时，鞍架13复位以后、撑靴14开始伸出之前，推进油缸换向阀42不得电处于中位，推进油缸状态切换阀43、推进油缸排油阀44得电开启导通，推进油缸12的无杆腔与有杆腔相通，实现推进油缸12的浮动，并且与油箱17相连；同时，锁紧油缸状态切换阀22和锁紧油缸排油阀23均失电，使鞍架锁紧油缸16的无杆腔以及有杆腔均处于封死状态，实现鞍架锁紧油缸16的位置保持，鞍架13的位置通过锁紧油缸状态切换阀22进行锁定。本实施例中，鞍架锁紧油缸16保持在缩回状态。此时，鞍架13与撑靴14之间的撑靴油缸15伸出，带动撑靴14伸出，撑靴14伸出过程中，推进油缸12在撑靴14的带动下被动伸出，此时推进油缸12的有杆腔内的液压油被动排出，而无杆腔需要补油，推进缸补油阀46得电开启导通，液压油源通过推进缸补油阀组45对推进油缸12的无杆腔进行补油。由于鞍架13和撑靴14能够相对于TBM的主梁11保持固定，因此撑靴14能够更为准确地与拱架适配，之后即可进行下一次掘进。虽然此时推进油缸排油阀44为开启状态，但是由于无杆腔处于负压状态，且无杆腔横截面大于有杆腔，因此并不会导致液压油大量流入油箱17。

掘进时，锁紧油缸状态切换阀22和锁紧油缸排阀23均得电开启导通，鞍架锁紧油缸16的无杆腔与有杆腔相通，实现鞍架锁紧油缸16的浮动，并且与油箱17相连，鞍架锁紧油缸16将在推进油缸12的带动下被动缩回，此时鞍架锁紧油缸16的无杆腔内的液压油被动排出，而有杆腔需要补油，此时无杆腔内的液压油能够进入有杆腔内，部分液压油能够通过锁紧油缸油箱连通管路排出到油箱17，锁紧油缸补油阀组30也能够对鞍架锁紧油缸16进行补油。

掘进完成后，撑靴14缩回，鞍架13开始复位之前，推进油缸状态切换阀43、推进缸排油阀44失电断开，推进油缸12的无杆腔与有杆腔分别单独地与推进油缸换向阀42的两个工作油口连接，活塞杆能够在推进油缸换向阀42得电时对应地缩回。同时，锁紧油缸状态切换阀22和锁紧油缸排油阀23均得电开启导通，鞍架锁紧油缸16的无杆腔与有杆腔相通，实现鞍架锁紧油缸16的浮动，并且与油箱17相连。该过程中，推进油缸12缩回，鞍架锁紧油缸16将在推进油缸12的带动下被动伸出，鞍架锁紧油缸16的有杆腔内的液压油被动排出，而无杆腔需要补油以避免缸体内无液压油而造成损伤，此时锁紧油缸补油阀33得电开启导通，液压油源通过锁紧油缸补油阀组30对鞍架锁紧油缸16的无杆腔进行补油。

本发明中一种TBM的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，鞍架锁紧油缸16的有杆腔与无杆腔之间连接有锁紧油缸状态切换阀22，锁紧油缸状态切换阀22用于在导通时实现鞍架锁紧油缸16的浮动；而本实施例中，推进油缸控制油路40未设置锁紧油缸状态切换阀22，推进油缸换向阀42处于中位时，其两个工作口和低压油口相互连通，依靠对应的中位机能实现推进油缸12的浮动。此时如需补油，可以直接将推进缸补油油路连接到无杆腔和/或有杆腔上。

本发明中一种TBM的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，在需要使鞍架13相对于主梁11锁紧以保证撑靴14仅径向运动时，鞍架锁紧油缸16处于缩回状态；而本实施例中，在需要使鞍架13相对于主梁11锁紧以保证撑靴14仅径向运动时，鞍架锁紧油缸16处于伸出状态；鞍架13复位过程中，鞍架锁紧油缸16将在推进油缸12的带动下被动缩回，该过程中鞍架锁紧油缸16的无杆腔内的液压油被动排出，而有杆腔需要补油，此时无杆腔内的液压油能够进入有杆腔内，部分液压油能够通过锁紧油缸油箱连通管路排出到油箱17。

本发明中一种TBM的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，鞍架锁紧油缸控制油路20还包括锁紧油缸油箱连通管路和锁紧油缸补油油路，而本实施例中，鞍架锁紧油缸控制油路20未设置锁紧油缸油箱连通管路和锁紧油缸补油油路，而是设置了锁紧油缸油箱排吸管路，用于将鞍架锁紧油缸16连至油箱17，实现排油和吸油，活塞杆伸出时能够抽吸油箱17内的液压油来避免缸体内无液压油而造成损伤。当然，为了避免液压油泄漏，锁紧油缸油箱排吸管路上同样可以设置锁紧油缸补油阀。

与上述实施例4类似，在其他实施例中，推进油缸12的补油也可以依靠活塞杆伸出时抽吸油箱17内的液压油实现。

在上述实施例中，鞍架13复位以后、撑靴14开始伸出之前，推进油缸状态切换阀43、推进缸排油阀得电开启导通，在其他实施例中，也可以仅使推进油缸状态切换阀43得电开启导通，而推进缸排油阀关闭，推进油缸12被动伸出的过程中，有杆腔内的液压油被动排出，而无杆腔需要补油，此时推进缸补油阀46得电开启导通，液压油源同样可以通过推进缸补油阀组45对推进油缸12的无杆腔进行补油。

另外，在上述实施例中，鞍架锁定装置包括鞍架锁紧油缸和鞍架锁紧油缸控制油路，在其他实施例中，鞍架锁定装置也可以替换为其他形式，例如在鞍架13与主梁11之间设置销孔，鞍架锁定装置包括可伸缩的锁销，通过控制锁销插入销孔或拔出使鞍架13相对于主梁11固定和解除固定；再如，鞍架锁定装置采用电磁铁装置，依靠电磁力使鞍架13相对于主梁11固定和解除固定；再如，鞍架锁定装置采用卡钳装置，鞍架13和主梁11的其中一个上设置钳体，另一个上设置刹车片，依靠钳体卡紧和释放刹车片使鞍架13相对于主梁11固定和解除固定。

再者，在上述实施例中，TBM为敞开式TBM，在其他实施例中，TBM鞍架姿态控制系统也可以用于具有撑靴与拱架匹配需求的双结构TBM。

本发明中TBM鞍架姿态控制系统的实施例：TBM鞍架姿态控制系统的实施例即上述一种TBM的任一实施例中记载的TBM鞍架姿态控制系统，包括推进油缸控制油路和鞍架锁定装置，此处不再具体说明。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，本申请的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，包括：

推进油缸控制油路（40），用于控制TBM的主梁（11）与撑靴（14）之间的推进油缸（12），在鞍架（13）的撑靴油缸（15）伸出时能够实现推进油缸（12）的浮动；

鞍架锁定装置，用于连接TBM的鞍架（13）与主梁（11），在鞍架（13）的撑靴油缸（15）伸出时使鞍架（13）相对于主梁（11）固定。

2.根据权利要求1所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，鞍架锁定装置包括：

鞍架锁紧油缸（16），其缸体与活塞杆的其中一个用于连接在主梁（11）上，另一个用于连接在鞍架（13）上；

鞍架锁紧油缸控制油路（20），用于控制所述鞍架锁紧油缸（16），实现鞍架锁紧油缸（16）的伸缩位置保持和浮动。

3.根据权利要求2所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，鞍架锁紧油缸控制油路（20）包括：

锁紧油缸状态切换阀（22），连接在鞍架锁紧油缸（16）的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时实现鞍架锁紧油缸（16）的浮动；

锁紧油缸补油油路和锁紧油缸油箱连通管路；

锁紧油缸补油油路，其上设有锁紧油缸补油阀（33），锁紧油缸补油阀（33）能够在鞍架锁紧油缸（16）被动伸出时开启，向鞍架锁紧油缸（16）补油；

锁紧油缸油箱连通管路，用于将鞍架锁紧油缸（16）的无杆腔连至油箱（17），实现排油，或者实现排油和吸油。

4.根据权利要求2所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，鞍架锁紧油缸控制油路（20）包括：锁紧油缸油箱排吸管路，用于将鞍架锁紧油缸（16）连至油箱（17），实现排油和吸油。

5.根据权利要求2或3或4所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，所述鞍架锁紧油缸（16）的有杆腔和/或无杆腔连接有溢流阀（24）。

6.根据权利要求2或3或4所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，所述鞍架锁紧油缸（16）的无杆腔连接有油压传感器（25）。

7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，所述推进油缸控制油路（40）包括：

推进油缸状态切换阀（43），连接在推进油缸（12）的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时实现推进油缸（12）的浮动；

推进缸油箱连通管路，用于将推进油缸（12）连至油箱（17），能够在推进缸被动缩回时实现排油，或者能够在推进缸被动缩回时实现排油、在推进油缸被动伸出时实现吸油；

所述推进缸油箱连通管路上设有推进油缸排油阀（44）。

8.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，TBM鞍架姿态控制系统还包括：

推进缸补油油路，其上设有推进缸补油阀（46），推进缸补油阀（46）用于在推进油缸被动伸出时向推进油缸（12）补油。

9.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，推进油缸控制油路（40）还包括：

推进油缸换向阀（42），为三位四通阀，用于实现推进油缸（12）的换向；

推进油缸换向阀（42）处于中位时，能够实现任意两个阀口均相互隔离。

10.一种TBM，包括：

主梁，主梁上前后导向装配有鞍架，鞍架上通过鞍架油缸连接有撑靴；

推进油缸，两端分别与撑靴和主梁铰接；

其特征在于，还包括：

TBM鞍架姿态控制系统，所述TBM鞍架姿态控制系统为权利要求1至9中任一权利要求所述的TBM鞍架姿态控制系统。

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