CN113482638B - 一种具有反扭矩传递的盾体及隧道掘进机 - Google Patents

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Abstract

本案提供的具有反扭矩传递的盾体和隧道掘进机，通过铰接盾上的防扭板把刀盘旋转截割产生在前盾上的反扭矩传递到铰接盾上，在铰接盾内侧壁上安装滑动防扭梁以代替传统安装在前盾上的扭矩梁，在伸缩盾前后分别安装扭矩油缸，前部扭矩油缸与铰接盾上的滑动防扭梁接触，后部扭矩油缸与固定在撑紧盾上的固定防扭梁接触，通过调整前后扭矩油缸的压力，完成了刀盘旋转截割产生的反扭矩在前盾、防扭板、铰接盾、防扭滑动梁、前部扭矩油缸、伸缩盾、后部扭矩油缸、固定防扭梁、撑紧盾、撑靴、洞壁之间的传递，保证刀盘顺利截割。充分利用盾壳强度，避免占用护盾内部空间，反扭矩传递机构设计合理、结构紧凑、操作空间合理、满足刀盘扭矩传递要求。

Description

一种具有反扭矩传递的盾体及隧道掘进机
技术领域
本发明属于隧道施工机械技术领域，特别涉及一种具有反扭矩传递的盾体及隧道掘进机。
背景技术
目前，全断面硬岩TBM(Tunnel Boring Machine，全断面硬岩隧道掘进机)在岩石隧道施工中较成熟，广泛应具有城市地铁、引水等大型隧道工程，硬岩TBM在掘进过程中，刀盘切割反扭矩通过扭矩梁、扭矩油缸等机构把扭矩传递到撑靴上，以保证TBM的正常掘进，但随着硬岩TBM直径的减小，盾体内部空间狭小，不能合理布置驱动电机、推进油缸等，传统的反扭矩传递机构已不能满足设计要求。
因此，如何研发一种适用于小直径护盾式硬岩TBM的刀盘反扭矩传递机构，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有反扭矩传递的盾体及隧道掘进机，充分利用盾壳强度，避免占用护盾内部空间，反扭矩传递机构设计合理、结构紧凑、操作空间合理、满足刀盘扭矩传递要求，解决了小断面硬岩TBM刀盘反扭矩传递难题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有反扭矩传递的盾体，包括依次设置的前盾、铰接盾、伸缩盾、撑紧盾以及反扭矩机构，所述反扭矩机构包括前部扭矩油缸、后部扭矩油缸、防扭板、滑动防扭梁和固定防扭梁；其中，
所述伸缩盾的两端分别设置所述前部扭矩油缸和所述后部扭矩油缸；
所述防扭板和所述滑动防扭梁均固定于所述铰接盾，且所述前盾设置有用于套设所述防扭板具有一端的容纳腔，所述前部扭矩油缸具有与所述滑动防扭梁具有配合；
所述固定防扭梁具有固定在所述撑紧盾上，所述后部扭矩油缸与所述固定防扭梁配合。
可选的，还包括铰接油缸和伸缩盾油缸，所述铰接盾通过所述铰接油缸与所述前盾铰接，所述伸缩盾通过所述伸缩盾油缸与所述撑紧盾铰接。
可选的，所述铰接油缸和所述伸缩盾油缸均为沿所述盾体周向布置的多个。
可选的，所述防扭板和所述滑动防扭梁均固定于所述铰接盾的内侧壁。
可选的，所述防扭板和所述滑动防扭梁位于一条直线上。。
可选的，所述防扭板和所述滑动防扭梁均为沿所述盾体周向布置的多个。
可选的，所述前部扭矩油缸的活动端挤压所述滑动防扭梁，所述后部扭矩油缸的活动端挤压所述固定防扭梁，所述前部扭矩油缸和所述后部扭矩油缸均为对称布置的多个。
本方案还提供一种隧道掘进机，包括主机和如上文所述的具有反扭矩传递的盾体。
本方案提供一种具有反扭矩传递的盾体，有益效果在于：
通过铰接盾上的防扭板把刀盘旋转截割产生在前盾上的反扭矩传递到铰接盾上，在铰接盾内侧壁上安装滑动防扭梁以代替传统安装在前盾上的扭矩梁，在伸缩盾前后分别安装扭矩油缸，前部扭矩油缸与铰接盾上的滑动防扭梁接触，后部扭矩油缸与固定在撑紧盾上的固定防扭梁接触，通过调整前后扭矩油缸的压力，完成了刀盘旋转截割产生的反扭矩在前盾→防扭板→铰接盾→防扭滑动梁→前部扭矩油缸→伸缩盾→后部扭矩油缸→固定防扭梁→撑紧盾→撑靴→洞壁之间的传递，保证刀盘顺利截割。充分利用盾壳强度，避免占用护盾内部空间，反扭矩传递机构设计合理、结构紧凑、操作空间合理、满足刀盘扭矩传递要求。
本发明还提供了一种具有上述具有反扭矩传递的盾体的隧道掘进机，因此，其同样具有上述有益效果，此处便不再赘述。
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为本方案提供的一种具有反扭矩传递的盾体的结构示意图；
图2为图1在M-M向的剖视图；
图3为图2在N-N向的剖视图。
上图中：
铰接盾1、防扭板2、伸缩盾3、前部扭矩油缸4、滑动防扭梁6、固定防扭梁5、后部扭矩油缸7、伸缩盾油缸8、前盾A、撑紧盾B、铰接油缸C、推进油缸D。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种具有反扭矩传递的盾体及隧道掘进机，充分利用盾壳强度，避免占用护盾内部空间，反扭矩传递机构设计合理、结构紧凑、操作空间合理、满足刀盘扭矩传递要求。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1-图3，本发明提供一种具有反扭矩传递的盾体，包括依次设置的前盾A、铰接盾1、伸缩盾3、撑紧盾B以及反扭矩机构，反扭矩机构包括前部扭矩油缸4、后部扭矩油缸7、防扭板2、滑动防扭梁6和固定防扭梁5。
其中，前盾A与刀盘连接。
伸缩盾3的两端分别设置前部扭矩油缸4和后部扭矩油缸7。
防扭板2和滑动防扭梁6均固定于铰接盾1，且前盾A设置有用于套设防扭板2一端的容纳腔，前部扭矩油缸4与滑动防扭梁6配合。需要说明的是，防扭板2固定在铰接盾1上且其端部通过前盾A的容纳腔，刀盘旋转时防扭板2与容纳腔抵接，用于把刀盘旋转截割反扭矩从前盾A传递到铰接盾1上。滑动防扭梁6固定在铰接盾1上，通过伸缩盾3上的前部扭矩油缸4把铰接盾1上的扭矩传递到伸缩盾3上。
固定防扭梁5固定在撑紧盾B上，后部扭矩油缸7与固定防扭梁5配合，通过伸缩盾1上的后部扭矩油缸7把伸缩盾3上的扭矩传递到撑紧盾B上，进而传递到撑靴和洞壁。
上述设置，通过铰接盾1上的防扭板2把刀盘旋转截割产生在前盾A上的反扭矩传递到铰接盾1上，在铰接盾1内侧壁上安装滑动防扭梁6以代替传统安装在前盾A上的扭矩梁，在伸缩盾1前后分别安装扭矩油缸，前部扭矩油缸4与铰接盾1上的滑动防扭梁6接触，后部扭矩油缸7与固定在撑紧盾B上的固定防扭梁5接触，通过调整前后扭矩油缸的压力，完成了刀盘旋转截割产生的反扭矩在前盾A→防扭板2→铰接盾1→防扭滑动梁6→前部扭矩油缸4→伸缩盾3→后部扭矩油缸7→固定防扭梁5→撑紧盾B→撑靴→洞壁之间的传递，保证刀盘顺利截割。充分利用盾壳强度，避免占用护盾内部空间，反扭矩传递机构设计合理、结构紧凑、操作空间合理、满足刀盘扭矩传递要求。广泛地应用于小直径硬岩TBM隧道施工机械技术领域中。
在本实施例中，本方案还包括铰接油缸C和伸缩盾油缸8，铰接盾1通过铰接油缸C与前盾A铰接，伸缩盾3通过伸缩盾油缸8与撑紧盾B铰接。上述铰接设置的铰接油缸C和伸缩盾油缸8可实现伸缩盾3和撑紧盾B之间沿周向和轴向相对运动，防止刚性连接造成损伤。
为了TBM在掘进过程中具有一定的弯曲度，铰接油缸C和伸缩盾油缸8均为沿盾体周向布置的多个，不同位置的铰接油缸C和伸缩盾油缸8的伸出长度不同，从而实现复合方向上的弯曲。
进一步地，防扭板2和滑动防扭梁6均固定于铰接盾1的内侧壁。其中，为了提高空间利用率以及方便力的传递，防扭板2和滑动防扭梁6的设置位置可以共线，当然，根据实际设计需要也可以将二者设置在非共线位置上。
防扭板2和滑动防扭梁6均为沿盾体周向布置的多个。即，反扭矩机构可以为多个，实现反向扭矩转递的均匀性，反扭矩机构的数量可根据实际需求设计。
前部扭矩油缸4的活动端挤压滑动防扭梁6，后部扭矩油缸7的活动端挤压固定防扭梁5，前部扭矩油缸4和后部扭矩油缸7均为对称布置的多个，只要实现力的平衡即可。
上述盾体的刀盘截割反扭矩传递工作原理为：利用杠杆原理，为满足设备调向灵活要求，前盾A后部设计铰接盾1，通过铰接油缸C与前盾A连接；在基于铰接盾1结构强度的基础上，通过铰接盾1上的防扭板2把刀盘旋转截割产生在前盾A上的反扭矩传递到铰接盾1上；在铰接盾1内侧壁上安装滑动防扭梁6，把刀盘旋转的反扭矩通过伸缩盾3的前部扭矩油缸4传递到伸缩盾3上，再通过后部扭矩油缸7把刀盘旋转反扭矩传递到固定在撑紧盾B上的固定防扭梁5；完成刀盘旋转截割产生的反扭矩在前盾A→防扭板2→铰接盾1→防扭滑动梁6→前部扭矩油缸4→伸缩盾3→后部扭矩油缸7→固定防扭梁5→撑紧盾B→撑靴→洞壁之间的传递，保证刀盘顺利截割；伸缩盾3通过伸缩盾油缸8与撑紧盾B连接，既满足铰接要求，又可在底部清理集渣，保证撑紧盾B顺利前移。
此外，本申请还公开了一种隧道掘进机，包括刀盘和具有反扭矩传递的盾体，具有反扭矩传递的盾体为如上述实施例中公开的具有反扭矩传递的盾体。因此，具有该具有反扭矩传递的盾体的隧道掘进机也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。
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具有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 (3)

1.一种具有反扭矩传递的盾体，其特征在于，包括依次设置的前盾（A）、铰接盾（1）、伸缩盾（3）、撑紧盾（B）、铰接油缸（C）、伸缩盾油缸（8）以及反扭矩机构，所述反扭矩机构包括前部扭矩油缸（4）、后部扭矩油缸（7）、防扭板（2）、滑动防扭梁（6）和固定防扭梁（5）；其中，
所述铰接盾（1）通过所述铰接油缸（C）与所述前盾（A）铰接，所述伸缩盾（3）通过所述伸缩盾油缸（8）与所述撑紧盾（B）铰接；
所述伸缩盾（3）的两端分别设置所述前部扭矩油缸（4）和所述后部扭矩油缸（7）；
所述防扭板（2）和所述滑动防扭梁（6）均固定于所述铰接盾（1）的内侧壁，且所述前盾（A）设置有用于套设所述防扭板（2）一端的容纳腔，所述前部扭矩油缸（4）与所述滑动防扭梁（6）配合；
所述固定防扭梁（5）固定在所述撑紧盾（B）上，所述后部扭矩油缸（7）与所述固定防扭梁（5）配合，通过伸缩盾上的后部扭矩油缸把伸缩盾上的扭矩传递到撑紧盾上；
防扭板的端部通过前盾的容纳腔，刀盘旋转时防扭板与容纳腔抵接，用于把刀盘旋转截割反扭矩从前盾传递到铰接盾上；
所述前部扭矩油缸（4）的活动端挤压所述滑动防扭梁（6），所述后部扭矩油缸（7）的活动端挤压所述固定防扭梁（5），所述前部扭矩油缸（4）和所述后部扭矩油缸（7）均为对称布置的多个；
所述铰接油缸（C）和所述伸缩盾油缸（8）均为沿所述盾体周向布置的多个；
所述防扭板（2）和所述滑动防扭梁（6）均为沿所述盾体周向布置的多个。
2.根据权利要求1所述的具有反扭矩传递的盾体，其特征在于，所述防扭板（2）和所述滑动防扭梁（6）位于一条直线上。
3.一种隧道掘进机，其特征在于，包括刀盘和如权利要求1-2任一项所述的具有反扭矩传递的盾体。
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