CN115095338A - 一种盾构机的支撑装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种盾构机的支撑装置及其控制方法,用于解决空推盾构机需要提前在不平的隧道内铺设轨道,空推效率低的问题。本发明的支撑装置包括分别位于盾构机两侧的第一支撑组件和第二支撑组件,第一支撑组件和第二支撑组件均转动安装在支撑底座上;用于夹持盾构机的第一夹持块和第二夹持块;伸缩的第一滚动支撑单元和第二滚动支撑单元,第一滚动支撑单元安装在支撑底座上并与隧道地面相对应,第二滚动支撑单元转动安装在第一支撑组件和第二支撑组件上并与隧道侧壁相对应。本申请通过可以伸缩的第一滚动支撑单元,在空推盾构机时升降第一滚动支撑单元的滚轮,使盾构机在坑洼的隧道内平稳的移动,通过伸缩的第二滚动支撑单元保证盾构机的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于盾构机支撑装置领域,特别是涉及一种盾构机的支撑装置及其控制方法。
背景技术
随着城市的发展,隧道的建设越来越多。为了控制地表沉降,通常采用盾构法施工隧道,但在遇到一些复杂地质时,需要采用其他施工方法进行隧道掘进,再通过盾构机进行隧道的施工。在将盾构机运送到已经开挖好的隧道时,需要空推盾构机经过已经开挖好的隧道段。现有的空推盾构机的方式,是通过在支撑板上设置多个支撑块,实现对盾构机的支撑,通过将支撑板移动设置在铺设好的钢轨上,再通过液压千斤顶作为推进动力,从而实现对盾构机的支撑和空推。其存在的不足之处在于空推盾构机时,需要提前铺设轨道,再将盾构机支撑固定在能在轨道上移动的支撑板,空推的程序较为繁琐,效率较低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种盾构机的支撑装置,用于解决现有技术中空推盾构机需要提前在不平的隧道内铺设轨道,空推效率较低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种盾构机的支撑装置,所述支撑装置包括:
支撑底座,
侧壁支撑单元,所述侧壁支撑单元包括若干的第一支撑组件和若干的第二支撑组件,若干所述第一支撑组件和若干的第二支撑组件分别位于盾构机左右两侧,若干所述第一支撑组件和若干的第二支撑组件均沿盾构机的轴线阵列,所述第一支撑组件和第二支撑组件均转动安装在支撑底座上,所述第一支撑组件的转动轴线和第二支撑组件的转动轴线均与隧道掘进方向相平行;
夹持单元,所述夹持单元包括若干的夹持组件,若干所述夹持组件沿盾构机的轴线阵列,所述夹持组件均包括若干的第一夹持块和若干的第二夹持块,若干所述第一夹持块和若干的第二夹持块沿盾构机的轴线环形阵列,所述第一夹持块和第二夹持块均与盾构机的外壁相对应,所述第一夹持块固接在支撑底座的上端面,所述第二夹持块固接在第一支撑组件和第二支撑组件上;
若干的第一滚动支撑单元,若干所述第一滚动支撑单元均设置在支撑底座下端面,所述第一滚动支撑单元的滚动端均与隧道地面相对应,所述第一滚动支撑单元的滚动端的滚动方向与隧道掘进方向相平行;
若干的第二滚动支撑单元,若干所述第二滚动支撑单元均转动设置在第一支撑组件和第二支撑组件上,所述第二滚动支撑单元的转动轴线与隧道掘进方向相平行,所述第二滚动支撑单元的滚动端均与隧道侧壁相对应,所述第二滚动支撑单元的滚动端的滚动方向与隧道掘进方向相平行;
若干所述第一滚动支撑单元和若干第二滚动支撑单元均包括伸缩组件和滚轮,所述伸缩组件的伸缩端的伸缩方向与隧道掘进方向相垂直,所述第一滚动支撑单元的伸缩组件设置在支撑底座下端面,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件转动设置在第一支撑组件和第二支撑组件上,所述伸缩组件的伸缩端上转动安装有滚轮,所述滚轮的滚动方向与隧道掘进方向相平行,所述第一滚动支撑单元的滚轮与隧道地面相对应,所述第二滚动支撑单元的滚轮与隧道侧壁相对应。
作为可选方案,所述第一支撑组件和第二支撑组件均包括有第一液压缸、若干的安装板和若干的转动模块;
若干所述安装板沿盾构机的轴线环形阵列,相邻的所述安装板之间通过转动模块转动连接,首个所述安装板转动安装在支撑底座上,首个所述安装板的转动轴线方向与隧道掘进方向相平行,所述安装板固接第二夹持块,所述第一液压缸转动连接支撑底座,所述第一液压缸的伸缩方向与隧道掘进方向相平行,所述第一液压缸的伸缩杆转动连接首个安装板,所述第一液压缸的转动轴线方向与首个安装板的转动轴线方向相平行;
所述安装板上转动设置有第二滚动支撑单元。
作为可选方案,所述转动模块包括铰链和第二液压缸;
相邻的所述安装板之间通过铰链铰接,所述铰链的转动轴线与首个安装板的转动轴线相平行,所述第二液压缸位于相邻的安装板之间,所述第二液压缸转动安装在一个安装板上,所述第二液压缸的伸缩端转动连接另一个安装板,所述第二液压缸的转动轴线与铰链的转动轴线相平行。
作为可选方案,所述伸缩组件包括第一活塞筒、第三液压缸、第一活塞、第二活塞和第一滑杆;
所述第一滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒设置在支撑底座上,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒转动设置在安装板上,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒的转动动力由动力模块提供,所述第一活塞筒的轴线方向与隧道掘进方向相平行;
所述第一活塞和第二活塞相互平行,所述第一活塞和第二活塞均滑动安装在第一活塞筒内,所述第一活塞与第二活塞之间的第一活塞筒内有液压油,所述第三液压缸固接在第一活塞筒内,所述第三液压缸的伸缩杆固接第一活塞,所述第三液压缸的伸缩杆的伸缩方向与第一活塞筒的轴线方向相平行,所述第一滑杆一端固接在第二活塞上,所述第一滑杆另一端伸出第一活塞筒内,所述滚轮通过转动座转动安装在第一滑杆上。
作为可选方案,所述动力模块包括第一支撑板和电机;
所述电机的输出轴的轴线方向与隧道掘进方向相平行,所述第一支撑板固接在电机的输出轴上,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒连接第一支撑板。
作为可选方案,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件还包括调节模块,所述调节模块用于调节第二滚动支撑单元的滚轮与隧道侧壁之间的距离,所述调节模块包括第四液压缸和第二支撑板;
所述第四液压缸固接在安装板上,所述第四液压缸的伸缩杆固接第二支撑板,所述第四液压缸的伸缩杆的伸缩方向与隧道掘进方向相平行,所述电机固接在第二支撑板上。
作为可选方案,所述第一活塞筒内还有第一压力传感器,所述第一压力传感器位于第一活塞与第二活塞之间的第一活塞筒内,所述第一压力传感器的信号输出端电性连接中央处理器的第一信号输入端,所述中央处理器的第一信号输出端与第三液压缸的第一信号输入端电性连接。
作为可选方案,所述第一滚动支撑单元和第二滚动支撑单元还包括压力检测组件,所述压力检测组件用于监测伸缩组件在隧道掘进方向的压力变化,所述压力检测组件包括滑槽、滑块、第二活塞筒、第五液压缸、第三活塞、第四活塞、第二滑杆和第二压力传感器;
所述第一滚动支撑单元的压力检测组件的滑槽开设在支撑底座上,所述第二滚动支撑单元的压力检测组件的滑槽开设在第一支撑板上,所述滑槽的导向方向与隧道掘进方向相平行;
所述滑块滑动安装在滑槽内,所述第一活塞筒固接在滑块上,所述第二滑杆的一端固接第一活塞筒,所述第二滑杆的另一端固接第三活塞,所述第二滑杆的轴线与滑块的滑动方向相平行;
所述第三活塞和第四活塞均滑动设置在第二活塞筒内,所述第三活塞与第四活塞之间的第二活塞筒内也有液压传递油;
所述第五液压缸的伸缩杆固接第四活塞,所述第五液压缸固定安装在第二活塞筒内,所述第五液压缸的伸缩杆的伸缩方向与第二活塞筒的轴线方向相平行;
所述第一滚动支撑单元的第二活塞筒固接在支撑底座上,所述第二滚动支撑单元的第二活塞筒固接在第一支撑板上;
所述第二压力传感器位于第三活塞与第四活塞之间,所述第二压力传感器安装在第二活塞筒内,所述第二压力传感器的信号输出端电性连接中央处理器的第二信号输入端,所述中央处理器的第二信号输出端电性连接第三液压缸的第二信号输入端,所述中央处理器的第三信号输出端电性连接第五液压缸的信号输入端。
一种基于盾构机的支撑装置的控制方法,包括以下步骤:
S1、将盾构机放置在安装在支撑底座上的若干的第一夹持块上;
S2、启动第一液压缸,带动首个安装板转动,使其上的第二夹持块夹持盾构机的外壁,启动第二液压缸,通过铰链使其余的安装板均转动,且使其余的第二夹持块夹持盾构机的外壁;
S3、启动第四液压缸,带动第二支撑板远离安装板,使若干的第二支撑板能与隧道侧壁随形;
S4、启动第二滚动支撑单元的第三液压缸,通过第一活塞、液压油和第二活塞带动第一滑杆外伸,从而带动第二滚动支撑单元的滚轮朝向隧道侧壁移动,启动电机,带动滚轮转动角度,从而使滚轮的外壁与隧道侧壁相贴合;
S5、通过牵引设备连接支撑底座,带动盾构机沿隧道掘进方向移动;
S51、第一滚动支撑单元的滚轮在平整的隧道地面移动时,第一压力传感器检测到的压力值为F,第二压力传感器检测到的压力值为K;当隧道地面有凹坑或凸包时,滚轮移动至凹坑或凸包处,第一压力传感器检测到的压力值为F1,第二压力传感器检测到的压力值为K1,并将该压力值传输给中央处理器;
S511、当第一滚动支撑单元的滚轮移动至隧道地面的凹坑处时,F1<F,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆外伸,从而带动滚轮与隧道地面的凹坑处相贴合,当F1的值等于F时,第三液压缸关闭,滚轮继续前移时,由于K1>K,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆回缩,从而使滚轮持续与凹坑相贴合,从而在第一滚动支撑单元的滚轮经过隧道地面的凹坑的整个过程对支撑底座的提供支撑力;
S512、当第一滚动支撑单元的滚轮移动至隧道地面的凸包处时,K1>K,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆回缩,从而使滚轮持续与凸包相贴合,同时使F1的值等于F,从而在第一滚动支撑单元的滚轮经过隧道地面的凸包的整个过程对支撑底座的提供支撑力;
S52、第二滚动支撑单元的滚轮在平整的隧道侧壁移动时,其第一压力传感器检测到的压力值为f,其第二压力传感器检测到的压力值为k;当隧道侧壁有凹坑或凸包时,第二滚动支撑单元的滚轮移动至凹坑或凸包处,其第一压力传感器检测到的压力值为f1,其第二压力传感器检测到的压力值为k1,并将该压力值传输给中央处理器;
S521、当第二滚动支撑单元的滚轮移动至隧道侧壁的凹坑处时,f1<f,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆外伸,从而带动滚轮与隧道侧壁的凹坑处相贴合,当f1的值等于f时,第三液压缸关闭,滚轮继续前移时,由于k1>k,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆回缩,从而使滚轮持续与凹坑相贴合,从而在第二滚动支撑单元的滚轮经过隧道侧壁的凹坑的整个过程对第二支撑板提供支撑力;
S522、当第二滚动支撑单元的滚轮移动至隧道侧壁的凸包处时,k1>k,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆回缩,从而使滚轮持续与凸包相贴合,同时使f1的值等于f,从而在第二滚动支撑单元的滚轮经过隧道侧壁的凸包的整个过程对第二支撑板提供支撑力;
S6、中央处理器记录滚轮通过隧道地面的凹坑或隧道地面的凸包或隧道侧壁的凹坑或隧道侧壁的凸包时,第三液压缸和第五液压缸的启动时间,用于减少后续的滚轮通过隧道的凹坑或凸包的时间。
如上所述,本发明的一种盾构机的支撑装置及其控制方法,至少具有以下有益效果:本申请通过将滚轮设置在伸缩组件上,在滚轮通过不平的隧道地面时,可以使通过不平的滚轮上升或下降,保证了盾构机移动的稳定性,同时滚轮是持续的接触地面,可以实现对盾构机的稳定支撑。
附图说明
图1显示为本发明的支撑装置的结构示意图;
图2显示为本发明的支撑装置的侧视图;
图3显示为本发明的图2中A-A处的剖视图;
图4显示为本发明的图3中B处的局部放大图;
图5显示为本发明的伸缩组件和压力检测组件的结构示意图;
图6显示为本发明的伸缩组件和压力检测组件的结构剖视图;
图7显示为本发明的侧壁支撑单元的结构示意图。
图中:1.支撑底座;2.盾构机;
301.第一夹持块;302.第二夹持块;
401.第一液压缸;402.安装板;403.铰链;404.第二液压缸;
501.滚轮;502.第一活塞筒;503.第三液压缸;504.第一活塞;505.第二活塞;506.第一滑杆;507.第一支撑板;508.电机;509.第四液压缸;510.第二支撑板;511.第一压力传感器;
601.滑槽;602.滑块;603.第二活塞筒;604.第五液压缸;605.第三活塞;606.第四活塞;607.第二滑杆;608.第二压力传感器。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图7。须知,本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间,可以进行组合,其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。
请参阅图1,本发明提供一种盾构机的支撑装置,它包括:
支撑底座1,
侧壁支撑单元,所述侧壁支撑单元包括若干的第一支撑组件和若干的第二支撑组件,若干所述第一支撑组件和若干的第二支撑组件分别位于盾构机2左右两侧,若干所述第一支撑组件和若干的第二支撑组件均沿盾构机2的轴线阵列,所述第一支撑组件和第二支撑组件均转动安装在支撑底座1上,所述第一支撑组件的转动轴线和第二支撑组件的转动轴线均与隧道掘进方向相平行;
夹持单元,所述夹持单元包括若干的夹持组件,若干所述夹持组件沿盾构机2的轴线阵列,所述夹持组件均包括若干的第一夹持块301和若干的第二夹持块302,若干所述第一夹持块301和若干的第二夹持块302沿盾构机2的轴线环形阵列,所述第一夹持块301和第二夹持块302均与盾构机2的外壁相对应,所述第一夹持块301固接在支撑底座1的上端面,所述第二夹持块302固接在第一支撑组件和第二支撑组件上;
若干的第一滚动支撑单元,若干所述第一滚动支撑单元均设置在支撑底座1下端面,所述第一滚动支撑单元的滚动端均与隧道地面相对应,所述第一滚动支撑单元的滚动端的滚动方向与隧道掘进方向相平行;
若干的第二滚动支撑单元,若干所述第二滚动支撑单元均转动设置在第一支撑组件和第二支撑组件上,所述第二滚动支撑单元的转动轴线与隧道掘进方向相平行,所述第二滚动支撑单元的滚动端均与隧道侧壁相对应,所述第二滚动支撑单元的滚动端的滚动方向与隧道掘进方向相平行;
若干所述第一滚动支撑单元和若干第二滚动支撑单元均包括伸缩组件和滚轮501,所述伸缩组件的伸缩端的伸缩方向与隧道掘进方向相垂直,所述第一滚动支撑单元的伸缩组件设置在支撑底座1下端面,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件转动设置在第一支撑组件和第二支撑组件上,所述伸缩组件的伸缩端上转动安装有滚轮501,所述滚轮501的滚动方向与隧道掘进方向相平行,所述第一滚动支撑单元的滚轮501与隧道地面相对应,所述第二滚动支撑单元的滚轮501与隧道侧壁相对应。
将盾构机2放在第一夹持块301上,实现盾构机2的初始放置支撑,转动盾构机2左右两侧的第一支撑组件和第二支撑组件,从而使第二夹持块302夹持住盾构机2外壁,将支撑底座1连接在拖车或牵引车上,从而为空推盾构机2提供前进的动力,启动伸缩组件,使第二滚动支撑单元的滚轮501朝向隧道侧壁移动,从而使盾构机2的左右侧壁也有支撑力,从而保证了盾构机2移动的稳定性,当遇到前进路上有凹坑或凸包时,通过伸缩组件带动滚轮501上下移动,从而使盾构机2能够平稳的通过。
本实施例中,请参阅图4和图7,所述第一支撑组件和第二支撑组件均包括有第一液压缸401、若干的安装板402和若干的转动模块;
若干所述安装板402沿盾构机2的轴线环形阵列,相邻的所述安装板402之间通过转动模块转动连接,首个所述安装板402转动安装在支撑底座1上,首个所述安装板402的转动轴线方向与隧道掘进方向相平行,所述安装板402固接第二夹持块302,所述第一液压缸401转动连接支撑底座1,所述第一液压缸401的伸缩方向与隧道掘进方向相平行,所述第一液压缸401的伸缩杆转动连接首个安装板402,所述第一液压缸401的转动轴线方向与首个安装板402的转动轴线方向相平行;
所述安装板402上转动设置有第二滚动支撑单元。
启动第一液压缸401,从而可以带动首个安装板402转动,当首个安装板402上的第二夹持块302夹持住盾构机2外壁时,停止启动第一液压缸401,再启动转动模块,使其余的安装板402转动,从而使其余的第二夹持块302夹持住盾构机2。
本实施例中,请参阅图4,所述转动模块包括铰链403和第二液压缸404;
相邻的所述安装板402之间通过铰链403铰接,所述铰链403的转动轴线与首个安装板402的转动轴线相平行,所述第二液压缸404位于相邻的安装板402之间,所述第二液压缸404转动安装在一个安装板402上,所述第二液压缸404的伸缩端转动连接另一个安装板402,所述第二液压缸404的转动轴线与铰链403的转动轴线相平行。
启动第二液压缸404,通过铰链403从而带动相邻的安装板402之间转动。
本实施例中,请参阅图2至图4,所述伸缩组件包括第一活塞筒502、第三液压缸503、第一活塞504、第二活塞505和第一滑杆506;
所述第一滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒502设置在支撑底座1上,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒502转动设置在安装板402上,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒502的转动动力由动力模块提供,所述第一活塞筒502的轴线方向与隧道掘进方向相平行;
所述第一活塞504和第二活塞505相互平行,所述第一活塞504和第二活塞505均滑动安装在第一活塞筒502内,所述第一活塞504与第二活塞505之间的第一活塞筒502内有液压油,所述第三液压缸503固接在第一活塞筒502内,所述第三液压缸503的伸缩杆固接第一活塞504,所述第三液压缸503的伸缩杆的伸缩方向与第一活塞筒502的轴线方向相平行,所述第一滑杆506一端固接在第二活塞505上,所述第一滑杆506另一端伸出第一活塞筒502内,所述滚轮501通过转动座转动安装在第一滑杆506上。
当需要通过隧道的凹坑或凸包时,启动第三液压缸503,从而带动第一活塞504外伸或回缩,通过第一活塞504与第二活塞505之间的液压油的传递,从而可以带动第二活塞505外伸或回缩,从而通过第一滑杆506带动滚轮501外伸或回缩。
本实施例中,请参阅图5,所述动力模块包括第一支撑板507和电机508;
所述电机508的输出轴的轴线方向与隧道掘进方向相平行,所述第一支撑板507固接在电机508的输出轴上,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒502连接第一支撑板507。
启动第一电机508,可以带动第二滚动支撑单元的伸缩组件转动,从而可以带动安装在第二滚动支撑单元的伸缩组件上的滚轮501转动,可以使滚轮501能充分的接触隧道侧壁。
本实施例中,请参阅图5,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件还包括调节模块,所述调节模块用于调节第二滚动支撑单元的滚轮501与隧道侧壁之间的距离,所述调节模块包括第四液压缸509和第二支撑板510;
所述第四液压缸509固接在安装板402上,所述第四液压缸509的伸缩杆固接第二支撑板510,所述第四液压缸509的伸缩杆的伸缩方向与隧道掘进方向相平行,所述电机508固接在第二支撑板510上。
通过设置调节模块,可以使第二滚动支撑单元的滚轮501能适应不同拱度的隧道类型,通过启动第四液压缸509,可以调节若干第二支撑板510的走势,从而可以使第二支撑板510与隧道侧壁之间随形,再通过第一电机508的转动带动第二滚动支撑单元的伸缩组件转动,从而使第二滚动支撑单元的滚轮501能适应隧道侧壁。
本实施例中,请参阅图6,所述第一活塞筒502内还有第一压力传感器511,所述第一压力传感器511位于第一活塞504与第二活塞505之间的第一活塞筒502内,所述第一压力传感器511的信号输出端电性连接中央处理器的第一信号输入端,所述中央处理器的第一信号输出端与第三液压缸503的第一信号输入端电性连接。
当隧道地面和隧道侧壁未出现凹坑或凸包时,第三液压缸503外伸并通过滚轮501支撑放置在支撑底座1上的盾构机2,通过第一压力传感器511可以检测第一活塞504与第二活塞505之间压力,当前进至凹坑处时,第一压力传感器511将会检测到压力的变化,通过中央处理器控制第三液压缸503启动,可以控制滚轮501下降,从而使滚轮501持续与凹坑的侧壁相贴合,保证了盾构机2移动的稳定性。
本实施例中,请参阅图4,所述第一滚动支撑单元和第二滚动支撑单元还包括压力检测组件,所述压力检测组件用于监测伸缩组件在隧道掘进方向的压力变化,所述压力检测组件包括滑槽601、滑块602、第二活塞筒603、第五液压缸604、第三活塞605、第四活塞606、第二滑杆607和第二压力传感器608;
所述第一滚动支撑单元的压力检测组件的滑槽601开设在支撑底座1上,所述第二滚动支撑单元的压力检测组件的滑槽601开设在第一支撑板507上,所述滑槽601的导向方向与隧道掘进方向相平行;
所述滑块602滑动安装在滑槽601内,所述第一活塞筒502固接在滑块602上,所述第二滑杆607的一端固接第一活塞筒502,所述第二滑杆607的另一端固接第三活塞605,所述第二滑杆607的轴线与滑块602的滑动方向相平行;
所述第三活塞605和第四活塞606均滑动设置在第二活塞筒603内,所述第三活塞605与第四活塞606之间的第二活塞筒603内也有液压传递油;
所述第五液压缸604的伸缩杆固接第四活塞606,所述第五液压缸604固定安装在第二活塞筒603内,所述第五液压缸604的伸缩杆的伸缩方向与第二活塞筒603的轴线方向相平行;
所述第一滚动支撑单元的第二活塞筒603固接在支撑底座1上,所述第二滚动支撑单元的第二活塞筒603固接在第一支撑板507上;
所述第二压力传感器608位于第三活塞605与第四活塞606之间,所述第二压力传感器608安装在第二活塞筒603内,所述第二压力传感器608的信号输出端电性连接中央处理器的第二信号输入端,所述中央处理器的第二信号输出端电性连接第三液压缸503的第二信号输入端,所述中央处理器的第三信号输出端电性连接第五液压缸604的信号输入端。
当前进至凸包处时,由于滚轮501与凸包接触,第二压力传感器608检测到的压力将会增加,中央控制器控制第三液压缸503和第五液压缸604启动,从而使滚轮501上升,同时使滚轮501的后移,保证了滚轮501的正常上升,从而使滚轮501持续与凸包的侧壁相贴合,保证了盾构机2移动的稳定性。
一种基于盾构机的支撑装置的控制方法,包括以下步骤:
S1、将盾构机2放置在安装在支撑底座1上的若干的第一夹持块301上;
S2、启动第一液压缸401,带动首个安装板402转动,使其上的第二夹持块302夹持盾构机2的外壁,启动第二液压缸404,通过铰链403使其余的安装板402均转动,且使其余的第二夹持块302夹持盾构机2的外壁;
S3、启动第四液压缸509,带动第二支撑板510远离安装板402,使若干的第二支撑板510能与隧道侧壁随形;
S4、启动第二滚动支撑单元的第三液压缸503,通过第一活塞504、液压油和第二活塞505带动第一滑杆506外伸,从而带动第二滚动支撑单元的滚轮501朝向隧道侧壁移动,启动电机508,带动滚轮501转动角度,从而使滚轮501的外壁与隧道侧壁相贴合;
S5、通过牵引设备连接支撑底座1,带动盾构机2沿隧道掘进方向移动;
S51、第一滚动支撑单元的滚轮501在平整的隧道地面移动时,第一压力传感器511检测到的压力值为F,第二压力传感器608检测到的压力值为K;当隧道地面有凹坑或凸包时,滚轮501移动至凹坑或凸包处,第一压力传感器511检测到的压力值为F1,第二压力传感器608检测到的压力值为K1,并将该压力值传输给中央处理器;
S511、当第一滚动支撑单元的滚轮501移动至隧道地面的凹坑处时,F1<F,中央处理器控制第三液压缸503启动,并使第三液压缸503的伸缩杆外伸,从而带动滚轮501与隧道地面的凹坑处相贴合,当F1的值等于F时,第三液压缸503关闭,滚轮501继续前移时,由于K1>K,中央处理器控制第三液压缸503启动,并使第三液压缸503的伸缩杆回缩,从而使滚轮501持续与凹坑相贴合,从而保证了第一滚动支撑单元的滚轮501在经过隧道地面的凹坑处时对支撑底座1的支撑力;
S512、当第一滚动支撑单元的滚轮501移动至隧道地面的凸包处时,K1>K,中央处理器控制第三液压缸503启动,并使第三液压缸503的伸缩杆回缩,从而使滚轮501持续与凸包相贴合,同时使F1的值等于F,从而保证了第一滚动支撑单元的滚轮501在经过隧道地面的凸包处时对支撑底座1的支撑力;
S52、第二滚动支撑单元的滚轮501在平整的隧道侧壁移动时,其第一压力传感器511检测到的压力值为f,其第二压力传感器608检测到的压力值为k;当隧道侧壁有凹坑或凸包时,第二滚动支撑单元的滚轮501移动至凹坑或凸包处,其第一压力传感器511检测到的压力值为f1,其第二压力传感器608检测到的压力值为k1,并将该压力值传输给中央处理器;
S521、当第二滚动支撑单元的滚轮501移动至隧道侧壁的凹坑处时,f1<f,中央处理器控制第三液压缸503启动,并使第三液压缸503的伸缩杆外伸,从而带动滚轮501与隧道侧壁的凹坑处相贴合,当f1的值等于f时,第三液压缸503关闭,滚轮501继续前移时,由于k1>k,中央处理器控制第三液压缸503启动,并使第三液压缸503的伸缩杆回缩,从而使滚轮501持续与凹坑相贴合,从而保证了第二滚动支撑单元的滚轮501在经过隧道侧壁的凹坑处时对第二支撑板510的支撑力;
S522、当第二滚动支撑单元的滚轮501移动至隧道侧壁的凸包处时,k1>k,中央处理器控制第三液压缸503启动,并使第三液压缸503的伸缩杆回缩,从而使滚轮501持续与凸包相贴合,同时使f1的值等于f,从而保证了第二滚动支撑单元的滚轮501在经过隧道侧壁的凸包处时对第二支撑板510的支撑力;
S6、中央处理器记录下第一个通过隧道地面的凹坑或隧道地面的凸包或隧道侧壁的凹坑或隧道侧壁的凸包的滚轮501的第三液压缸503和第五液压缸604的启动周期,控制后续需要通过该地形的滚轮501的按该周期进行启动,从而保证了后续的滚轮501快速通过隧道的凹坑或凸包,可以提高后续的滚轮通过隧道的凹坑或凸包的效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种盾构机的支撑装置,其特征在于,所述支撑装置包括:
支撑底座,
侧壁支撑单元,所述侧壁支撑单元包括若干的第一支撑组件和若干的第二支撑组件,若干所述第一支撑组件和若干的第二支撑组件分别位于盾构机左右两侧,若干所述第一支撑组件和若干的第二支撑组件均沿盾构机的轴线阵列,所述第一支撑组件和第二支撑组件均转动安装在支撑底座上,所述第一支撑组件的转动轴线和第二支撑组件的转动轴线均与隧道掘进方向相平行;
夹持单元,所述夹持单元包括若干的夹持组件,若干所述夹持组件沿盾构机的轴线阵列,所述夹持组件均包括若干的第一夹持块和若干的第二夹持块,若干所述第一夹持块和若干的第二夹持块沿盾构机的轴线环形阵列,所述第一夹持块和第二夹持块均与盾构机的外壁相对应,所述第一夹持块固接在支撑底座的上端面,所述第二夹持块固接在第一支撑组件和第二支撑组件上;
若干的第一滚动支撑单元,若干所述第一滚动支撑单元均设置在支撑底座下端面,所述第一滚动支撑单元的滚动端均与隧道地面相对应,所述第一滚动支撑单元的滚动端的滚动方向与隧道掘进方向相平行;
若干的第二滚动支撑单元,若干所述第二滚动支撑单元均转动设置在第一支撑组件和第二支撑组件上,所述第二滚动支撑单元的转动轴线与隧道掘进方向相平行,所述第二滚动支撑单元的滚动端均与隧道侧壁相对应,所述第二滚动支撑单元的滚动端的滚动方向与隧道掘进方向相平行;
若干所述第一滚动支撑单元和若干第二滚动支撑单元均包括伸缩组件和滚轮,所述伸缩组件的伸缩端的伸缩方向与隧道掘进方向相垂直,所述第一滚动支撑单元的伸缩组件设置在支撑底座下端面,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件转动设置在第一支撑组件和第二支撑组件上,所述伸缩组件的伸缩端上转动安装有滚轮,所述滚轮的滚动方向与隧道掘进方向相平行,所述第一滚动支撑单元的滚轮与隧道地面相对应,所述第二滚动支撑单元的滚轮与隧道侧壁相对应。
2.根据权利要求1所述的一种盾构机的支撑装置,其特征在于:所述第一支撑组件和第二支撑组件均包括有第一液压缸、若干的安装板和若干的转动模块;
若干所述安装板沿盾构机的轴线环形阵列,相邻的所述安装板之间通过转动模块转动连接,首个所述安装板转动安装在支撑底座上,首个所述安装板的转动轴线方向与隧道掘进方向相平行,所述安装板固接第二夹持块,所述第一液压缸转动连接支撑底座,所述第一液压缸的伸缩方向与隧道掘进方向相平行,所述第一液压缸的伸缩杆转动连接首个安装板,所述第一液压缸的转动轴线方向与首个安装板的转动轴线方向相平行;
所述安装板上转动设置有第二滚动支撑单元。
3.根据权利要求2所述的一种盾构机的支撑装置,其特征在于:所述转动模块包括铰链和第二液压缸;
相邻的所述安装板之间通过铰链铰接,所述铰链的转动轴线与首个安装板的转动轴线相平行,所述第二液压缸位于相邻的安装板之间,所述第二液压缸转动安装在一个安装板上,所述第二液压缸的伸缩端转动连接另一个安装板,所述第二液压缸的转动轴线与铰链的转动轴线相平行。
4.根据权利要求2所述的一种盾构机的支撑装置,其特征在于:所述伸缩组件包括第一活塞筒、第三液压缸、第一活塞、第二活塞和第一滑杆;
所述第一滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒设置在支撑底座上,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒转动设置在安装板上,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒的转动动力由动力模块提供,所述第一活塞筒的轴线方向与隧道掘进方向相平行;
所述第一活塞和第二活塞相互平行,所述第一活塞和第二活塞均滑动安装在第一活塞筒内,所述第一活塞与第二活塞之间的第一活塞筒内有液压油,所述第三液压缸固接在第一活塞筒内,所述第三液压缸的伸缩杆固接第一活塞,所述第三液压缸的伸缩杆的伸缩方向与第一活塞筒的轴线方向相平行,所述第一滑杆一端固接在第二活塞上,所述第一滑杆另一端伸出第一活塞筒内,所述滚轮通过转动座转动安装在第一滑杆上。
5.根据权利要求4所述的一种盾构机的支撑装置,其特征在于:所述动力模块包括第一支撑板和电机;
所述电机的输出轴的轴线方向与隧道掘进方向相平行,所述第一支撑板固接在电机的输出轴上,所述第二滚动支撑单元的伸缩组件的第一活塞筒连接第一支撑板。
6.根据权利要求5所述的一种盾构机的支撑装置,其特征在于:所述第二滚动支撑单元的伸缩组件还包括调节模块,所述调节模块用于调节第二滚动支撑单元的滚轮与隧道侧壁之间的距离,所述调节模块包括第四液压缸和第二支撑板;
所述第四液压缸固接在安装板上,所述第四液压缸的伸缩杆固接第二支撑板,所述第四液压缸的伸缩杆的伸缩方向与隧道掘进方向相平行,所述电机固接在第二支撑板上。
7.根据权利要求4所述的一种盾构机的支撑装置,其特征在于:所述第一活塞筒内还有第一压力传感器,所述第一压力传感器位于第一活塞与第二活塞之间的第一活塞筒内,所述第一压力传感器的信号输出端电性连接中央处理器的第一信号输入端,所述中央处理器的第一信号输出端与第三液压缸的第一信号输入端电性连接。
8.根据权利要求5所述的一种盾构机的支撑装置,其特征在于:所述第一滚动支撑单元和第二滚动支撑单元还包括压力检测组件,所述压力检测组件用于监测伸缩组件在隧道掘进方向的压力变化,所述压力检测组件包括滑槽、滑块、第二活塞筒、第五液压缸、第三活塞、第四活塞、第二滑杆和第二压力传感器;
所述第一滚动支撑单元的压力检测组件的滑槽开设在支撑底座上,所述第二滚动支撑单元的压力检测组件的滑槽开设在第一支撑板上,所述滑槽的导向方向与隧道掘进方向相平行;
所述滑块滑动安装在滑槽内,所述第一活塞筒固接在滑块上,所述第二滑杆的一端固接第一活塞筒,所述第二滑杆的另一端固接第三活塞,所述第二滑杆的轴线与滑块的滑动方向相平行;
所述第三活塞和第四活塞均滑动设置在第二活塞筒内,所述第三活塞与第四活塞之间的第二活塞筒内也有液压传递油;
所述第五液压缸的伸缩杆固接第四活塞,所述第五液压缸固定安装在第二活塞筒内,所述第五液压缸的伸缩杆的伸缩方向与第二活塞筒的轴线方向相平行;
所述第一滚动支撑单元的第二活塞筒固接在支撑底座上,所述第二滚动支撑单元的第二活塞筒固接在第一支撑板上;
所述第二压力传感器位于第三活塞与第四活塞之间,所述第二压力传感器安装在第二活塞筒内,所述第二压力传感器的信号输出端电性连接中央处理器的第二信号输入端,所述中央处理器的第二信号输出端电性连接第三液压缸的第二信号输入端,所述中央处理器的第三信号输出端电性连接第五液压缸的信号输入端。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种盾构机的支撑装置的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将盾构机放置在安装在支撑底座上的若干的第一夹持块上;
S2、启动第一液压缸,带动首个安装板转动,使其上的第二夹持块夹持盾构机的外壁,启动第二液压缸,通过铰链使其余的安装板均转动,且使其余的第二夹持块夹持盾构机的外壁;
S3、启动第四液压缸,带动第二支撑板远离安装板,使若干的第二支撑板能与隧道侧壁随形;
S4、启动第二滚动支撑单元的第三液压缸,通过第一活塞、液压油和第二活塞带动第一滑杆外伸,从而带动第二滚动支撑单元的滚轮朝向隧道侧壁移动,启动电机,带动滚轮转动角度,从而使滚轮的外壁与隧道侧壁相贴合;
S5、通过牵引设备连接支撑底座,带动盾构机沿隧道掘进方向移动;
S51、第一滚动支撑单元的滚轮在平整的隧道地面移动时,第一压力传感器检测到的压力值为F,第二压力传感器检测到的压力值为K;当隧道地面有凹坑或凸包时,滚轮移动至凹坑或凸包处,第一压力传感器检测到的压力值为F1,第二压力传感器检测到的压力值为K1,并将该压力值传输给中央处理器;
S511、当第一滚动支撑单元的滚轮移动至隧道地面的凹坑处时,F1<F,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆外伸,从而带动滚轮与隧道地面的凹坑处相贴合,当F1的值等于F时,第三液压缸关闭,滚轮继续前移时,由于K1>K,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆回缩,从而使滚轮持续与凹坑相贴合,从而在第一滚动支撑单元的滚轮经过隧道地面的凹坑的整个过程对支撑底座的提供支撑力;
S512、当第一滚动支撑单元的滚轮移动至隧道地面的凸包处时,K1>K,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆回缩,从而使滚轮持续与凸包相贴合,同时使F1的值等于F,从而在第一滚动支撑单元的滚轮经过隧道地面的凸包的整个过程对支撑底座的提供支撑力;
S52、第二滚动支撑单元的滚轮在平整的隧道侧壁移动时,其第一压力传感器检测到的压力值为f,其第二压力传感器检测到的压力值为k;当隧道侧壁有凹坑或凸包时,第二滚动支撑单元的滚轮移动至凹坑或凸包处,其第一压力传感器检测到的压力值为f1,其第二压力传感器检测到的压力值为k1,并将该压力值传输给中央处理器;
S521、当第二滚动支撑单元的滚轮移动至隧道侧壁的凹坑处时,f1<f,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆外伸,从而带动滚轮与隧道侧壁的凹坑处相贴合,当f1的值等于f时,第三液压缸关闭,滚轮继续前移时,由于k1>k,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆回缩,从而使滚轮持续与凹坑相贴合,从而在第二滚动支撑单元的滚轮经过隧道侧壁的凹坑的整个过程对第二支撑板提供支撑力;
S522、当第二滚动支撑单元的滚轮移动至隧道侧壁的凸包处时,k1>k,中央处理器控制第三液压缸启动,并使第三液压缸的伸缩杆回缩,从而使滚轮持续与凸包相贴合,同时使f1的值等于f,从而在第二滚动支撑单元的滚轮经过隧道侧壁的凸包的整个过程对第二支撑板提供支撑力;
S6、中央处理器记录下第一个滚轮通过隧道地面的凹坑或隧道地面的凸包或隧道侧壁的凹坑或隧道侧壁的凸包的第三液压缸和第五液压缸的启动周期,反馈给第一个滚轮后方的第三液压缸和第五液压缸,用于减少后续的滚轮通过隧道的凹坑或凸包的时间。
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