CN203362169U

CN203362169U - 微型盾构机姿态调整装置

Info

Publication number: CN203362169U
Application number: CN 201320446158
Authority: CN
Inventors: 卿启湘; 周创辉; 刘杰
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-07-25

Abstract

本实用新型公开了一种微型盾构机姿态调整装置。为了解决现有微型盾构机和微型盾构机试验台由于挖掘隧道空间狭小，没有管片支承结构，不能有效实现盾构机姿态调整的问题，所述微型盾构机姿态调整装置包括分力支撑、与分力支撑固定相连的基准板、以及球靴；所述基准板与球靴之间通过调向油缸相连，该调向油缸包括多个液压油缸，各液压油缸的缸体与所述基准板固定相连，各液压油缸的活塞杆与所述球靴铰接相连。本实用新型的调整装置解决了微型盾构机掘进过程中姿态调整不便的问题。

Description

微型盾构机姿态调整装置

技术领域

本实用新型涉及盾构机领域，具体涉及盾构机的关键部分——姿态调整机构，它特别适合于微型盾构机的姿态调整，具有结构简单，工作可靠、拆装方便的优点。

背景技术

盾构机主要应用于隧道施工中，随着市场需求的多样化，微型盾构机（直径≤3m）已成为盾构机行业的发展趋势之一，特别是适用于市内各种浅层管道的铺设的盾面直径≤1m的超小直径的圆形盾构机，在市政供排水管道和电缆铺设领域应用非常广泛。

受地质条件、开挖面上土压力分布、工程设计、管片姿态、注浆压力、旋转角等因素的影响，盾构机在掘进过程中实际掘进轴线与理论设计轴线之间出现偏差，需要实时调整盾构机的姿态，以保证实际掘进线路与理论线路一致。目前工程应用中的大中型盾构机主要依靠推进油缸的推力向前推进的，盾构机推进油缸分置上下左右四个区，各区相对独立，同一分区的液压油缸的动作是一致的，对盾构机的位置和姿态的线形管理是靠设定盾构机各区推进油缸的压力调节来实现的，油缸的末端是顶在环形管片上的。

微型盾构机，特别是直径≤1.5m的超微型盾构机挖掘的隧道半径小，空间结构有限，不便于采用环形管片拼装，因而不能像一般的盾构机那样通过调节顶在环形管片上的推进油缸压力进行姿态调整。目前微型盾构机一般采用顶管掘进的作业方式，无法有效地调整姿态盾构机掘进姿态。

此外，国内目前对盾构机的实验研究都在盾构机试验台上进行，一般此类盾构机试验台尺寸都较小（一般直径≤1.5m），掘进长度比较短（一般不超过3m），无管片安装机构，也无法模拟盾构机姿态调整工况。

实用新型内容

针对微型盾构机和微型盾构机试验台由于挖掘隧道空间狭小，没有管片支承结构，不能有效实现盾构机姿态调整，本实用新型旨在提供一种微型盾构机姿态调整装置，该调整装置可以解决微型盾构机掘进过程中姿态调整不便的问题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种微型盾构机姿态调整装置，其结构特点是，包括分力支撑、与分力支撑固定相连的基准板、以及球靴；所述基准板与球靴之间通过调向油缸相连，该调向油缸包括多个液压油缸，各液压油缸的缸体与所述基准板固定相连，各液压油缸的活塞杆与所述球靴铰接相连。

由此，所述液压缸的活塞杆通过球铰安装在盾体上的球靴中，可以实现X、Y、Z三个方向的自由转动。

以下为本实用新型的进一步改进的技术方案：

所述分力支撑具有与盾构机推进机构连接的内螺纹套筒，该内螺纹套筒通过多个分力爪固定在所述基准板上。由此，所述分力支撑的中间有一个用于和推进机构连接的内螺纹套筒，分力支撑的末端通过法兰安装在基准板的一面，用于将推力均匀分布到基准板上。

为了减小推进油缸活塞杆的径向受力，保证基准板与盾体等轴线,所述基准板的直径等于盾构机盾体的直径，所述基准板的中间设有用于通过液压油管和电线的孔，所述基准板的下方设有用于通过螺旋出土机的孔。

为了减小盾构机姿位调整时调向油缸作用在基准板上的反力引起的基准板扭转和变形，从而保证基准板始终处于垂直状态，所述分力支撑沿基准板径向的安装半径大于调向油缸的安装半径；所述分力支撑沿基准板的周向安装位置与所述调向油缸沿基准板的周向安装位置错开45°。

所述调向油缸包括四个液压油缸，四个液压油缸在基准板上按照上下左右四个位置安装。由此，所述带内置位移传感器的液压油分上下左右4根通过缸筒端的法兰连接在基准板的另一面，通过调节活塞杆的伸出位移差可实现盾体姿态的调整。

为了精确控制每个液压油缸的动作，每个液压油缸内均设有检测调向油缸活塞杆位移的位移传感器。

以下结合附图对本实用新型作进一步的描述：

一种适合微型盾构机姿态调整装置，如图1所示，一个中间有螺纹套筒的分力支撑1安装在基准板2的一面，基准板的另一面分上下左右安装了4根内置位移传感器的液压油缸3（即1图中油缸31、油缸32、油缸33和油缸34），液压油缸3的活塞杆连接在球靴4（安装在盾体上）中。所述分力支撑、基准板、液压油缸和球靴共同组成置于推进机构和盾体之间的姿态调整机构。盾构机掘进时，推进油缸（未画出）作用在螺纹套筒上的集中推力被分力支撑1的四个末端支撑均匀分配到基准板2上，进而通过液压油缸3和球靴4传递到盾构机的盾体（未画出）上。四根液压油缸3活塞杆伸出位移相同时盾构机的姿态不变，沿直线掘进。

所述分力支撑1沿基准板2的径向的安装半径大于调向油缸3的安装半径，所述分力支撑1沿基准板2的周向和调向油缸3错开45°，减小了盾构机姿位调整时调向油缸3作用在基准板上2的反力引起的基准板扭曲和变形，从而保证基准板始终处于垂直状态。

所述基准板的中间开孔，用于通过液压油管和电线，所述基准板的下方开孔，用于通过螺旋出土机。

如图2所示，当盾构机的姿态需要向下调整时，在基准板2保持垂直状态下，通过控制盾构机的液压系统供油使得上置油缸31的活塞杆伸出长度大于下置油缸33的活塞杆伸出长度，通过球靴4推动盾构机的盾体向下调整。油缸31和油缸33的位移差和盾体之间满足几何关系，内置在油缸31和油缸33中的位移传感器的反馈信号和控制油缸的比例阀之间组成闭环控制环节，可以实时调节盾体的姿态状态。

其它方向的姿态调整工作方式相似。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型所述各部分之间均通过螺栓连接，拆装方便；所述分力支撑可将集中推力均匀分布到基准板上；所述基准板设置了螺旋出土机和油管线路的通道口；所述调向油缸的内部装有位移传感器，可实时反馈活塞杆位移；所述调向油缸和球靴之间通过球铰连接，可满足盾构机任意方向的调整。在布局上，沿基准板径向，所述分力支撑的安装直径大于调向油缸的安装半径；沿基准板的周向，所述分力支撑的布局和调向油缸错开角度，能够有效减小调向油缸反力矩引起的基准板扭曲和变形，保证基准板始终处于垂直状态。本实用新型采用基准板替代管片支撑调向油缸，能够满足微型盾构机或盾构机试验台的姿态调整需要，而且工作可靠，结构简单，易于安装和拆卸。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构原理图（非工作状态）；

图2是本实用新型所述分力支撑的结构示意图；

图3是所述油缸在基准板上的装配示意图；

图4是本实用新型向下调整时的工作状态示意图。

具体实施方式

一种微型盾构机姿态调整装置，如图1所示，通过中心螺纹套筒连接推进油缸（未画出）活塞杆的分力支撑1（如图2所示）安装在基准板2的一面，基准板2的另一面分上下左右安装了4根内置位移传感器的液压油缸3（如图3所示），各液压油缸3的缸体35固定在基准板2，各液压油缸3的活塞杆36通过球铰与安装在盾体（未画出）上的球靴4连接。

所述微型盾构机姿态调整装置的推进力传递路线为：推进油缸作用在螺纹套筒11上的集中推力通过分力支撑1的四个分力爪12支撑均匀分配到基准板2上，进而通过液压油缸3和球靴4传递到盾构机的盾体上，进而推动盾构机向前掘进。

所述基准板的直径等于盾体的直径，以减小推进油缸活塞杆的径向受力，保证基准板与盾体等轴线。

所述带内置位移传感器的液压缸3的活塞杆与盾体之间通过球铰联接，可绕X、Y、Z三个方向自由转动。

所述基准板2的中间开孔21，用于通过液压油管和电线，所述基准板2的下方开孔22，用于通过螺旋出土机。

所述微型盾构机姿态调整装置在盾构机的姿态调整时，以向下调整为例，如图4所示，在基准板2保持垂直状态下，通过控制盾构机的液压系统供油使得上置油缸31的活塞杆伸出长度大于下置油缸33的活塞杆伸出长度，通过球靴4推动盾构机的盾体向下调整。油缸31和油缸33的位移差和盾体之间满足几何关系，内置在油缸31和油缸33中的位移传感器的反馈信号和控制油缸的比例阀之间组成闭环控制环节，可以实时有效调节盾体的姿态状态。

其它方向的姿态调整工作方式相似。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims

1. 一种微型盾构机姿态调整装置，其特征是，包括分力支撑（1）、与分力支撑（1）固定相连的基准板（2）、以及球靴（4）；所述基准板（2）与球靴（4）之间通过调向油缸（3）相连，该调向油缸（3）包括多个液压油缸（31,32,33,34），各液压油缸（31,32,33,34）的缸体（35）与所述基准板（2）固定相连，各液压油缸（31,32,33,34）的活塞杆与所述球靴（4）铰接相连。

2. 根据权利要求1所述的微型盾构机姿态调整装置，其特征是，所述分力支撑（1）具有与盾构机推进机构连接的内螺纹套筒（11），该内螺纹套筒（11）通过多个分力爪（12）固定在所述基准板（2）上。

3. 根据权利要求1所述的微型盾构机姿态调整装置，其特征是，所述基准板（2）的直径等于盾构机盾体的直径，所述基准板（2）的中间设有用于通过液压油管和电线的孔（21），所述基准板（2）的下方设有用于通过螺旋出土机的孔（22）。

4. 根据权利要求1所述的微型盾构机姿态调整装置，其特征是，所述分力支撑（1）沿基准板（2）径向的安装半径大于调向油缸（3）的安装半径；所述分力支撑（1）沿基准板（2）的周向安装位置与所述调向油缸（3）沿基准板（2）的周向安装位置错开45°。

5. 根据权利要求1所述的微型盾构机姿态调整装置，其特征是，所述调向油缸（3）包括四个液压油缸（31,32,33,34），四个液压油缸（31,32,33,34）在基准板（2）上按照上下左右四个位置安装。

6. 根据权利要求1~5之一所述的微型盾构机姿态调整装置，其特征是，每个液压油缸（31,32,33,34）内均设有检测调向油缸（3）活塞杆位移的位移传感器。