一种控制盾构单个推进油缸撑靴转动的实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种控制盾构单个推进油缸撑靴转动的实现方法，包括：A：确定推进油缸的扭矩T1；B：利用三维软件确定撑靴的重心；C:对撑靴的形状进行改进，使安装在推进油缸上的撑靴的重心到推进油缸的轴心线的垂直距离为X，保证由撑靴重心偏离推进油缸的中心所形成的力矩T2与推进油缸的扭矩T1相抵消；D:将形状改进后的撑靴安装在推进油缸上。本发明通过改变撑靴的形状，使撑靴的重心到推进油缸的轴心线的距离为X，保证由撑靴重心偏离推进油缸的轴心线所形成的力矩T2与推进油缸的扭矩T1相抵消，由此避免因推进油缸推进过程中形成扭矩导致撑靴转动的问题，保证盾尾和管片密封不被损坏。
【专利说明】一种控制盾构单个推进油缸撑靴转动的实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道盾构机掘进施工【技术领域】，尤其涉及一种控制盾构单个推进油缸撑靴转动的实现方法。
【背景技术】
[0002]目前，在国内外现有地下隧道工程盾构施工中，由于管片的分度多种多样，所以推进油缸的布置也多种多样，比如重庆地铁的管片是36°的管片分度，因此推进油缸布置成单双缸均布；郑州地铁的管片是22.5°的管片分度，因此推进油缸布置成全部双缸；马来西亚地铁的管片是16.364°的管片分度，因此推进油缸布置成单缸均布。
[0003]如图1所示，现有的盾构机结构中，中盾I和盾尾2铰接，推进油缸3固定在中盾I上，撑靴4与推进油缸3连接，靴板5固定在撑靴4上，管片6靠近撑靴4 一侧连接有管片密封7。盾构在正常掘进时，推进油缸3所连接的撑靴4前端固定的靴板5推到管片6上。
[0004]国内推进油缸3的加工方法主要有绗磨和滚压，这两种加工方案都会使推进油缸3形成螺旋线，在向推进油缸3中通入液压油后，就会形成扭矩Tl，导致推进油缸3所连接的撑靴4发生旋转。因此只要存在单个推进油缸3的盾构机，推进油缸3所连接的撑靴4都存在转动的现象，撑靴4转动后将会与盾尾2发生碰撞摩擦，随着推进油缸3的不断伸缩，将会导致盾尾2磨损。同时，由于推进油缸3所连接的撑靴4发生旋转，也会造成撑靴4的靴板5推到管片密封7上，导致管片密封7损坏，情况严重时，撑靴4有断裂、掉落的危险。针对盾构单个推进油缸3的撑靴4转动问题，各厂家主要采用以下几种解决方法:
[0005]1、在盾尾2设置导向块，这种设计虽然能使撑靴4每次收回时都回到原位，但是只要推进油缸3推出撑靴4还是会发生转动现象，磨损盾尾2 ;同时，推进油缸3所连接的撑靴4前端固定的靴板5也会推到管片密封7上。
[0006]2、把撑靴4尽可能的做大，减小撑靴4的转动角度，但在推进油缸3推出撑靴4的过程中还是磨损盾尾2，推进油缸3所连接的撑靴4前端固定的靴板5也会推到管片密封7上，而且在小曲线转弯时，推进油缸3所连接的撑靴4还会推到加强环。
[0007]3、在每次推进油缸3所连接的撑靴4碰到盾尾2时，靠人力把撑靴4转正，这种方式费时、费力。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种控制盾构单个推进油缸撑靴转动的实现方法，能够避免上述几种解决方法的弊端，避免撑靴与盾尾发生碰撞以及靴板与管片密封发生碰撞的现象。
[0009]本发明采用下述技术方案:
[0010]一种控制盾构单个推进油缸撑靴转动的实现方法，包括以下步骤:
[0011]A:对待安装撑靴的推进油缸进行试验，确定推进油缸的扭矩Tl ；
[0012]B:利用三维软件对撑靴进行模拟分析，确定撑靴的重心；[0013]C:对撑靴的形状进行改进，使安装在推进油缸上的撑靴的重心到推进油缸的轴心线的垂直距离为X，X即撑靴的重心在转动时的力臂，保证由撑靴重心偏离推进油缸的轴心线所形成的力矩T2与推进油缸的扭矩Tl相抵消，T2 = XXG, G为撑靴在重力作用下形成的重力；
[0014]D:将形状改进后的撑靴安装在推进油缸上。
[0015]所述的三维软件采用pro/e软件、cad软件或solidworks软件。
[0016]本发明通过改变撑靴的形状，使安装在推进油缸上的撑靴的重心到推进油缸的轴心线的垂直距离为X，X即撑靴的重心在转动时的力臂，保证由撑靴重心偏离推进油缸的轴心线所形成的力矩T2与推进油缸的扭矩Tl相抵消，由此避免因推进油缸推进过程中形成扭矩导致撑靴转动的问题，保证盾尾和管片密封不被损坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为现有推进油缸的安装结构示意图；
[0018]图2为本发明的流程示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图2所示，本发明所述的控制盾构单个推进油缸撑靴转动的实现方法，包括以下步骤:
[0020]A:对待安装撑靴4的推进油缸3进行试验，确定推进油缸3的扭矩Tl ；
[0021]B:利用三维软件对撑靴4进行模拟分析，确定撑靴4的重心；
[0022]C:对撑靴4的形状进行改进，使安装在推进油缸3上的撑靴4的重心到推进油缸3的轴心线的垂直距离为X，X即撑靴4的重心在转动时的力臂，保证由撑靴4重心偏离推进油缸3的轴心线所形成的力矩T2与推进油缸3的扭矩Tl相抵消，T2 = XXG, G为撑靴在重力作用下形成的重力；
[0023]D:将形状改进后的撑靴4安装在推进油缸3上。
[0024]由于推进油缸3在加工时会形成螺旋线，在向推进油缸3中通入液压油后，就会形成扭矩Tl，导致撑靴4旋转。为了克服这个扭矩Tl，就要有另外一个力来抵消。因此，本发明通过改变撑靴4的形状改变撑靴4的重心，控制安装到推进油缸3上的撑靴4的重心到推进油缸3的轴心线的垂直距离为X，从而形成一个力臂，通过控制这个力臂的大小，来抵消扭矩Tl。由于每个推进油缸3的加工方法不同，所以形成的扭矩Tl也不同，因此通过改变每个撑靴4的重心到所对应的推进油缸3的轴心线的距离X来控制推进油缸撑靴4的转动角度，使每个推进油缸撑靴4不碰到盾尾2，同时也能够避免由于撑靴4转动导致管片密封7的损坏。
[0025]由于撑靴4为不规则的零件，在二维环境下很难准确计算出撑靴4的重心。因此，撑靴4的重心可通过三维软件进行分析,如pro/e、cad、solidworks等软件。其中撑靴4的重心的算法属于本领域的现有技术，在此不再赘述。
[0026]以上实施例仅用于说明本发明的优先实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。
【权利要求】
1.一种控制盾构单个推进油缸撑靴转动的实现方法，其特征在于，包括以下步骤: A:对待安装撑靴的推进油缸进行试验，确定推进油缸的扭矩Tl ； B:利用三维软件对撑靴进行模拟分析，确定撑靴的重心； C:对撑靴的形状进行改进，使安装在推进油缸上的撑靴的重心到推进油缸的轴心线的垂直距离为X，X即撑靴的重心在转动时的力臂，保证由撑靴重心偏离推进油缸的轴心线所形成的力矩T2与推进油缸的扭矩Tl相抵消，T2 = XXG, G为撑靴在重力作用下形成的重力； D:将形状改进后的撑靴安装在推进油缸上。
2.根据权利要求1所述的控制盾构单个推进油缸撑靴转动的实现方法，其特征在于:所述的三维软件采用pro/e软件、cad软件或soIidworks软件。
【文档编号】E21D9/093GK104005771SQ201410241314
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】叶蕾, 庞培彦, 袁文征, 王杜娟, 陈昆鹏, 石小伟, 李太运 申请人:中铁工程装备集团有限公司