一种双护盾TBM扭矩梁装置的制作方法

本发明涉及一种双护盾硬岩掘进机（简称TBM）扭矩梁装置，用于防止TBM前盾的旋转及TBM滚转姿态的纠正。

背景技术：

双护盾硬岩掘进机具有主辅双推进系统，可实现TBM边掘进边拼装管片的功能，其中，主推进油缸位于前盾与支撑盾之间，用于提供刀盘掘进推力，辅助推进系统油缸位于支撑盾内部，用于管片拼装及支撑盾复位。

刀盘法兰与驱动系统回转支撑轴承栓接，刀盘驱动箱通过双头螺柱刚性固结在前盾中心，用于驱动刀盘旋转运动。

现有的双护盾硬岩掘进机前盾与支撑盾左右侧Z型扭矩臂连接占用空间大，主推油缸布置点位少，转弯调向不灵敏，不适应小曲线TBM施工设计，并且Z型扭矩臂单纯转动副构造不能约束其扭矩臂转动自由度，易造成TBM刀盘栽头。

技术实现要素：

本发明提供一种双护盾掘进机的扭矩梁装置，用以提供前盾足够抵抗刀盘滚刀破岩产生的扭矩，并将该扭矩传递给隧道围岩壁，实现TBM快速、高效的掘进性能。同时节省占用前盾与支撑盾左右侧连接的空间，为布置主推进油缸提供更多的点位，使TBM施工中转弯调向灵敏，极其适应于小曲线TBM施工设计中。

本发明提供一种双护盾掘进机的扭矩梁装置，包括：一种双护盾TBM扭矩梁装置，包括前盾、支撑盾，前盾左右两侧设有前扭矩梁，支撑盾左右两侧设有后扭矩梁，前盾和支撑盾之间设有伸缩内盾，伸缩内盾左右两侧分别设有两组前扭矩油缸，每组前扭矩油缸由上下2个前扭矩油缸组成，伸缩内盾左右两侧分别设有两组后扭矩油缸，每组后扭矩油缸由上下2个后扭矩油缸组成。

上下2个前扭矩油缸之间设有前扭矩梁；上下2个后扭矩油缸之间设有后扭矩梁。

前扭矩油缸与前扭矩梁接触处采用球形铰接结构，前扭矩油缸与前扭矩梁之间的相对转角不大于2°；后扭矩油缸与后扭矩梁接触处采用球形铰接结构，后扭矩油缸与后扭矩梁之间的相对转角不大于2°。

所述扭矩油缸与前后扭矩梁接触处采用球形铰接结构，其相对转角不大于2°，限制TBM姿态调节过猛。工作原理采用滑动副与转动副结合的机械构造，有效限制转动自由度。其它形式如Z型扭矩臂单纯转动副构不能约束其转动自由度。

前后扭矩梁之间通过伸缩内盾前后部左右侧的四组扭矩油缸连接。这两组扭转梁装置会给TBM刀盘提供反扭矩，保证前盾掘进稳定的姿态，操作者能及时根据扭矩油缸压力及行程数据进行掘进姿态的调整，能够实现TBM快速掘进。水平撑靴位于支撑盾内部左右侧，通过撑靴油缸将撑靴撑紧在隧道围岩壁上，给TBM提供刀盘推进力和周向的扭转力。

本发明的有益效果是：节省前盾与支撑盾扭矩传递的空间，前盾、支撑盾左右侧主推油缸布置点位较Z型扭矩臂形式多，能提供足够大的推力使TBM施工中转弯调向灵敏，极其适应于小曲线TBM施工设计中。现场施工中具有维护方便，操作便捷的特点，大大提高了设备利用率。

附图说明

图1是本发明扭矩梁装置总图；

图2是本发明前盾及前扭矩梁图；

图3是本发明伸缩盾及扭矩油缸图。

具体实施方式

本发明解决其技术问题所采用的结构方案是：

如图1-3所示，一种双护盾TBM扭矩梁装置，包括前盾1、支撑盾7，前盾1后面两侧设有前扭矩梁2，支撑盾7左右两侧上设有后扭矩梁6，前盾1和支撑盾7之间设有伸缩内盾4，伸缩内盾4左右两侧分别栓接两组前扭矩油缸3，每组前扭矩油缸3由上下2个扭矩油缸组成，伸缩内盾4左右两侧分别栓接两组后扭矩油缸5，每组后扭矩油缸5由上下2个扭矩油缸组成。

前扭矩油缸3与前扭矩梁2接触处采用球形铰接结构，前扭矩油缸3与前扭矩梁2之间的相对转角不大于2°；后扭矩油缸5与后扭矩梁6接触处采用球形铰接结构，后扭矩油缸5与后扭矩梁6之间的相对转角不大于2°。下扭矩油缸给扭矩梁一个向上的力，上扭矩油缸给扭矩梁一个向下的力，上下两个扭矩油缸将扭矩梁夹持在中间。

通常情况下，前扭矩梁2由4个前扭矩油缸3固持着，后扭矩梁6由4个后扭矩油缸5固持着，初始位置对中。TBM掘进时，刀盘滚刀破岩产生的扭矩传递到前盾1后部左右侧的前扭矩梁2上，再传递到伸缩内盾的前扭矩油缸3上，类似人手握汽车方向盘，前扭矩油缸3提供足够的压力固持着前扭矩梁2，前盾1基本上不会转动。但随着TBM工作时振动，4个前扭矩油缸3和4个后扭矩油缸5长期处于工作状态，由于液压系统泄露等原因可能会引起前盾1转动，此时，可以通过油缸行程传感器检测的数量，操作前扭矩油缸3伸缩，将前盾1调整到正常的位置。

双护盾TBM掘进时，支撑盾上的水平撑靴撑紧在隧道围岩壁，主推进油缸伸出提供刀盘滚刀破岩所需的推力，刀盘驱动系统驱动刀盘旋转，滚刀随着刀盘旋转并自传，切削岩石产生的扭矩传递刀盘法兰—回转支撑轴承—大齿圈—小齿轮—减速机—驱动电机壳体法兰—驱动箱，通过驱动箱螺栓栓接前盾传递到前盾左右侧前扭矩梁上。沿着TBM掘进方向看，TBM掘进时刀盘顺时针旋转，这样刀盘受到岩石的阻力产生逆时针方向的力矩，该力矩使前盾1长期有逆时针转动的趋势，当前盾1这种转动趋势超过一定设计转动角度后，操作前扭转油缸3，将前盾1位置复位。前盾1两侧对角的2个前扭转油缸3总是一同缩回，行程传感器将检测的信号传递到PLC系统，操作人员升高两组前扭转油缸3提供刀盘产生的反扭矩，力矩传递到伸缩盾4后侧上布置的后扭矩油缸5上，再通过后扭矩梁6传递到支撑盾7上，最终由支撑盾7两侧的水平撑靴传递到隧洞壁上。