一种用于盾构机的液压缸排布控制机构的制作方法

本发明属于隧道工程技术领域，具体为一种用于盾构机的液压缸排布控制机构。

背景技术：

盾构推进系统作为盾构关键组成部分，对盾构隧道施工质量起着决定性影响。推进系统作为盾构关键组成部分，对盾构隧道施工质量起着决定性影响。盾构推进系统主要由紧贴盾壳内侧周边位置沿圆周均匀固定布置的液压缸和动力供给系统组成，盾构施工时推进液压缸一端作用在盾体上以克服盾构掘进负载，另一端顶推在后方已安装好的管片上，通过管片的反作用力实现整个盾构的机械顶进任务，完成盾构掘进过程中的转弯、曲线行进、姿态控制、纠偏以及同步运动，是盾构中的重要环节，对盾构隧道施工质量起着决定性影响。

盾构在实际施工过程中，要获取施工岩土对象足够准确的力学数据信息通常较为困难，掘进时盾构与地层之间的作用具有随机性，而现有的分区盾构推进系统，由于各区液压缸数量固定，因此不能较好的解决盾构面对实时地质条件、刀盘自重、纠偏及变向引起的偏载现象。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上问题，提供一种用于盾构机的液压缸排布控制机构，盾构推进系统在复合地层掘进过程中可适时改变液压缸的位置，实现布局优化，从而提高盾构掘进效率。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于盾构机的液压缸排布控制机构，包括盾体、隔板、液压缸、支撑架和推拉装置，所述支撑架设置于盾体内部且与之固接，所述隔板设置于盾体内，所述支撑架上沿盾体轴线延伸方向设有槽孔，所述槽孔于支撑架上绕盾体轴线设置多个，所述液压缸穿过槽孔，其一端衬垫在隔板侧面，另一端通过撑靴顶在管片上；所述液压缸绕盾体轴线设置多个，所述推拉装置一端与液压缸体铰接，另一端铰接在支撑架上，用于液压缸绕盾体轴线转动调节。

进一步的，所述液压缸体上套设有可转动的套环，所述推拉装置一端与套环连接。

进一步的，所述支撑架侧面设有安装柱，所述安装柱绕盾体轴线设置多个，所述推拉装置另一端与安装柱铰接。

进一步的，所述安装柱上设有通过螺纹配合的下固定螺母和上固定螺母，所述下固定螺母、上固定螺母分别设置于推拉装置与安装柱铰接点的两侧。

进一步的，所述推拉装置为双向千斤顶。

进一步的，所述隔板与液压缸接触的面上设有耐压硬质橡胶层。

进一步的，所述槽孔为圆弧槽孔。

本发明的有益效果：

1、本发明中采用双向千斤顶调节推进液压缸的布局位置，改善推力传递特性，解决了盾构系统面对实时地质条件、自重、变向等载荷改变时引起的偏载现象，增大了盾构的地质适用范围。

2、本发明中加入控制机构的推进系统与传统推进系统相比，盾构系统在掘进可以灵活应对不同的地质条件，盾构系统中的推进系统液压缸推力更均匀，有效的避免管片破裂。

3、本发明中采用双向千斤顶驱动推进液压缸位置，减少人员调节的麻烦，安全，且便于自动化控制。

附图说明

图1为本发明结构主视示意图。

图2为本发明a处局部放大结构示意图。

图3为本发明在硬质层中掘进时液压缸的布局图。

图4为本发明在软质层中掘进时液压缸的布局图。

图5为本发明液压缸与支撑架装配关系示意图。

图中所述文字标注表示为：1、刀盘；2、盾体；3、隔板；4、液压缸；5、支撑架；6、槽孔；7、套环；8、推拉装置；9、安装柱；10、下固定螺母；11、上固定螺母；12、撑靴；13、管片。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-5所示，本发明的具体结构为：一种用于盾构机的液压缸排布控制机构，包括为环形结构的盾体2、隔板3、液压缸4、支撑架5和推拉装置8，盾体2首端安装有用于挖掘的刀盘1，所述支撑架5设置于盾体2内部且与之固接，所述隔板3设置于盾体2内，所述支撑架5上沿盾体2轴线延伸方向设有槽孔6，所述槽孔6于支撑架5上绕盾体2轴线设置多个，所述液压缸4穿过槽孔6，其一端衬垫在隔板3侧面，另一端通过撑靴12顶在管片13上，液压缸4伸出时通过管片13上的反作用力推进整个机构向前掘进；所述液压缸4绕盾体2轴线设置多个，所述推拉装置8一端与液压缸4体铰接，另一端铰接在支撑架5上，用于液压缸4绕盾体2轴线转动调节。

优选的，所述液压缸4体上套设有可转动的套环7，所述推拉装置8一端与套环7连接。

优选的，所述支撑架5侧面设有安装柱9，所述安装柱9绕盾体2轴线设置多个，所述推拉装置8另一端与安装柱9铰接。

优选的，所述安装柱9上设有通过螺纹配合的下固定螺母10和上固定螺母11，所述下固定螺母10、上固定螺母11分别设置于推拉装置8与安装柱9铰接点的两侧。

优选的，所述推拉装置8为双向千斤顶。

优选的，所述隔板3与液压缸4接触的面上设有耐压硬质橡胶层。

优选的，所述槽孔6为圆弧槽孔。

具体使用时，盾构机掘进过程中遇到异质岩层或可能产生较大阻扭矩地层，在完成一管环距离掘进后，在进行盾构管片拼装时，通过推拉装置8的推动或拉动液压缸4在槽孔6中滑动，来改变推进系统液压缸在周向调整槽内的布局相位以消除偏载适应外界负载。

另外，每一个槽孔6的弧长与对应液压缸4需要调节角度有关。

如图3所示，当盾构机处在均匀硬质地层条件下时，液压缸4按均匀分布在支撑架5的槽孔6中，推动盾构机向前掘进。

如图4所示，当盾构机处在均匀软质地层条件下时，推拉装置8控制虚线框中的液压缸4至槽孔6最下端，形成上疏下密分布，推动盾构机向前掘进。

如图5，盾构机在推进过程中遇到软岩开挖环境，根据盾构机工作的地质数据和外部载荷情况，计算出液压缸4的布局相位角θ，用当前的布局相位角β减去计算得出的布局相位角θ，得到每一个液压缸4的调节角度σ，通过σ角计算出推拉装置8的伸缩长度l，调节推拉装置8伸长或缩短长度l，液压缸4在槽孔6中滑动至布局相位角θ。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公布了一种用于盾构机的液压缸排布控制机构，包括盾体、隔板、液压缸、支撑架和推拉装置，所述支撑架设置于盾体内部且与之固接，所述隔板设置于盾体内，所述支撑架上沿盾体轴线延伸方向设有槽孔，所述槽孔于支撑架上绕盾体轴线设置多个，所述液压缸穿过槽孔，其一端衬垫在隔板侧面，另一端通过撑靴顶在管片上；所述液压缸绕盾体轴线设置多个，所述推拉装置一端与液压缸体铰接，另一端铰接在支撑架上，用于液压缸绕盾体轴线转动调节。本发明的目的是，提供一种用于盾构机的液压缸排布控制机构，盾构推进系统在复合地层掘进过程中可适时改变液压缸的位置，实现布局优化，从而提高盾构掘进效率。

技术研发人员：邓孔书;蒙帮梁;向聪;曾露;丁一成;尹祝融
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：2019.01.24
技术公布日：2019.05.31