一种隔振连接装置、掘进机清渣装置及掘进机的制作方法

1.本发明属于机械减振装置技术领域，特别是涉及一种隔振连接装置、掘进机清渣装置及掘进机。


背景技术：

2.掘进机在掘进过程中，因破碎断层、支护塌方、撑靴压碎洞壁等原因，隧道底部会产生大量积渣。若积渣不能及时清理，会影响钢拱架拼装施工，从而影响工程进度。为清理隧道底部积渣，在掘进机主梁底部安装隧道清渣机的方案已开始应用。
3.然而，掘进机在破岩时，会产生极强的振动，振动通过主梁传递到隧道清渣机，严重时会造成隧道清渣机损坏。因此，提供一种隔振装置对延长隧道清渣机使用寿命是有重要意义的。授权公告号为cn216383144u(公开日期：2022.04.26)的中国实用新型专利公开了一种机械式主动减振隔振平台，该平台包括隔振橡胶垫、阶梯减振棒、褶皱阻尼板、弹簧等减振元件，可以有效隔振和减振。但是，隧道清渣机作业时承受较大的扭矩和负载，要求支撑装置具有足够的刚性，而上述减振平台工作面板和底座之间无刚性支撑结构，不能满足隧道清渣机的安装需求。
4.因此，需要提供一种能够满足高刚度需求的隔振连接装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种隔振连接装置，以解决现有技术中隔振减振装置不能提供高刚度支撑的技术问题。本发明的目的还在于提供一种掘进机清渣装置及掘进机，以解决现有技术中掘进机隧道清渣机在强振动环境下易损坏的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明所提供的隔振连接装置的技术方案是：
7.一种隔振连接装置，包括上连接件、下连接件以及上连接件和下连接件之间的防脱配合结构，所述上连接件和下连接件之间连接有隔振模块和变刚度支撑模块，变刚度支撑模块可撑紧上、下连接件。
8.有益效果是：本发明通过改进传统减振平台，在上、下连接件间增加变刚度支撑模块，在隔振工况下，支撑模块刚性可减小到近似为零，隔振模块起到吸振隔振作用，防脱配合结构保持上、下连接件间的连接关系，用于防止与其连接的机械作业装置在隔振状态下脱落。在刚性工况下，支撑模块刚性增大，撑紧上、下连接件，满足刚性支撑需求。本方案中的隔振连接装置可以满足与其连接的机械作业装置在不工作时的隔振需求和工作时的刚性支撑需求，防止了机械作业装置因振动造成的损坏，延长了使用寿命。
9.作为进一步地改进，所述防脱配合结构为万向连接结构。
10.有益效果是：可以多自由度吸振，提高了隔振效果。
11.作为进一步地改进，所述万向连接结构为球铰结构。
12.作为进一步地改进，所述球铰结构的球头和球窝之间设有避振补偿间隙。
13.有益效果是：设有避振补偿间隙为隔振模块吸振变形提供位移补偿，进一步提高
了竖直方向的隔振效果。
14.作为进一步地改进，所述支撑模块包括支撑缸，所述支撑缸两端分别与上连接件和下连接件铰接。
15.有益效果是：液压缸可以实现稳定的刚性支撑作用，同时也便于通过油路改造实现刚性可变。
16.作为进一步地改进，所述隔振模块包括弹簧和弹簧固定架，所述弹簧通过弹簧固定架与上连接件和下连接件连接。
17.有益效果是：弹簧易于变形，可以保证良好的隔振效果。
18.作为进一步地改进，所述弹簧为螺旋弹簧。
19.有益效果是：螺旋弹簧应用广泛，成本较低。
20.作为进一步地改进，所述弹簧固定架包括沿竖直方向延伸的侧板，上、下侧板之间设有间隙。
21.有益效果是：设有侧板为螺旋弹簧压缩提供限位保护作用。
22.为实现上述目的，本发明所提供的掘进机清渣装置的技术方案是：
23.掘进机清渣装置，包括清渣机械臂组件，所述清渣机械臂组件上方连接有隔振连接装置，所述隔振连接装置，包括上连接件、下连接件以及上连接件和下连接件之间的防脱配合结构，所述上连接件和下连接件之间连接有隔振模块和变刚度支撑模块，变刚度支撑模块可撑紧上、下连接件。
24.有益效果是：本发明对掘进机清渣装置的连接座进行了改进，将传统的刚性连接座改为隔振连接装置，隔振连接装置上、下连接件间设有隔振模块和变刚度支撑模块，在隔振工况下，支撑模块刚性可减小到近似为零，隔振模块起到隔振作用，防脱配合结构保持上、下连接件的连接关系。在刚性工况下，支撑模块刚性增大，撑紧上、下连接件，满足刚性支撑需求。本方案中的隔振连接装置可以满足清渣机械臂组件在不工作时的隔振需求和工作时的刚性支撑需求，避免主梁振动造成清渣机械臂损坏，延长了使用寿命。
25.作为进一步地改进，所述防脱配合结构为万向连接结构。
26.有益效果是：可以多自由度吸振，提高了隔振效果。
27.作为进一步地改进，所述万向连接结构为球铰结构。
28.作为进一步地改进，所述球铰结构的球头和球窝之间设有避振补偿间隙。
29.有益效果是：设有避振补偿间隙为隔振模块吸振变形提供位移补偿，进一步提高了竖直方向的隔振效果。
30.作为进一步地改进，所述支撑模块包括支撑缸，所述支撑缸两端分别与上连接件和下连接件铰接。
31.有益效果是：液压缸可以实现稳定的刚性支撑作用，同时也便于通过油路改造实现刚性可变。
32.作为进一步地改进，所述隔振模块包括弹簧和弹簧固定架，所述弹簧通过弹簧固定架与上连接件和下连接件连接。
33.有益效果是：弹簧易于变形，可以保证良好的隔振效果。
34.作为进一步地改进，所述弹簧为螺旋弹簧。
35.有益效果是：螺旋弹簧应用广泛，成本较低。
36.作为进一步地改进，所述弹簧固定架包括沿竖直方向延伸的侧板，上、下侧板之间设有间隙。
37.有益效果是：设有侧板为螺旋弹簧压缩提供限位保护作用。
38.为实现上述目的，本发明所提供的掘进机的技术方案是：
39.掘进机，包括刀盘和主梁，主梁下方连接有掘进机清渣装置，掘进机清渣装置，包括清渣机械臂组件，所述清渣机械臂组件上方连接有隔振连接装置，所述隔振连接装置，包括上连接件、下连接件以及上连接件和下连接件之间的防脱配合结构，所述上连接件和下连接件之间连接有隔振模块和变刚度支撑模块，变刚度支撑模块可撑紧上、下连接件。
40.有益效果是：本发明对掘进机清渣装置的连接座进行了改进，将传统的刚性连接座改为隔振连接装置，隔振连接装置上、下连接件间设有隔振模块和变刚度支撑模块，在隔振工况下，支撑模块刚性可减小到近似为零，隔振模块起到隔振作用，防脱配合结构保持上、下连接件的连接关系。在刚性工况下，支撑模块刚性增大，撑紧上、下连接件，满足刚性支撑需求。本方案中的隔振连接装置可以满足清渣机械臂组件在不工作时的隔振需求和工作时的刚性支撑需求，避免主梁振动造成清渣机械臂损坏，延长了使用寿命。
41.作为进一步地改进，所述防脱配合结构为万向连接结构。
42.有益效果是：可以多自由度吸振，提高了隔振效果。
43.作为进一步地改进，所述万向连接结构为球铰结构。
44.作为进一步地改进，所述球铰结构的球头和球窝之间设有避振补偿间隙。
45.有益效果是：设有避振补偿间隙为隔振模块吸振变形提供位移补偿，进一步提高了竖直方向的隔振效果。
46.作为进一步地改进，所述支撑模块包括支撑缸，所述支撑缸两端分别与上连接件和下连接件铰接。
47.有益效果是：液压缸可以实现稳定的刚性支撑作用，同时也便于通过油路改造实现刚性可变。
48.作为进一步地改进，所述隔振模块包括弹簧和弹簧固定架，所述弹簧通过弹簧固定架与上连接件和下连接件连接。
49.有益效果是：弹簧易于变形，可以保证良好的隔振效果。
50.作为进一步地改进，所述弹簧为螺旋弹簧。
51.有益效果是：螺旋弹簧应用广泛，成本较低。
52.作为进一步地改进，所述弹簧固定架包括沿竖直方向延伸的侧板，上、下侧板之间设有间隙。
53.有益效果是：设有侧板为螺旋弹簧压缩提供限位保护作用。
附图说明
54.图1为本发明中隔振连接装置实施例1的结构示意图；
55.图2为本发明中隔振连接装置实施例2的结构示意图；
56.图3为本发明中隔振连接装置实施例3中隔振模块连接结构示意图；
57.图4为本发明中隔振连接装置实施例3中隔振模块的整体结构示意图；
58.图5为本发明中掘进机实施例的结构示意图。
59.附图标记说明：
60.1、上连接件；2、下连接件；3、液压缸；4、螺旋弹簧；5、弹簧固定架；6、球头；7、球窝；8、限位杆；9、限位块；10、气弹簧；11、清渣机械臂组件；12、滑轨；13、刀盘；14、主梁；100、隔振连接装置。
具体实施方式
61.以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
62.本发明所提供的隔振连接装置的具体实施例1：
63.本实施例所提供的隔振连接装置100如图1所示，包括上连接件1和下连接件2，在上连接件1和下连接件2之间连接有支撑模块和隔振模块，支撑模块和隔振模块均设置4个。隔振模块数量由与其连接的作业装置质量和工作时的振动加速度决定，设作业装置质量为m，振动加速度为g，隔振模块刚度k，吸振位移x，隔振模块数量n，应满足mg＝nkx，其中x小于等于上连接件1和下连接件2之间的最大许用浮动量。
64.隔振模块包括螺旋弹簧4和弹簧固定架5，螺旋弹簧4上下通过弹簧固定架5与上连接件1和下连接件2连接，弹簧固定架5包括沿竖直方向延伸的侧板，侧板限制弹簧侧向位移，上、下弹簧固定架5侧板之间设有避振间隙b，避振间隙b为螺旋弹簧4压缩提供空间。支撑模块包括支撑缸，支撑缸可以是液压缸、气缸、电动推杆中的任意一种，具体地，本实施例中，支撑缸为液压缸3，液压缸3一端与上连接件1铰接，另一端与下连接件2铰接，液压缸3通过油路设计实现刚度可变，刚度最小可接近于零。在隔振工况下，螺旋弹簧4压缩吸振，此时液压缸3刚度最小，类似于自由伸缩杆，随螺旋弹簧4上下收缩。在刚性支撑工况下，至少一个液压缸3刚度增大，处于刚性支撑状态，为连接在隔振连接装置上的机械作业装置提供稳定支撑。本实施例既有隔振效果，又能满足承载大负荷所需的刚度。
65.在上连接件1和下连接件2之间还设有防脱配合结构，防脱配合结构在隔振工况下提供保护连接作用，避免了弹簧因承受过大的拉力或压力而失效；在刚性支撑工况下，为液压缸3的撑紧上、下连接件提供反支撑力。防脱配合结构为万向连接结构，可实现多自由度吸振。具体地，防脱配合结构为球铰结构，球头6与上连接件1连接，球窝7与下连接件2连接，球头6和球窝7之间设有避振补偿间隙c，避振补偿间隙c为螺旋弹簧4提供吸振压缩位移量，使得螺旋弹簧4可以有效吸收竖直方向的振动。
66.本发明所提供的隔振连接装置的具体实施例2，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，支撑模块由液压缸3组成。在本实施例中，如图2所示，支撑模块为限位结构，包括与上连接件连接的限位杆8和与下连接件连接的限位块9，限位杆8和限位块9之间设有间隙a，间隙a为隔振工况下螺旋弹簧4提供吸振压缩位移量。在刚性支撑工况下，限位杆8与限位块9插销式配合，形成刚性连接，为连接在隔振连接装置上的机械作业装置提供稳定支撑。在隔振工况下，限位杆8和限位块9随上、下连接件自由上下运动。
67.本发明所提供的隔振连接装置的具体实施例3，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，隔振模块包括螺旋弹簧4。在本实施例中，如图3和图4所示，上连接件1和下连接件2均布设置3个气弹簧10，气弹簧10倾斜布置，目的是为了减小上连接件1和下连接件2之间距离。
68.本发明所提供的隔振连接装置的具体实施例4，其与实施例1的区别主要在于：实
施例1中，隔振模块包括螺旋弹簧4。在本实施例中，隔振模块包括橡胶减振器。
69.本发明所提供的隔振连接装置的具体实施例5，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，防脱配合结构为球铰结构。在本实施例中，防脱配合结构为虎克铰结构，仍可以实现多自由度吸振。
70.本发明所提供的隔振连接装置的具体实施例6，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，隔振模块和支撑模块均设有4个。在本实施例中，隔振模块仅包括1个直径较大的螺旋弹簧，支撑模块仅包括1个套在螺旋弹簧中的液压缸。
71.本发明中的掘进机的具体实施例：
72.掘进机，包括刀盘13和主梁14，刀盘13和主梁14之间的驱动连接结构为本领域公知常识，此处不再赘述。如图5所示，在主梁14下方设有掘进机清渣装置，掘进机清渣装置包括清渣机械臂组件11，清渣机械臂组件11结构为现有技术，清渣机械臂组件11连接在如上述隔振连接装置的具体实施例1-6中任一实施例记载的隔振连接装置100上，具体地，连接在下连接件2下方。在刀盘13破岩时，清渣机械臂组件11不工作，隔振连接装置处于隔振工况，主梁14产生的强振动被隔振连接装置吸收，避免了主梁14振动造成掘进机清渣装置损坏。在刀盘13停止破岩时，清渣机械臂组件11开始清渣作业，隔振连接装置处于刚性支撑工况，满足清渣机械臂组件11大负荷承载需求。
73.进一步地，作为一种可选的优化方案，掘进机清渣装置包括滑轨12，滑轨12下方与隔振连接装置上连接件1连接，上方与主梁14连接，可沿主梁14滑动，可实现对隧道不同位置的碎渣进行清理，提高清渣效率。
74.本发明中掘进机清渣装置的具体实施例：
75.掘进机清渣装置的实施例即上述掘进机的实施例中记载的掘进机清渣装置，此处不再具体说明。
76.最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。