[发明专利]微型盾构机姿态调整装置

说明书

技术领域

本发明涉及盾构机领域，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。

发明内容

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，本发明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，本发明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。

以下为本发明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。

以下结合附图对本发明作进一步的描述：

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。