[发明专利]隧道全断面掘进机刀盘姿态检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及姿态检测装置，尤其是涉及一种隧道全断面掘进机刀盘姿态检测装置。 

背景技术

隧道全断面掘进机，是一种高智能化，集机、电、液、光、计算机等的隧道施工重大技术工程装备。在发达国家，使用隧道掘进机施工已经占隧道总量的90%以上。随着中国国民经济的快速发展，国内城市化进程不断加快，中国城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道和铁路隧道等将需要大量的隧道掘进机。 

隧道全断面掘进机不同于其它工程机械，由于制造工艺复杂，技术附加值高，国际只有少数几个国家企业能生产，且造价高。目前我国在设计能力上没有大问题，但由于经验不足，要提高其性能仍任重道远。受限于现有数学计算的局限性，加上隧道岩土工程的复杂性，物理模拟试验成了研究掘进机关键技术进步重要方式。 

隧道全断面掘进机在施工过程中，根据隧道设计要求，存在空间方向的转向；为了完成隧道转向的施工，必须主动调整其姿态；为了精确控制其姿态，需要实时检测调整姿态的力和其位置，从而保证其姿态的控制质量，进而保证隧道掘进方向的控制精度和隧道施工质量。因此，在隧道全断面掘进机实验台的建造过程中，必须开展姿态调整控制的研究。为了真实地模拟并检测其实际的转向工况，设计了姿态调整检测装置。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道全断面掘进机刀盘姿态检测装置，一方面用液压缸来约束掘进机的姿态调整，可以承受较大的姿态调整力；分布在护臂套上左右三向的箱体装有两个成列平行分布的液压缸，均匀承受受刀盘上左右三向的姿态调整力；分布在护臂套下的箱体装有四个液压缸，它们分两列平行分布，承受受刀盘向下的姿态调整力，还可用作承受掘进机刀盘盾体处的部分重量；另一方面通过比例溢流阀可以调定液压缸压紧刀盘盾体的初始压力；通过压力和位移传感器可以实时检测掘进机调整姿态时的各向的姿态力及位移。 

本发明采用的技术方案是： 

本发明包括十个结构相同的液压缸部件，十个结构相同的液压缸控制检测油路部件，四个大球铰，四块姿态板，护臂套，刀盘盾体；

安装在护臂套内的刀盘盾体轴向的外圆柱面上有四个等分分布的平面，在上、左、右、下的四个平面上分别装有第一大球铰、第二大球铰、第三大球铰和第四大球铰，四个大球铰分别与第一姿态板、第二姿态板、第三姿态板和第四姿态板构成球铰副；  

两个为一组的六个液压缸沿轴向分别穿过护臂套后，第一液压缸、第二液压缸的活塞杆分别通过活塞杆第一小球铰和活塞杆第二小球铰与第一姿态板两端构成球铰副，第三液压缸、第四液压缸的活塞杆分别通过活塞杆第三小球铰和活塞杆第四小球铰与第二姿态板两端构成球铰副，第四液压缸、第五液压缸的活塞杆分别通过活塞杆第五小球铰和活塞杆第六小球铰与第三姿态板两端构成球铰副；

第一液压缸、第二液压缸的缸体底面分别通过缸体底面第一小球铰和缸体底面第二小球铰与第一箱体两端底面构成球铰副，第三液压缸、第四液压缸的缸体底面分别通过缸体底面第三小球铰和缸体底面第四小球铰与第二箱体底面两端构成球铰副，第四液压缸、第五液压缸的缸体底面分别通过缸体底面第五小球铰和缸体底面第六小球铰与第三箱体两端底面构成球铰副；

两个平行分布为一组的四个液压缸沿轴向分别穿过护臂套（2）后，一组平行分布的第七液压缸、第八液缸的活塞杆分别通过活塞杆第七小球铰和活塞杆第八小球铰与第四姿态板的一端构成球铰副，另一组平行分布的第九液压缸、第十液压缸的活塞杆分别通过活塞杆第九小球铰和活塞杆第十小球铰与第四姿态板的另一端构成球铰副；

一组平行分布的第七液压缸、第八液缸的缸体底面分别通过缸体底面第七小球铰和缸体底面第七小球铰与第四箱体一端底面构成球铰副，另一组平行分布的第九液压缸、第十液压缸的缸体底面分别通过缸体底面第九小球铰和活塞缸体第十小球铰与第四箱体另一端底面构成球铰副；

十个液压缸分别与各自的液压缸控制检测油路部件连接。

所述刀盘盾体上的十个液压缸沿刀盘盾体两个径向截面对称分布，即每个刀盘盾体的一个径向截面上、左、右各有一个液压缸，下有两个平行分布的两个液压缸。 

所述十个结构相同的液压缸控制检测油路部件，均包括油箱、吸油口过滤器、定量泵、压油过滤器、单向阀、比例溢流阀、电磁两位四通换向阀、压力传感器和位移传感器；