TBM及其鞍架姿态控制系统技术方案

本发明专利技术涉及隧道掘进机，特别涉及TBM及其鞍架姿态控制系统。TBM鞍架姿态控制系统，包括：推进油缸控制油路，用于控制TBM的主梁与撑靴之间的推进油缸，在鞍架的撑靴油缸伸出时能够实现推进油缸的浮动；鞍架锁定装置，用于连接TBM的鞍架与主梁，在鞍架的撑靴油缸伸出时使鞍架相对于主梁固定。TBM，包括：主梁，主梁上前后导向装配有鞍架，鞍架上通过鞍架油缸连接有撑靴；推进油缸，两端分别与撑靴和主梁铰接；还包括上述TBM鞍架姿态控制系统。采用上述技术方案，撑靴撑开过程中能够完全实现径向运动，而不会向掘进方向移动，从而能够更方便地实现撑靴与拱架的匹配，有利于提高施工效率。

【技术实现步骤摘要】
TBM及其鞍架姿态控制系统
本专利技术涉及隧道掘进机，特别涉及TBM及其鞍架姿态控制系统。
技术介绍
隧道掘进机作为大型隧道施工用装备已经成为国内乃至世界隧道工程发展的需要。为缩短工期，提高施工效率，全球各大隧道掘进机设计研发企业都在装备升级和施工效率提升上投入了大量的经费和精力。硬岩掘进机（简称TBM）作为一种隧道掘进机，可分为敞开式TBM、护盾式TBM和双结构TBM。敞开式TBM由推进油缸为主机提供前进动力，推进油缸的一端铰接于主梁，另一端铰接于撑靴，作业时通过撑靴撑住洞壁，为推进油缸提供反力。敞开式TBM的施工过程主要分为三步：掘进、支护、换步。其中支护与换步属于非掘进状态，其时间的长短将会直接影响到施工效率。换步是在每个掘进行程完成之后，使推进油缸复位，为下一个行程的掘进做好准备工作。完整的换步过程分为五个步骤：第一步，TBM后支撑伸出，撑住地面；第二步，撑靴油缸缩回，撑住在洞壁上的撑靴回收；第三步，撑靴随鞍架在推进油缸的拉力作用下往前移动，直至推进油缸完全复位；第四步，撑靴油缸伸出，撑靴先在较低压力下伸出，再在较高压力下撑住在洞壁上；第五步，后支撑回收，直至离开地面。上述换步过程可以参考公开号为CN208950589U的中国专利文献。撑靴上设有靴板开槽，敞开式TBM在换步过程中，在满足换步行程的基础上，需要将撑靴的靴板开槽与拱架的初期支护进行匹配，使拱架的对应部分嵌入靴板开槽中。敞开式TBM与拱架进行匹配时，由于推进油缸的两端与撑靴和主梁是铰接关系，因此撑靴油缸带动撑靴低压伸出以撑住拱架的过程中，鞍架会被带动而向掘进方向移动，致使靴板开槽与拱架无法匹配。针对此问题，目前是针对推进油缸设置手动控制阀组，人工对推进油缸进行微调，使得靴板开槽与拱架进行匹配，但是操作复杂、费时，影响施工效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种TBM鞍架姿态控制系统，能够避免鞍架在撑靴伸出时向掘进方向移动，进而提高施工效率。本专利技术的另一个目的是提供一种TBM，在撑靴伸出时鞍架不会向掘进方向发生移动，施工效率高。本专利技术中TBM鞍架姿态控制系统采用如下技术方案：TBM鞍架姿态控制系统，包括：推进油缸控制油路，用于控制TBM的主梁与撑靴之间的推进油缸，在鞍架的撑靴油缸伸出时能够实现推进油缸的浮动；鞍架锁定装置，用于连接TBM的鞍架与主梁，在鞍架的撑靴油缸伸出时使鞍架相对于主梁固定。有益效果：采用上述技术方案，通过设置推进油缸控制油路和鞍架锁定装置，在鞍架的撑靴油缸伸出时鞍架锁定装置能够使鞍架相对于主梁固定，而推进油缸控制油路能够实现推进油缸的浮动，这样撑靴撑开过程中能够完全实现径向运动，而不会向掘进方向移动，浮动状态的推进油缸也不会影响撑靴的撑开，从而能够更方便地实现撑靴与拱架的匹配，有利于提高施工效率。作为一种优选的技术方案：鞍架锁定装置包括：鞍架锁紧油缸，其缸体与活塞杆的其中一个用于连接在主梁上，另一个用于连接在鞍架上；鞍架锁紧油缸控制油路，用于控制所述鞍架锁紧油缸，实现鞍架锁紧油缸的伸缩位置保持和浮动；有益效果：鞍架锁定装置采用鞍架锁紧油缸鞍架锁紧油缸控制油路便于实现，控制可靠，成本低。作为一种优选的技术方案：鞍架锁紧油缸控制油路包括：锁紧油缸状态切换阀，连接在鞍架锁紧油缸的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时实现鞍架锁紧油缸的浮动；锁紧油缸补油油路和锁紧油缸油箱连通管路；锁紧油缸补油油路，其上设有锁紧油缸补油阀，锁紧油缸补油阀能够在鞍架锁紧油缸被动伸出时开启，向鞍架锁紧油缸补油。锁紧油缸油箱连通管路，用于将鞍架锁紧油缸的无杆腔连至油箱，实现排油，或者实现排油和吸油。有益效果：采用上述技术方案能够通过锁紧油缸状态切换阀方便地实现鞍架锁紧油缸的浮动，并且通过锁紧油缸补油油路和锁紧油缸油箱连通管路保证鞍架锁紧油缸的稳定工作，从而保证使用寿命、提高系统稳定性。作为一种优选的技术方案：鞍架锁紧油缸控制油路包括：锁紧油缸油箱排吸管路，用于将鞍架锁紧油缸连至油箱，实现排油和吸油。有益效果：采用上述技术方案结构简单，成本低，容易实现。作为一种优选的技术方案：所述鞍架锁紧油缸的有杆腔和/或无杆腔连接有溢流阀。有益效果：采用上述技术方案，能够避免压力过高导致鞍架锁紧油缸损坏。作为一种优选的技术方案：所述鞍架锁紧油缸的无杆腔连接有油压传感器。有益效果：采用上述技术方案可以对应地设置压力过高报警，避免压力过高导致鞍架锁紧油缸损坏。作为一种优选的技术方案：所述推进油缸控制油路包括：推进油缸状态切换阀，连接在推进油缸的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时实现推进油缸的浮动；推进缸油箱连通管路，用于将推进油缸连至油箱，能够在推进缸被动缩回时实现排油，或者能够在推进缸被动缩回时实现排油、在推进油缸被动伸出时实现吸油；所述推进缸油箱连通管路上设有推进油缸排油阀。有益效果：采用上述技术方案能够方便地实现推进油缸的浮动，并且推进油缸排油阀关闭时能够保证推进油缸的正常伸缩。作为一种优选的技术方案：TBM鞍架姿态控制系统还包括：推进缸补油油路，其上设有推进缸补油阀，推进缸补油阀用于在推进油缸被动伸出时向推进油缸补油。有益效果：采用上述技术方案能够避免油缸因缺油而损坏，并有利于保证推进油缸的动作可靠性。作为一种优选的技术方案：推进油缸控制油路还包括：推进油缸换向阀，为三位四通阀，用于实现推进油缸的换向；推进油缸换向阀处于中位时，能够实现任意两个阀口均相互隔离。有益效果：采用上述技术方案能够便于在推进油缸换向阀之外单独设置油路实现推进油缸的浮动，从而便于TBM鞍架姿态控制系统的实现。本专利技术中一种TBM采用如下技术方案：一种TBM，包括：主梁，主梁上前后导向装配有鞍架，鞍架上通过鞍架油缸连接有撑靴；推进油缸，两端分别与撑靴和主梁铰接；还包括：TBM鞍架姿态控制系统，TBM鞍架姿态控制系统包括：推进油缸控制油路，用于控制TBM的主梁与撑靴之间的推进油缸，在鞍架的撑靴油缸伸出时能够实现推进油缸的浮动；鞍架锁定装置，用于连接TBM的鞍架与主梁，在鞍架的撑靴油缸伸出时使鞍架相对于主梁固定。有益效果：采用上述技术方案，通过设置推进油缸控制油路和鞍架锁定装置，在鞍架的撑靴油缸伸出时鞍架锁定装置能够使鞍架相对于主梁固定，而推进油缸控制油路能够实现推进油缸的浮动，这样撑靴撑开过程中能够完全实现径向运动，而不会向掘进方向移动，浮动状态的推进油缸也不会影响撑靴的撑开，从而能够更方便地实现撑靴与拱架的匹配，提高施工效率。作为一种优选的技术方案：鞍架锁定装置包括：鞍架锁紧油缸，其缸体与活塞杆的其中一个用于连接在主梁上，另一个用于连接在鞍架上；鞍架锁紧油缸控制油路，用于控制所述鞍架锁紧油缸，实现鞍架锁紧油缸的伸缩位置保持和浮动；有益效果：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，包括：/n推进油缸控制油路（40），用于控制TBM的主梁（11）与撑靴（14）之间的推进油缸（12），在鞍架（13）的撑靴油缸（15）伸出时能够实现推进油缸（12）的浮动；/n鞍架锁定装置，用于连接TBM的鞍架（13）与主梁（11），在鞍架（13）的撑靴油缸（15）伸出时使鞍架（13）相对于主梁（11）固定。/n

【技术特征摘要】
1.TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，包括：
推进油缸控制油路（40），用于控制TBM的主梁（11）与撑靴（14）之间的推进油缸（12），在鞍架（13）的撑靴油缸（15）伸出时能够实现推进油缸（12）的浮动；
鞍架锁定装置，用于连接TBM的鞍架（13）与主梁（11），在鞍架（13）的撑靴油缸（15）伸出时使鞍架（13）相对于主梁（11）固定。


2.根据权利要求1所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，鞍架锁定装置包括：
鞍架锁紧油缸（16），其缸体与活塞杆的其中一个用于连接在主梁（11）上，另一个用于连接在鞍架（13）上；
鞍架锁紧油缸控制油路（20），用于控制所述鞍架锁紧油缸（16），实现鞍架锁紧油缸（16）的伸缩位置保持和浮动。


3.根据权利要求2所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，鞍架锁紧油缸控制油路（20）包括：
锁紧油缸状态切换阀（22），连接在鞍架锁紧油缸（16）的有杆腔与无杆腔之间，用于在导通时实现鞍架锁紧油缸（16）的浮动；
锁紧油缸补油油路和锁紧油缸油箱连通管路；
锁紧油缸补油油路，其上设有锁紧油缸补油阀（33），锁紧油缸补油阀（33）能够在鞍架锁紧油缸（16）被动伸出时开启，向鞍架锁紧油缸（16）补油；
锁紧油缸油箱连通管路，用于将鞍架锁紧油缸（16）的无杆腔连至油箱（17），实现排油，或者实现排油和吸油。


4.根据权利要求2所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，鞍架锁紧油缸控制油路（20）包括：锁紧油缸油箱排吸管路，用于将鞍架锁紧油缸（16）连至油箱（17），实现排油和吸油。


5.根据权利要求2或3或4所述的TBM鞍架姿态控制系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博，马志勇，蔡留金，杜旭峰，詹晨菲，罗恒星，张杰，冯书亮，鲁亚明，丁银亭，郭攀登，吕展鹏，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41