一種隔振連接裝置、掘進機清渣裝置及掘進機的製作方法
2023-06-04 07:14:07 1
1.本發明屬於機械減振裝置技術領域，特別是涉及一種隔振連接裝置、掘進機清渣裝置及掘進機。
背景技術：
2.掘進機在掘進過程中，因破碎斷層、支護塌方、撐靴壓碎洞壁等原因，隧道底部會產生大量積渣。若積渣不能及時清理，會影響鋼拱架拼裝施工，從而影響工程進度。為清理隧道底部積渣，在掘進機主梁底部安裝隧道清渣機的方案已開始應用。
3.然而，掘進機在破巖時，會產生極強的振動，振動通過主梁傳遞到隧道清渣機，嚴重時會造成隧道清渣機損壞。因此，提供一種隔振裝置對延長隧道清渣機使用壽命是有重要意義的。授權公告號為cn216383144u(公開日期：2022.04.26)的中國實用新型專利公開了一種機械式主動減振隔振平臺，該平臺包括隔振橡膠墊、階梯減振棒、褶皺阻尼板、彈簧等減振元件，可以有效隔振和減振。但是，隧道清渣機作業時承受較大的扭矩和負載，要求支撐裝置具有足夠的剛性，而上述減振平臺工作面板和底座之間無剛性支撐結構，不能滿足隧道清渣機的安裝需求。
4.因此，需要提供一種能夠滿足高剛度需求的隔振連接裝置。
技術實現要素：
5.本發明的目的在於提供一種隔振連接裝置，以解決現有技術中隔振減振裝置不能提供高剛度支撐的技術問題。本發明的目的還在於提供一種掘進機清渣裝置及掘進機，以解決現有技術中掘進機隧道清渣機在強振動環境下易損壞的技術問題。
6.為實現上述目的，本發明所提供的隔振連接裝置的技術方案是：
7.一種隔振連接裝置，包括上連接件、下連接件以及上連接件和下連接件之間的防脫配合結構，所述上連接件和下連接件之間連接有隔振模塊和變剛度支撐模塊，變剛度支撐模塊可撐緊上、下連接件。
8.有益效果是：本發明通過改進傳統減振平臺，在上、下連接件間增加變剛度支撐模塊，在隔振工況下，支撐模塊剛性可減小到近似為零，隔振模塊起到吸振隔振作用，防脫配合結構保持上、下連接件間的連接關係，用於防止與其連接的機械作業裝置在隔振狀態下脫落。在剛性工況下，支撐模塊剛性增大，撐緊上、下連接件，滿足剛性支撐需求。本方案中的隔振連接裝置可以滿足與其連接的機械作業裝置在不工作時的隔振需求和工作時的剛性支撐需求，防止了機械作業裝置因振動造成的損壞，延長了使用壽命。
9.作為進一步地改進，所述防脫配合結構為萬向連接結構。
10.有益效果是：可以多自由度吸振，提高了隔振效果。
11.作為進一步地改進，所述萬向連接結構為球鉸結構。
12.作為進一步地改進，所述球鉸結構的球頭和球窩之間設有避振補償間隙。
13.有益效果是：設有避振補償間隙為隔振模塊吸振變形提供位移補償，進一步提高
了豎直方向的隔振效果。
14.作為進一步地改進，所述支撐模塊包括支撐缸，所述支撐缸兩端分別與上連接件和下連接件鉸接。
15.有益效果是：液壓缸可以實現穩定的剛性支撐作用，同時也便於通過油路改造實現剛性可變。
16.作為進一步地改進，所述隔振模塊包括彈簧和彈簧固定架，所述彈簧通過彈簧固定架與上連接件和下連接件連接。
17.有益效果是：彈簧易於變形，可以保證良好的隔振效果。
18.作為進一步地改進，所述彈簧為螺旋彈簧。
19.有益效果是：螺旋彈簧應用廣泛，成本較低。
20.作為進一步地改進，所述彈簧固定架包括沿豎直方向延伸的側板，上、下側板之間設有間隙。
21.有益效果是：設有側板為螺旋彈簧壓縮提供限位保護作用。
22.為實現上述目的，本發明所提供的掘進機清渣裝置的技術方案是：
23.掘進機清渣裝置，包括清渣機械臂組件，所述清渣機械臂組件上方連接有隔振連接裝置，所述隔振連接裝置，包括上連接件、下連接件以及上連接件和下連接件之間的防脫配合結構，所述上連接件和下連接件之間連接有隔振模塊和變剛度支撐模塊，變剛度支撐模塊可撐緊上、下連接件。
24.有益效果是：本發明對掘進機清渣裝置的連接座進行了改進，將傳統的剛性連接座改為隔振連接裝置，隔振連接裝置上、下連接件間設有隔振模塊和變剛度支撐模塊，在隔振工況下，支撐模塊剛性可減小到近似為零，隔振模塊起到隔振作用，防脫配合結構保持上、下連接件的連接關係。在剛性工況下，支撐模塊剛性增大，撐緊上、下連接件，滿足剛性支撐需求。本方案中的隔振連接裝置可以滿足清渣機械臂組件在不工作時的隔振需求和工作時的剛性支撐需求，避免主梁振動造成清渣機械臂損壞，延長了使用壽命。
25.作為進一步地改進，所述防脫配合結構為萬向連接結構。
26.有益效果是：可以多自由度吸振，提高了隔振效果。
27.作為進一步地改進，所述萬向連接結構為球鉸結構。
28.作為進一步地改進，所述球鉸結構的球頭和球窩之間設有避振補償間隙。
29.有益效果是：設有避振補償間隙為隔振模塊吸振變形提供位移補償，進一步提高了豎直方向的隔振效果。
30.作為進一步地改進，所述支撐模塊包括支撐缸，所述支撐缸兩端分別與上連接件和下連接件鉸接。
31.有益效果是：液壓缸可以實現穩定的剛性支撐作用，同時也便於通過油路改造實現剛性可變。
32.作為進一步地改進，所述隔振模塊包括彈簧和彈簧固定架，所述彈簧通過彈簧固定架與上連接件和下連接件連接。
33.有益效果是：彈簧易於變形，可以保證良好的隔振效果。
34.作為進一步地改進，所述彈簧為螺旋彈簧。
35.有益效果是：螺旋彈簧應用廣泛，成本較低。
36.作為進一步地改進，所述彈簧固定架包括沿豎直方向延伸的側板，上、下側板之間設有間隙。
37.有益效果是：設有側板為螺旋彈簧壓縮提供限位保護作用。
38.為實現上述目的，本發明所提供的掘進機的技術方案是：
39.掘進機，包括刀盤和主梁，主梁下方連接有掘進機清渣裝置，掘進機清渣裝置，包括清渣機械臂組件，所述清渣機械臂組件上方連接有隔振連接裝置，所述隔振連接裝置，包括上連接件、下連接件以及上連接件和下連接件之間的防脫配合結構，所述上連接件和下連接件之間連接有隔振模塊和變剛度支撐模塊，變剛度支撐模塊可撐緊上、下連接件。
40.有益效果是：本發明對掘進機清渣裝置的連接座進行了改進，將傳統的剛性連接座改為隔振連接裝置，隔振連接裝置上、下連接件間設有隔振模塊和變剛度支撐模塊，在隔振工況下，支撐模塊剛性可減小到近似為零，隔振模塊起到隔振作用，防脫配合結構保持上、下連接件的連接關係。在剛性工況下，支撐模塊剛性增大，撐緊上、下連接件，滿足剛性支撐需求。本方案中的隔振連接裝置可以滿足清渣機械臂組件在不工作時的隔振需求和工作時的剛性支撐需求，避免主梁振動造成清渣機械臂損壞，延長了使用壽命。
41.作為進一步地改進，所述防脫配合結構為萬向連接結構。
42.有益效果是：可以多自由度吸振，提高了隔振效果。
43.作為進一步地改進，所述萬向連接結構為球鉸結構。
44.作為進一步地改進，所述球鉸結構的球頭和球窩之間設有避振補償間隙。
45.有益效果是：設有避振補償間隙為隔振模塊吸振變形提供位移補償，進一步提高了豎直方向的隔振效果。
46.作為進一步地改進，所述支撐模塊包括支撐缸，所述支撐缸兩端分別與上連接件和下連接件鉸接。
47.有益效果是：液壓缸可以實現穩定的剛性支撐作用，同時也便於通過油路改造實現剛性可變。
48.作為進一步地改進，所述隔振模塊包括彈簧和彈簧固定架，所述彈簧通過彈簧固定架與上連接件和下連接件連接。
49.有益效果是：彈簧易於變形，可以保證良好的隔振效果。
50.作為進一步地改進，所述彈簧為螺旋彈簧。
51.有益效果是：螺旋彈簧應用廣泛，成本較低。
52.作為進一步地改進，所述彈簧固定架包括沿豎直方向延伸的側板，上、下側板之間設有間隙。
53.有益效果是：設有側板為螺旋彈簧壓縮提供限位保護作用。
附圖說明
54.圖1為本發明中隔振連接裝置實施例1的結構示意圖；
55.圖2為本發明中隔振連接裝置實施例2的結構示意圖；
56.圖3為本發明中隔振連接裝置實施例3中隔振模塊連接結構示意圖；
57.圖4為本發明中隔振連接裝置實施例3中隔振模塊的整體結構示意圖；
58.圖5為本發明中掘進機實施例的結構示意圖。
59.附圖標記說明：
60.1、上連接件；2、下連接件；3、液壓缸；4、螺旋彈簧；5、彈簧固定架；6、球頭；7、球窩；8、限位杆；9、限位塊；10、氣彈簧；11、清渣機械臂組件；12、滑軌；13、刀盤；14、主梁；100、隔振連接裝置。
具體實施方式
61.以下結合實施例對本發明作進一步的詳細描述。
62.本發明所提供的隔振連接裝置的具體實施例1：
63.本實施例所提供的隔振連接裝置100如圖1所示，包括上連接件1和下連接件2，在上連接件1和下連接件2之間連接有支撐模塊和隔振模塊，支撐模塊和隔振模塊均設置4個。隔振模塊數量由與其連接的作業裝置質量和工作時的振動加速度決定，設作業裝置質量為m，振動加速度為g，隔振模塊剛度k，吸振位移x，隔振模塊數量n，應滿足mg＝nkx，其中x小於等於上連接件1和下連接件2之間的最大許用浮動量。
64.隔振模塊包括螺旋彈簧4和彈簧固定架5，螺旋彈簧4上下通過彈簧固定架5與上連接件1和下連接件2連接，彈簧固定架5包括沿豎直方向延伸的側板，側板限制彈簧側向位移，上、下彈簧固定架5側板之間設有避振間隙b，避振間隙b為螺旋彈簧4壓縮提供空間。支撐模塊包括支撐缸，支撐缸可以是液壓缸、氣缸、電動推桿中的任意一種，具體地，本實施例中，支撐缸為液壓缸3，液壓缸3一端與上連接件1鉸接，另一端與下連接件2鉸接，液壓缸3通過油路設計實現剛度可變，剛度最小可接近於零。在隔振工況下，螺旋彈簧4壓縮吸振，此時液壓缸3剛度最小，類似於自由伸縮杆，隨螺旋彈簧4上下收縮。在剛性支撐工況下，至少一個液壓缸3剛度增大，處於剛性支撐狀態，為連接在隔振連接裝置上的機械作業裝置提供穩定支撐。本實施例既有隔振效果，又能滿足承載大負荷所需的剛度。
65.在上連接件1和下連接件2之間還設有防脫配合結構，防脫配合結構在隔振工況下提供保護連接作用，避免了彈簧因承受過大的拉力或壓力而失效；在剛性支撐工況下，為液壓缸3的撐緊上、下連接件提供反支撐力。防脫配合結構為萬向連接結構，可實現多自由度吸振。具體地，防脫配合結構為球鉸結構，球頭6與上連接件1連接，球窩7與下連接件2連接，球頭6和球窩7之間設有避振補償間隙c，避振補償間隙c為螺旋彈簧4提供吸振壓縮位移量，使得螺旋彈簧4可以有效吸收豎直方向的振動。
66.本發明所提供的隔振連接裝置的具體實施例2，其與實施例1的區別主要在於：實施例1中，支撐模塊由液壓缸3組成。在本實施例中，如圖2所示，支撐模塊為限位結構，包括與上連接件連接的限位杆8和與下連接件連接的限位塊9，限位杆8和限位塊9之間設有間隙a，間隙a為隔振工況下螺旋彈簧4提供吸振壓縮位移量。在剛性支撐工況下，限位杆8與限位塊9插銷式配合，形成剛性連接，為連接在隔振連接裝置上的機械作業裝置提供穩定支撐。在隔振工況下，限位杆8和限位塊9隨上、下連接件自由上下運動。
67.本發明所提供的隔振連接裝置的具體實施例3，其與實施例1的區別主要在於：實施例1中，隔振模塊包括螺旋彈簧4。在本實施例中，如圖3和圖4所示，上連接件1和下連接件2均布設置3個氣彈簧10，氣彈簧10傾斜布置，目的是為了減小上連接件1和下連接件2之間距離。
68.本發明所提供的隔振連接裝置的具體實施例4，其與實施例1的區別主要在於：實
施例1中，隔振模塊包括螺旋彈簧4。在本實施例中，隔振模塊包括橡膠減振器。
69.本發明所提供的隔振連接裝置的具體實施例5，其與實施例1的區別主要在於：實施例1中，防脫配合結構為球鉸結構。在本實施例中，防脫配合結構為虎克鉸結構，仍可以實現多自由度吸振。
70.本發明所提供的隔振連接裝置的具體實施例6，其與實施例1的區別主要在於：實施例1中，隔振模塊和支撐模塊均設有4個。在本實施例中，隔振模塊僅包括1個直徑較大的螺旋彈簧，支撐模塊僅包括1個套在螺旋彈簧中的液壓缸。
71.本發明中的掘進機的具體實施例：
72.掘進機，包括刀盤13和主梁14，刀盤13和主梁14之間的驅動連接結構為本領域公知常識，此處不再贅述。如圖5所示，在主梁14下方設有掘進機清渣裝置，掘進機清渣裝置包括清渣機械臂組件11，清渣機械臂組件11結構為現有技術，清渣機械臂組件11連接在如上述隔振連接裝置的具體實施例1-6中任一實施例記載的隔振連接裝置100上，具體地，連接在下連接件2下方。在刀盤13破巖時，清渣機械臂組件11不工作，隔振連接裝置處於隔振工況，主梁14產生的強振動被隔振連接裝置吸收，避免了主梁14振動造成掘進機清渣裝置損壞。在刀盤13停止破巖時，清渣機械臂組件11開始清渣作業，隔振連接裝置處於剛性支撐工況，滿足清渣機械臂組件11大負荷承載需求。
73.進一步地，作為一種可選的優化方案，掘進機清渣裝置包括滑軌12，滑軌12下方與隔振連接裝置上連接件1連接，上方與主梁14連接，可沿主梁14滑動，可實現對隧道不同位置的碎渣進行清理，提高清渣效率。
74.本發明中掘進機清渣裝置的具體實施例：
75.掘進機清渣裝置的實施例即上述掘進機的實施例中記載的掘進機清渣裝置，此處不再具體說明。
76.最後需要說明的是，以上所述僅為本發明的優選實施例，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細地說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行不需付出創造性勞動地修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。