一種矩形盾構管片安裝的製造方法
2023-05-28 09:36:01
一種矩形盾構管片安裝的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種矩形盾構管片安裝機，由立柱套筒升降機構、蝸輪蝸杆旋轉機構、橫臂伸縮機構和拼裝頭機構組成，立柱套筒升降機構由立柱、立柱套筒和立柱驅動機構組成，蝸輪蝸杆旋轉機構由迴轉支撐、蝸輪蝸杆液壓馬達和蝸輪蝸杆迴轉減速器依次連接組成，橫臂伸縮機構與立柱套筒升降機構的結構類似。橫臂、橫臂套筒和橫臂驅動機構組成，拼裝頭機構由調整油缸、頂緊油缸、偏轉油缸、旋轉軸、偏轉座、掛耳、移動座、滑移導軌、軸向滑移油缸和底座組成，本發明使用時通過管片安裝機和盾構機的配合，可以實現對矩形隧道的管片安裝。本發明的自由度高，可以實現靈活的管片安裝；通過和盾構機的配合，可以實現對矩形隧道的管片安裝；整個機構的結構簡單，性能可靠，具有較強的實用性和較高的經濟性。
【專利說明】一種矩形盾構管片安裝機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種管片安裝機，特別涉及一種矩形盾構管片安裝機。
【背景技術】
[0002]在我國，盾構掘進機憑藉著其優秀的地面沉降控制、高開挖效率和廣泛的底層適應能力，在地鐵、大直徑隧道、地下管路等施工中得到了廣泛的應用。
[0003]管片安裝機是盾構掘進機的重要組成部件，主要負責隧道管片的安裝和拆卸。盾構機向前推進一段距離後，管片安裝機立即開始工作，將管片及時拼裝成隧道襯砌，管片安裝機的性能直接影響到隧道成型質量及工程施工的進度。現有技術雖然可以實現管片旋轉角度和位置的要求，但由於其與管片連接的轉動平臺僅可以實現兩個運動:繞隧道徑向水平方向及繞隧道徑向鉛垂方向的轉動，其餘的運動都是通過大行程的油缸和驅動裝置來實現的。顯然，其轉動平臺的運動並不靈活，即在管片旋轉到預定角度後對於管片的姿態調整方面存在局限，對於隧道的成型質量會有一定的影響。
[0004]此外，現有的管片安裝機大多適用於拱形的隧道，適用範圍有限。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服現有管片安裝機的不足，提出了一種矩形盾構管片安裝機。
[0006]本發明提出的矩形盾構管片安裝機，由立柱套筒升降機構、蝸輪蝸杆旋轉機構、橫臂伸縮機構和拼裝頭機構組成，其中:
立柱套筒升降機構由立柱、立柱套筒和立柱驅動機構組成，立柱套筒套於立柱外，立柱驅動機構位於立柱套筒兩側；立柱由四塊直立的鋼板焊接而成框架結構，其兩端密封，通過焊接固定於盾構機的盾尾上；兩塊處於對立面的鋼板外側的中央位置，通過螺栓聯接，分別設有第一齒條和第二齒條，立柱套筒是由兩塊鋼板折彎後，拼焊而成；立柱驅動機構由立柱液壓馬達和立柱迴轉減速器組成，立柱迴轉減速器兩側分別設有兩組齒輪，立柱液壓馬達的輸出軸通過立柱迴轉減速器與立柱迴轉減速器兩側的齒輪聯接，通過同步驅動兩組齒輪的旋轉，使所述兩組齒輪與立柱外側上的兩根齒條嚙合；立柱套筒與立柱之間設有TMC尼龍板，所述TMC尼龍板位於立柱的四個面的長邊邊沿，起導向作用，同時提供限位摩擦，從而實現立柱套筒與立柱之間的升降運動；
蝸輪蝸杆旋轉機構由迴轉支撐、蝸輪蝸杆液壓馬達和蝸輪蝸杆迴轉減速器依次連接組成，迴轉支撐的兩個安裝面分別與立柱套筒和橫臂套筒的法蘭面通過螺栓聯接；蝸輪蝸杆液壓馬達通過驅動蝸輪蝸杆迴轉減速器帶動迴轉支撐，從而實現橫臂套筒與立柱之間的相對旋轉；
橫臂伸縮機構與立柱套筒升降機構的結構類似。橫臂、橫臂套筒和橫臂驅動機構組成，橫臂套筒套於橫臂外，橫臂驅動機構位於橫臂套筒兩側；橫臂由四塊直立的鋼板焊接而成框架結構，其兩端密封，通過焊接固定於盾構機的盾尾上；兩塊處於對立面的鋼板外側的中央位置，通過螺栓聯接，分別設有第一齒條和第二齒條，橫臂套筒是由兩塊鋼板折彎後，拼焊而成；橫臂驅動機構由橫臂液壓馬達和橫臂迴轉減速器組成，橫臂迴轉減速器兩側分別設有兩組齒輪，橫臂液壓馬達的輸出軸通過橫臂迴轉減速器與橫臂迴轉減速器兩側的齒輪聯接，通過同步驅動兩組齒輪的旋轉，使所述兩組齒輪與橫臂外側上的兩根齒條嚙合；橫臂套筒與橫臂之間設有TMC尼龍板，所述TMC尼龍板位於橫臂的四個面的長邊邊沿，起導向作用，同時提供限位摩擦，從而實現套筒與橫臂之間的伸縮運動；
拼裝頭機構由調整油缸、頂緊油缸、偏轉油缸、旋轉軸、偏轉座、掛耳、移動座、滑移導軌、軸向滑移油缸和底座組成，底座通過螺栓聯接於橫臂的一端；調整油缸為4個，分別位於偏轉座的四個端角，通過螺栓連接在偏轉座上，用於管片的調整安裝；頂緊油缸為2個，排列在偏轉座的兩側中間，通過螺栓連接在偏轉座上，用於頂緊管片；偏轉座與移動座之間通過旋轉軸聯接，偏轉油缸為2個，偏轉油缸的兩端分別通過螺栓聯接於偏轉座和移動座上，用於實現偏轉座繞旋轉軸的±3.5°的旋轉運動；旋轉軸上焊接有掛耳，用於抓取管片；底座中安裝有一對軸向滑移油缸和一對滑移導軌，分別通過法蘭聯接固定於底座上，其中軸向滑移油缸為雙向油缸，油缸缸體和滑移導軌穿過移動座，油缸缸體與移動座通過法蘭聯接為一體，可以實現移動座沿滑移導軌方向的雙嚮往復軸向滑移，在移動座滑移過程中，頂緊油缸、調整油缸、偏轉油缸、旋轉軸和偏轉座等隨移動座一起，整體同步滑移。
[0007]本發明使用時通過管片安裝機和盾構機的配合，可以實現對矩形隧道的管片安裝。
[0008]本發明具有如下幾大優點:
(1)管片安裝機的自由度高，可以實現靈活的管片安裝；
(2)通過和盾構機的配合，可以實現對矩形隧道的管片安裝；
(3)整個機構的結構簡單，性能可靠，具有較強的實用性和較高的經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為矩形盾構管片安裝機的整體布局主視圖；
圖2為矩形盾構管片安裝機的整體布局左視圖；
圖3為矩形盾構管片安裝機的立柱套筒升降機構主視圖；
圖4為矩形盾構管片安裝機的立柱套筒升降機構左視圖；
圖5為矩形盾構管片安裝機的蝸輪蝸杆旋轉機構主視圖；
圖6為矩形盾構管片安裝機的橫臂伸縮機構主視圖；
圖7為矩形盾構管片安裝機的拼裝頭機構主視圖；
圖8為矩形盾構管片安裝機的作業布局圖。
[0010]圖中標號:1為立柱套筒升降機構、2為蝸輪蝸杆旋轉機構、3為橫臂伸縮機構、4為拼裝頭機構、5為立柱、6為立柱套筒、7為立柱驅動機構、8為立柱液壓馬達、9為立柱迴轉減速器、10為蝸輪蝸杆液壓馬達、11為蝸輪蝸杆迴轉減速器、12為迴轉支承、13為橫臂、14為橫臂套筒、15為橫臂驅動機構、16為橫臂液壓馬達、17為橫臂迴轉減速器、18為底座、19為調整油缸、20為頂緊油缸、21為偏轉油缸、22為旋轉軸、23為偏轉座、24為掛耳、25為移動座、26為滑移導軌、27為軸向滑移油缸、28為左側管片安裝機、29為管片、30為右側管片安裝機。【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和具體的實施例來對本發明作進一步的闡述。
[0012]實施例1:如圖所示，矩形盾構管片安裝機由立柱套筒升降機構1、蝸輪蝸杆旋轉機構2、橫臂伸縮機構3和拼裝頭機構4組成。
[0013]立柱套筒升降機構I由立柱5、立柱套筒6和立柱驅動機構7組成，其中:立柱由四塊直立的鋼板焊接而成，兩端密封，通過焊接固定在盾構機的盾尾上。兩塊處於對立面的鋼板外側的中央位置，通過螺栓聯接，分別設有第一齒條和第二齒條，立柱套筒6是由兩塊鋼板折彎後，拼焊而成。立柱驅動機構7由立柱液壓馬達8和立柱迴轉減速器9組成，立柱驅動機構7分別位於立柱套筒6的兩側，立柱液壓馬達8的輸出軸通過立柱迴轉減速器9與齒輪聯接，通過同步驅動兩側齒輪的旋轉，與立柱5上位於兩側的齒條嚙合。立柱套筒6與立柱5之間設有TMC尼龍板，位於每個立柱面的長邊邊沿，起導向作用，同時提供平面摩擦。從而實現立柱套筒6與立柱5之間的升降運動。
[0014]蝸輪蝸杆旋轉機構2由蝸輪蝸杆液壓馬達10、蝸輪蝸杆迴轉減速器11和迴轉支承12組成。迴轉支承12的兩個安裝面分別與立柱套筒6和橫臂套筒14的法蘭面，通過螺栓聯接。蝸輪蝸杆液壓馬達10通過驅動蝸輪蝸杆迴轉減速器11帶動迴轉支承12，從而實現橫臂套筒14與立柱5之間的相對360°旋轉。
[0015]橫臂伸縮機構3與立柱套筒升降機構I的結構類似，由橫臂13、橫臂套筒14和橫臂驅動機構15組成，其中橫臂13由四塊橫向放置的鋼板焊接而成，兩端密封，其中一端與拼裝頭機構4聯接。其中兩塊處於對立面的鋼板中央，分別通過螺栓聯接有一根齒條。橫臂套筒14是由兩塊鋼板折彎後，拼焊而成。橫臂驅動機構15由橫臂液壓馬達16和橫臂迴轉減速器17組成，橫臂驅動機構15分別位於橫臂套筒14的兩側，橫臂液壓馬達16的輸出軸通過橫臂迴轉減速器17與齒輪聯接，通過同步驅動兩側齒輪的旋轉，與橫臂13上位於兩側的齒條哨合。橫臂套筒14與橫臂13之間設有TMC尼龍板,位於每個橫臂面的長邊邊沿，起導向作用，同時提供平面摩擦。從而實現橫臂套筒14與橫臂13之間的伸縮運動。
[0016]拼裝頭機構4由調整油缸19、頂緊油缸20、偏轉油缸21、旋轉軸22、偏轉座23、掛耳24、移動座25、滑移導軌26、軸向滑移油缸27和底座18組成，通過螺栓聯接於橫臂13的一端。其中，調整油缸19的數量為4個，分別位於偏轉座23的四個端角，通過螺栓連接在偏轉座23上，用於管片的調整安裝。頂緊油缸20的數量為2個，排列在偏轉座23的兩側中間，通過螺栓連接在偏轉座23上，用於頂緊管片。偏轉座23與移動座25之間通過旋轉軸22聯接。偏轉油缸21的數量為2個，偏轉油缸21的兩端分別通過螺栓聯接於偏轉座23和移動座25上，用於實現偏轉座23繞旋轉軸22的±3.5°的旋轉運動。旋轉軸22上焊接有掛耳24，用於抓取管片。在底座18中安裝有一對軸向滑移油缸27和一對滑移導軌26，分別通過法蘭聯接固定在底座18上。其中軸向滑移油缸27為雙向油缸，油缸缸體和滑移導軌26穿過移動座25，油缸缸體與移動座25通過法蘭聯接為一體，可以實現移動座25沿滑移導軌26方向的雙嚮往復軸向滑移，滑移距離為±500 mm。在移動座25滑移過程中，調整油缸19、頂緊油缸20、偏轉油缸21、旋轉軸22和偏轉座23等隨移動座25 —起，整體同步滑移。
[0017]本發明的工作過程具體如下: 拼裝頭機構4先用掛耳24抓取管片，然後通過調整油缸19、頂緊油缸20、軸向滑移油缸27和偏轉油缸21的相互配合，對管片進行安裝。根據安裝位置的不同，橫臂伸縮機構3可以相對於立柱套筒升降機構I自由升降、伸縮和旋轉。跟隨盾構機的移動，可以實現對矩形隧道的管片安裝。
[0018]在實際的矩形隧道管片安裝作業中，可以根據隧道的尺寸，靈活布置多臺矩形盾構管片安裝機並排放置，同時作業，從而快速高效地完成矩形隧道的管片安裝作業。如圖8所示的矩形盾構管片安裝機的作業布局圖，兩臺管片安裝機在隧道內並排放置，需要將管片鋪滿整個隧道的四周。管片29由左側管片、右側管片、頂部管片和底部管片四大部分組成。左側管片安裝機28負責安裝左側管片，右側管片安裝機30負責安裝右側管片，頂部管片和底部管片由左側管片安裝機28和右側管片安裝機30協同作業，共同完成安裝。
[0019]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
[0020]本發明給出的一種矩形盾構管片安裝機，結構簡單，性能可靠，具有較強的實用性和較高的經濟性。
【權利要求】
1.一種矩形盾構管片安裝機，由立柱套筒升降機構、蝸輪蝸杆旋轉機構、橫臂伸縮機構和拼裝頭機構組成，其特徵在於: 立柱套筒升降機構由立柱、立柱套筒和立柱驅動機構組成，立柱套筒套於立柱外，立柱驅動機構位於立柱套筒兩側；立柱由四塊直立的鋼板焊接而成框架結構，其兩端密封，通過焊接固定於盾構機的盾尾上；兩塊處於對立面的鋼板外側的中央位置，通過螺栓聯接，分別設有第一齒條和第二齒條，立柱套筒是由兩塊鋼板折彎後，拼焊而成；立柱驅動機構由立柱液壓馬達和立柱迴轉減速器組成，立柱迴轉減速器兩側分別設有兩組齒輪，立柱液壓馬達的輸出軸通過立柱迴轉減速器與立柱迴轉減速器兩側的齒輪聯接，通過同步驅動兩組齒輪的旋轉，使所述兩組齒輪與立柱外側上的兩根齒條嚙合；立柱套筒與立柱之間設有TMC尼龍板，所述TMC尼龍板位於立柱的四個面的長邊邊沿，起導向作用，同時提供限位摩擦，從而實現立柱套筒與立柱之間的升降運動； 蝸輪蝸杆旋轉機構由迴轉支撐、蝸輪蝸杆液壓馬達和蝸輪蝸杆迴轉減速器依次連接組成，迴轉支撐的兩個安裝面分別與立柱套筒和橫臂套筒的法蘭面通過螺栓聯接；蝸輪蝸杆液壓馬達通過驅動蝸輪蝸杆迴轉減速器帶動迴轉支撐，從而實現橫臂套筒與立柱之間的相對旋轉； 橫臂伸縮機構與立柱套筒升降機構的結構類似，由橫臂、橫臂套筒和橫臂驅動機構組成，橫臂套筒套於橫臂外，橫臂驅動機構位於橫臂套筒兩側；橫臂由四塊直立的鋼板焊接而成框架結構，其兩端密封，通過焊接固定於盾構機的盾尾上；兩塊處於對立面的鋼板中央，通過螺栓聯接有第一齒條，兩塊對立面的鋼板外側分別設有第二齒條，橫臂套筒是由兩塊鋼板折彎後，拼焊而成；橫臂驅動機構由橫臂液壓馬達和橫臂迴轉減速器組成，橫臂迴轉減速器兩側分別設有兩組齒輪，橫臂液壓馬達的輸出軸通過橫臂迴轉減速器與橫臂迴轉減速器兩側的齒輪聯接，通過同步驅動兩組齒輪的旋轉，使所述兩組齒輪與橫臂外側上的第二齒條嚙合；橫臂套筒與橫臂之間設有TMC尼龍板，所述TMC尼龍板位於橫臂的四個面的長邊邊沿，起導向作用，同時提供限位摩擦，從而實現套筒與橫臂之間的伸縮運動； 拼裝頭機構由調整油缸、頂緊油缸、偏轉油缸、旋轉軸、偏轉座、掛耳、移動座、滑移導軌、軸向滑移油缸和底座組成，底座通過螺栓聯接於橫臂的一端；調整油缸為4個，分別位於偏轉座的四個端角，通過螺栓連接在偏轉座上，用於管片的調整安裝；頂緊油缸為2個，排列在偏轉座的兩側中間，通過螺栓連接在偏轉座上，用於頂緊管片；偏轉座與移動座之間通過旋轉軸聯接，偏轉油缸為2個，偏轉油缸的兩端分別通過螺栓聯接於偏轉座和移動座上，用於實現偏轉座繞旋轉軸的±3.5°的旋轉運動；旋轉軸上焊接有掛耳，用於抓取管片；底座中安裝有一對軸向滑移油缸和一對滑移導軌，分別通過法蘭聯接固定於底座上，其中軸向滑移油缸為雙向油缸，油缸缸體和滑移導軌穿過移動座，油缸缸體與移動座通過法蘭聯接為一體，可以實現移動座沿滑移導軌方向的雙嚮往復軸向滑移，在移動座滑移過程中，頂緊油缸、調整油缸、偏轉油缸、旋轉軸和偏轉座隨移動座一起，整體同步滑移。
【文檔編號】E21D9/06GK104033156SQ201410244255
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】卞永明, 蔣佳, 李安虎, 劉廣軍, 方曉駿 申請人:同濟大學