一种盾构机壳体的校正工装及校正盾构机壳体的方法与流程

本发明涉及盾构机领域，特别涉及一种盾构机壳体的校正工装及校正盾构机壳体的方法。

背景技术：

盾构机壳体是盾构机工作的关键部件，盾构机壳体沿其轴向从前到后分为前盾、中盾和后盾三段，这三段盾构机壳体都是筒状结构，且前盾和中盾通过多个推进油缸连接，多个推进油缸用于提供给盾构机向前的掘进力，中盾和后盾通过多个铰接油缸连接，用于盾构机转向。盾构机工作时，其主要工作过程为前盾的前方的刀盘挖掘，待挖掘一段距离后，后盾铺设管片，管片围成隧道，用于支撑土体。

为保证推进油缸及铰接油缸的工作能够顺利进行，并且减少盾构机壳体在工作时的摩擦阻力，盾构机壳体需要满足：前盾、中盾和后盾的圆柱度不超过±4mm的要求，且三段盾构机壳体之间的直径段差均不超过±3mm的要求，否则会加快推进油缸及铰接油缸在使用工程中的磨损速度，同时影响盾构机工作效率。前盾、中盾和后盾在分别滚制成型后都需多次校圆，最后一次为精细校圆，在精细校圆过程中需准确测量前盾、中盾和后盾的内径，并对前盾、中盾和后盾进行校正使其满足要求。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的校正盾构机壳体的方法为：先测量盾构机壳体的直径，根据直径的尺寸通过火焰校正的方法对盾构机壳体进行校正。但是，在测量盾构机壳体的内径时，常用的方法为采用尺测量盾构机壳体，选择测量到的最大直径作为盾构机壳体的直径，该方法虽然简便，但是因盾构机壳体的尺寸较大，大多为6m以上，这使得测量的盾构机壳体的直径存在较大的误差，由于测量误差较大，使得盾构机壳体不能被准确校圆，从而不利于盾构机的顺利工作。

技术实现要素：

为了解决现有技术中盾构机壳体校圆不准确的问题，本发明实施例提供了一种盾构机壳体的校正工装及校正方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种盾构机壳体的校正工装，适用于盾构机壳体的精细校正，所述盾构机壳体的校正工装包括：支撑组件和校正组件，所述支撑组件包括：基准柱和基准座，所述基准柱的第一端安装在所述基准座上，且所述基准柱的轴线与所述基准座的中心线重合，所述基准柱的外壁上沿所述基准柱的径向方向开设有多个安装孔。

所述校正组件包括：第一基准环、第二基准环、定位组件、多个支撑杆和多个调节支撑杆，所述第一基准环与所述第二基准环同心布置，且所述第一基准环的外环直径小于所述第二基准环的内环直径，每个所述支撑杆的第一端均固定在所述第一基准环上，每个所述支撑杆的第二端均固定在所述第二基准环上，且所述支撑杆的轴线与所述第二基准环的半径重合，所述定位组件插装在所述安装孔内，所述第一基准环套装在所述基准柱的外壁上且通过所述定位组件支撑，所述定位组件插装在对应的所述安装孔上并支撑所述第一基准环，多个所述调节支撑杆分别沿所述第二基准环的圆周方向活动安装在所述第二基准环上，所述调节支撑杆的第一端围成圆形，所述圆形的半径与所述盾构机壳体的内壁半径相同，且所述调节支撑杆被配置为沿所述盾构机壳体的径向方向支撑在所述盾构机壳体的内壁上。

具体地，所述调节支撑杆包括螺栓，所述第二基准环上对应每个所述调节支撑杆的位置分别设置有安装板，所述安装板上开设有与所述螺栓相配合的螺栓孔，所述螺栓通过所述螺栓孔安装在所述安装板上。

具体地，所述支撑杆上沿所述支撑杆的轴线方向设置有定位线。

具体地，所述第一基准环包括：第一基准板、第二基准板和基准套筒，所述第一基准板和所述第二基准板均为圆环形，且所述第一基准板和所述第二基准板分别套设在所述基准套筒的两端，所述支撑杆的第一端装夹固定在所述第一基准板和所述第二基准板之间。

具体地，所述基准柱与所述基准座之间固定有加强筋。

具体地，所述基准座为圆形座，所述基准柱为圆柱型，且所述基准座的中心线与所述基准柱的轴线重合，所述基准柱的第二端的圆心上设置有定位点。

另一方面，本发明提供了一种采用上述校正工装校正盾构机壳体的方法，所述方法包括：

测量所述盾构机壳体沿所述盾构机壳体的外壁的周长。

在工作台上绘制出基准圆的轮廓线，所述基准圆的周长与所述盾构机壳体的外壁的周长相同，并标记出所述基准圆的圆心。

将所述盾构机壳体的外壁对应所述基准圆的轮廓线布置。

将所述校正工装的基准柱与所述基准圆的圆心对齐，并使多个所述调节支撑杆的第二端分别沿所述盾构机壳体的径向方向支撑在所述盾构机壳体的内壁上。

沿所述支撑杆的轴向方向测量所述盾构机壳体的内圆半径。

若所述盾构机壳体的内圆半径处于设定数值范围外，则根据测得的所述盾构机壳体的内圆半径判断所述盾构机壳体上待校正的部位，通过所述调节支撑杆支撑所述盾构机壳体进行校正。

具体地，所述将所述校正工装的基准柱与所述基准圆的圆心对齐，包括：

测量所述基准座的直径，以所述基准圆的圆心为中心绘制出与所述基准座的外轮廓形状相同的基准座轮廓线，将所述基准座按照所述基准座轮廓线布置，使所述基准圆的圆心与所述盾构机壳体的校正工装对齐。

具体地，所述沿所述支撑杆的轴向方向测量所述盾构机壳体的内圆半径，包括：沿所述支撑杆的轴向方向，测量所述支撑杆的第一端到所述盾构机壳体的内壁的距离a，所述盾构机壳体的内圆半径d＝a+b，其中，b为所述第一基准环的半径。

具体地，校正所述盾构机壳体的方法还包括：通过火焰校正法对所述盾构机壳体进行校正，若待校正的部位向所述盾构机壳体的内部凹陷，则在所述火焰校正时通过所述调节支撑杆将凹陷的部位顶出；若待校正的部位向所述盾构机壳体的外部突出，则所述火焰校正时通过所述调节支撑杆支撑在所述盾构机壳体的内壁上，向突出的部位施加外力。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的盾构机壳体的校正工装，在测量时，调整调节支撑杆相对于第二基准环的位置，从而使校正工装能够适应不同更多尺寸的盾构机壳体，同时，使调节支撑杆支撑在盾构机壳体的内壁上，在测量盾构机壳体的内圆半径时，由基准柱的圆心沿着支撑杆测量到盾构机壳体的内壁，从而可准确获得盾构机壳体的内圆半径，进而提高了盾构机壳体的精细校圆的准确性，同时，在校正时，通过校正工装的调节支撑杆支撑盾构机壳体进行校正，确保了校正后的盾构机壳体的圆柱度能够满足要求。本发明实施例提供的盾构机壳体的校正方法，该方法通过绘制基准圆并标记出基准圆的圆心的方法可准确地确定盾构机壳体的圆心，配合盾构机壳体的校正工装可以准确地获得盾构机壳体的内圆半径，从而提高了盾构机壳体的精细校圆的准确性，同时，在校正时，通过校正工装的调节支撑杆支撑盾构机壳体进行校正，确保了校正后的盾构机壳体的圆柱度能够满足要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的盾构机壳体的校正工装的主视结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的支撑组件的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的盾构机壳体的校正工装的俯视结构示意图；

图4是图3的b-b向结构示意图；

图5是图3的a-a向结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的校正盾构机壳体的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例一提供了一种盾构机壳体的校正工装，适用于盾构机壳体a的精细校正，其中，盾构机壳体在滚至成型后需要进行粗加工，再进行精加工，精细校正指的是在精加工过程中的最后一次校圆，盾构机壳体a包括前盾、中盾和后盾。图1为本发明实施例提供的盾构机壳体的校正工装的结构示意图。如图1所示，该盾构机壳体的校正工装包括：支撑组件1和校正组件4。图2为本发明实施例一提供的支撑组件的结构示意图。如图2所示，支撑组件1包括：基准柱2和基准座3，基准柱2的第一端2a安装在基准座3上，且基准柱2的轴线与基准座3的中心线重合，基准柱2的外壁上沿基准柱2的轴向方向设有多个安装孔2b，每个安装孔2b沿基准柱2的径向开设在基准柱2上。

图3为本发明实施例一提供的盾构机壳体的校正工装的俯视结构示意图。如图3所示，校正组件4包括：第一基准环5、第二基准环6、定位组件8、多个支撑杆7和多个调节支撑杆9，第一基准环5与第二基准环6同心布置，且第一基准环5的外环直径小于第二基准环6的内环直径，每个支撑杆7的第一端7a均固定在第一基准环5上，每个支撑杆7的第二端7b均固定在第二基准环6上，且支撑杆7的轴线与第二基准环6的半径重合，定位组件8插装在安装孔2b内，第一基准环5套装在基准柱2的外壁上且通过定位组件8支撑。图4为本发明实施例一提供的调节支撑杆与第二基准环配合的结构示意图。如图4所示，多个调节支撑杆9分别沿第二基准环6的圆周方向活动安装在第二基准环6上，多个调节支撑杆9的第一端9a围成圆形，调节支撑杆9的第一端9a为从第二基准环6向第二基准环6的圆环之外伸出的一端，圆形的半径与盾构机壳体a的内壁半径相同，且调节支撑杆9被配置为沿盾构机壳体a的径向方向支撑在盾构机壳体a的内壁上。

在本实施例中，可以采用多个校正组件4同时工作，多个校正组件4沿基准柱2的轴向间隔分布，从而保证盾构机壳体a的多个截面的测量基准一致，在本实施例中，相邻的两个校正组件4的间隔为1000mm～1200mm。

在本实施例中，支撑杆7可以为8个，且8个支撑杆7均匀间隔布置，相邻两个支撑杆7之间的夹角为45度。多个支撑杆7能够满足使用者多方向测量的要求。

具体地，调节支撑杆9可以包括螺栓，第二基准环6上对应每个调节支撑杆9的位置分别设置有安装板10，安装板10上开设有与螺栓相配合的螺栓孔10a，螺栓通过螺栓孔10a安装在安装板10上，安装板10的长度方向与调节支撑杆9的轴线垂直布置。螺栓能够通过螺栓孔10a在安装板10上移动，从而调整调节支撑杆9第一端9a围成的圆形大小，从而适应不同尺寸的盾构机壳体。

参见图3，支撑杆7上沿支撑杆7的轴线方向设置有定位线7b。定位线7b能够帮助使用者准确的通过支撑杆7测量盾构机壳体a的内圆半径。

具体地，调节支撑杆9可以为八个，并沿第二基准环6的圆周方向均匀布置在第二基准环6上，且调节支撑杆9的轴线可以与支撑杆7的轴线重合。布置八个调节支撑杆9能够保证盾构机壳体a的圆度更小。调节支撑杆9也可以为16个，调节支撑杆9还可以布置在相邻的两个调节支撑杆9之间。增加调节支撑杆9的数量，能够保证校正的准确性。

具体地，图5为本发明实施例一提供的第一基准环5的截面图。如图5所示，第一基准环5包括：第一基准板5a、第二基准板5b和基准套筒5c(见图1)，第一基准板5a和第二基准板5b均为圆环形，且第一基准板5a和第二基准板5b分别套设在基准套筒5c的两端，支撑杆7的第一端固定在第一基准板5a和第二基准板5b之间。支撑杆7夹装固定在第一基准板5a和第二基准板5b之间，并采用焊接的方式进行固定，这样能够保证支撑杆7的安装更稳固。在本实施例中，支撑杆7的截面可以为矩形。

具体地，基准柱2与基准座3之间固定有加强筋11。该加强筋11能够保证基准柱2与基准座3的连接更稳固，该加强筋11的设置数量可根据盾构机壳体的校正工装的受力情况而定。

具体地，基准座3可以为圆形座，基准柱2为圆柱型，且基准座3的中心线与基准柱2的轴线重合，基准柱2的第二端的圆心上设置有定位点12。设置定位点12能够帮助使用者准确地找到盾构机壳体a的圆心(基准柱2的圆心与盾构机壳体a的圆心同心布置)，准确地找到盾构机壳体a的圆心并通过圆心测量盾构机壳体a的内圆半径，从而能够准确获得盾构机壳体a的内圆半径尺寸。

在其它实施例中，该基准座3还可以为正三角形、正方形、正六边形或正八边形等方便绘制的结构。

下面简单介绍一下本发明实施例一提供的盾构机壳体的校正工装的使用方法：

沿支撑杆7的轴向方向，测量支撑杆7的第一端7a到盾构机壳体a的内壁的距离a，盾构机壳体a的内圆半径d＝a+b，其中，b为第一基准环5的半径，计算后得到d；

判断d值是否符合要求，若符合要求，则再通过测量确定需要校正的部位，若待校正的部位向盾构机壳体a的内部凹陷，则可通过调节支撑杆9将凹陷的部位顶出，若凹陷严重，则可以先将调节支撑杆9缩回，在进行火焰校正时，使调节支撑杆9伸出，用于作为校正过程中的外力；若待校正的部位向盾构机壳体a的外部突出，则可通过调节支撑杆9支撑在盾构机壳体a的内壁上，向突出的部位施加外力，实现盾构机壳体a的精细校正。

本发明实施例提供的盾构机壳体的校正工装，在测量时，调整调节支撑杆相对于第二基准环的位置，从而使校正工装能够适应不同更多尺寸的盾构机壳体，同时，使调节支撑杆支撑在盾构机壳体的内壁上，在测量盾构机壳体的内圆半径时，由基准柱的圆心沿着支撑杆测量到盾构机壳体的内壁，从而可准确获得盾构机壳体的内圆半径，进而提高了盾构机壳体的精细校圆的准确性，同时，在校正时，通过调节支撑杆支撑盾构机壳体进行校正，确保了校正后的盾构机壳体的圆柱度能够满足要求。

实施例二

本发明实施例二提供了一种采用如实施例一提供的校正工装校正盾构机壳体的方法。图6为本发明实施例提供的校正盾构机壳体的方法的流程图。如图6所示，该方法包括：

步骤1：测量盾构机壳体沿盾构机壳体的外壁的周长。在具体测量时，可以在盾构机壳体a的不同位置进行多次测量，取测量结果的平均值，从而能够较为准确的获得盾构机壳体a的外壁的周长。

步骤2：在工作台上绘制出基准圆的轮廓线，基准圆的周长与盾构机壳体的外壁的周长相同，并标记出基准圆的圆心。基准圆及其圆心均可以绘制在支撑盾构机壳体a的支撑平台b上，基准圆及其圆心可作为布置盾构机壳体a和校正工装的基准。在本实施例中，工作台可以为放置盾构机壳体的操作台，此外，工作台上可以铺设便于绘制轮廓线的纸张。

步骤3：将盾构机壳体的外壁对应基准圆的轮廓线布置。

步骤4：将校正工装的基准柱与基准圆的圆心对齐，并使多个调节支撑杆的第二端分别沿盾构机壳体的径向方向支撑在盾构机壳体的内壁上。

具体地，该步骤还包括将盾构机壳体的校正工装的基准柱与基准圆的圆心对齐，包括：

测量基准座的直径，以基准圆的圆心为中心绘制出与基准座3的外轮廓形状相同的基准座轮廓线，将基准座按照基准座轮廓线布置，使基准圆的圆心与盾构机壳体的校正工装对齐。

步骤5：沿支撑杆的轴向方向测量盾构机壳体的内圆半径。

具体地，测量盾构机壳体a的内圆半径的方法包括：沿支撑杆7的轴向方向，测量支撑杆7的第一端7a到盾构机壳体a的内壁的距离a，盾构机壳体a的内圆半径d＝a+b，其中，b为第一基准环5的半径。

步骤6：若盾构机壳体的内圆半径处于设定数值范围外，则根据测得的盾构机壳体的内圆半径判断盾构机壳体上待校正的部位，通过调节支撑杆支撑盾构机壳体进行校正。在本实施例中，设定数值范围为：前盾、中盾和后盾的圆柱度不超过±4mm，且前盾、中盾和后盾中任意两个壳体之间的直径段差不超过±3mm。

具体地，校正盾构机壳体的方法还包括：通过火焰校正法对盾构机壳体a进行校正。其中，在采用火焰校正法对盾构机壳体a进行校正时，向盾构机壳体a的内壁加热，若待校正的部位向盾构机壳体a的内部凹陷，则可通过调节支撑杆9将凹陷的部位顶出，若凹陷严重，则可以先将调节支撑杆9缩回，在进行火焰校正时，使调节支撑杆9伸出，用于作为校正过程中的外力；若待校正的部位向盾构机壳体a的外部突出，则可通过调节支撑杆9支撑在盾构机壳体a的内壁上，向突出的部位施加外力，实现盾构机壳体a的精细校正。

本发明实施例提供的校正盾构机壳体的方法，该方法通过绘制基准圆并标记出基准圆的圆心的方法可准确确定盾构机壳体的圆心，配合盾构机壳体的校正工装可以准确获得盾构机壳体的内圆半径，从而提高了盾构机壳体的精细校圆的准确性，同时，在校正时，通过调节支撑杆支撑盾构机壳体进行校正，确保了校正后的盾构机壳体的圆柱度能够满足要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。