主梁式TBM撑靴自动回正装置及主梁式TBM的制作方法

本实用新型属于全断面硬岩隧道掘进机技术领域，具体涉及一种主梁式TBM撑靴自动回正装置及主梁式TBM。

背景技术：

TBM是全断面硬岩隧道掘进机的简称，是隧道开挖的专用设备。根据TBM的工作原理和结构形式，TBM包括护盾式TBM、主梁式TBM、凯式TBM等。本实用新型主要是针对主梁式TBM撑靴实施的。主梁式TBM推进支撑包括主梁、撑靴、鞍架、推进油缸、撑靴油缸等部分。撑靴作为主梁式TBM的关键部分，主要功能是在掘进时候撑紧洞壁，并为TBM向前掘进提供推力。为了适应TBM不同姿态和不规则洞壁，撑靴和撑靴油缸采用球面副连接。当撑靴油缸收回时，重力作用以及外界的轻微干扰都会使撑靴有绕球头转动的趋势，当油缸再次伸出时，撑靴外弧面就无法同时接触洞壁，从而导致侧向支撑力不稳定，撑靴无法有效与洞壁贴合。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种结构设计合理、紧凑，能够有效解决撑靴倾斜的问题，并便于进行维护和维修的主梁式TBM撑靴自动回正装置及主梁式TBM。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种主梁式TBM撑靴自动回正装置，所述撑靴通过球面副连接设置在撑靴油缸的活塞杆端部，所述撑靴自动回正装置包括呈圆周均布布设在球面副四周的至少3个自回正组件，所述自回正组件包括稳定油缸、传动连杆和平衡销轴，所述稳定油缸和传动连杆均枢接设置在撑靴上，所述平衡销轴匹配滑动设置在撑靴上；所述传动连杆的其中一端与稳定油缸的活塞杆枢接，传动连杆的另一端与平衡销轴的内端部相对应，平衡销轴的外端部与撑靴油缸的活塞杆端部相对应。

所述撑靴自动回正装置包括3~6个自回正组件。

所述传动连杆中部通过连杆支撑座枢接设置在撑靴上，所述稳定油缸通过油缸支撑座枢接设置在撑靴上。

所述球面副包括设置在撑靴上的球头和设置在撑靴油缸活塞杆端部的双球面啮合端头，所述平衡销轴的外端部与双球面啮合端头匹配对应。

所述平衡销轴通过销轴轴套滑动设置在撑靴上。

所述稳定油缸匹配枢接在撑靴的内撑板外侧。

一种主梁式TBM，包括撑靴和撑靴自动回正装置，所述撑靴自动回正装置为上述任一所述主梁式TBM撑靴自动回正装置。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本实用新型结构设计合理、紧凑，其通过多个自回正组件的设置，能够实现对撑靴的自动回正，从而保障撑靴油缸在回缩时，不受外界条件的干扰，避免倾斜或转动，同时保障撑靴油缸伸出时，撑靴外弧面与洞壁贴合对应接触，提高支撑的稳定性，防止发生偏移或产生较大的侧向作用力，避免造成油缸活塞的侧向弯曲；提高整个设备的稳定性；本实用新型的稳定油缸设置在内撑板外侧，便于观察维护和维修，提高可操作性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中A-A向结构示意图。

图3为撑靴倾斜的状态结构示意图。

图4为图3中的局部放大结构视图。

图中序号：1为撑靴、2为撑靴油缸、3为稳定油缸、4为传动连杆、5为平衡销轴、6为连杆支撑座、7为油缸支撑座、8为球头、9为双球面啮合端头、10为销轴轴套。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

参见图1-图4，本实用新型一种主梁式TBM撑靴自动回正装置，撑靴1通过球面副连接设置在撑靴油缸2的活塞杆端部。撑靴自动回正装置包括呈圆周均布布设在球面副四周的至少3个自回正组件，所述自回正组件包括稳定油缸3、传动连杆4和平衡销轴5，所述稳定油缸3和传动连杆4均枢接设置在撑靴1上，所述平衡销轴5匹配滑动设置在撑靴1上；所述传动连杆4的其中一端与稳定油缸3的活塞杆枢接，传动连杆4的另一端与平衡销轴5的内端部相对应，平衡销轴5的外端部与撑靴油缸2的活塞杆端部相对应。

在本实施例中，撑靴自动回正装置中设置4个自回正组件，为了便于安装和固定，传动连杆4中部通过连杆支撑座6枢接设置在撑靴1上，稳定油缸3通过油缸支撑座7枢接设置在撑靴1内撑板外侧，平衡销轴5通过销轴轴套10滑动设置在撑靴1上。

在优选的实施方式中，其球面副包括设置在撑靴上的球头8和设置在撑靴油缸活塞杆端部的双球面啮合端头9，所述平衡销轴5的外端部与双球面啮合端头9匹配对应。

此外，本实用新型还提供了一种主梁式TBM，包括撑靴1和撑靴自动回正装置，所述撑靴自动回正装置为上述任一实施方式中的主梁式TBM撑靴自动回正装置。

本申请中，主梁式TBM撑靴自动回正装置的工作原理是：正常状态下，稳定油缸完全伸出，四个平衡销轴都受到了传动连杆传递的压力，并抵住双球面啮合端头。当撑靴发生倾斜时，如图3和图4所示，下部平衡销轴离开双球面，上侧平衡销轴受到挤压，沿销轴轴套向外滑动，并把力传递到稳定油缸。此时，只有上部销轴与双球面接触，并在稳定油缸的作用力下，撑靴逐步回正，直到销轴都与双球面啮合端头接触受力。当撑靴发生水平方向的倾斜时，回正原理同上。

本实用新型结构设计合理、紧凑，其通过多个自回正组件的设置，能够实现对撑靴的自动回正，从而保障撑靴油缸在回缩时，不受外界条件的干扰，避免倾斜或转动，同时保障撑靴油缸伸出时，撑靴外弧面与洞壁贴合对应接触，提高支撑的稳定性，防止发生偏移或产生较大的侧向作用力，避免造成油缸活塞的侧向弯曲；提高整个设备的稳定性；本实用新型的稳定油缸设置在内撑板外侧，便于观察维护和维修，提高可操作性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。