隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤姿態(tài)檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤姿態(tài)檢測裝置。安裝在護(hù)臂套內(nèi)的刀盤盾體軸向的外圓柱面的上左右下分別裝有大球鉸與各自姿態(tài)板構(gòu)成球鉸副；上左右的六個(gè)液壓缸沿軸向分別穿過護(hù)臂套后，其活塞桿分別通過小球鉸與姿態(tài)板鉸接，缸底面分別通過小球鉸與箱體鉸接；下的四個(gè)液壓缸兩個(gè)為一組沿軸向分別穿過護(hù)臂套后，其活塞桿分別通過小球鉸與姿態(tài)板鉸接，缸底面分別通過小球鉸與箱體鉸接。各液壓缸分別連接各自液壓缸控制檢測油路。本發(fā)明通過比例溢流閥可以調(diào)節(jié)液壓缸初始壓緊的壓力，通過定量泵無間斷工作實(shí)現(xiàn)液壓缸的復(fù)位，通過電磁兩位四通換向閥切換進(jìn)出油口，不工作時(shí)，可調(diào)整液壓缸位置；通過壓力和位移傳感器，實(shí)時(shí)檢測姿態(tài)力及位移。
【專利說明】隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤姿態(tài)檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及姿態(tài)檢測裝置，尤其是涉及一種隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤姿態(tài)檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)，是一種高智能化，集機(jī)、電、液、光、計(jì)算機(jī)等的隧道施工重大技術(shù)工程裝備。在發(fā)達(dá)國家，使用隧道掘進(jìn)機(jī)施工已經(jīng)占隧道總量的90%以上。隨著中國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)城市化進(jìn)程不斷加快，中國城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道和鐵路隧道等將需要大量的隧道掘進(jìn)機(jī)。
[0003]隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)不同于其它工程機(jī)械，由于制造工藝復(fù)雜，技術(shù)附加值高，國際只有少數(shù)幾個(gè)國家企業(yè)能生產(chǎn)，且造價(jià)高。目前我國在設(shè)計(jì)能力上沒有大問題，但由于經(jīng)驗(yàn)不足，要提高其性能仍任重道遠(yuǎn)。受限于現(xiàn)有數(shù)學(xué)計(jì)算的局限性，加上隧道巖土工程的復(fù)雜性，物理模擬試驗(yàn)成了研究掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步重要方式。
[0004]隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)在施工過程中，根據(jù)隧道設(shè)計(jì)要求，存在空間方向的轉(zhuǎn)向；為了完成隧道轉(zhuǎn)向的施工，必須主動調(diào)整其姿態(tài)；為了精確控制其姿態(tài)，需要實(shí)時(shí)檢測調(diào)整姿態(tài)的力和其位置，從而保證其姿態(tài)的控制質(zhì)量，進(jìn)而保證隧道掘進(jìn)方向的控制精度和隧道施工質(zhì)量。因此，在隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺的建造過程中，必須開展姿態(tài)調(diào)整控制的研究。為了真實(shí)地模擬并檢測其實(shí)際的轉(zhuǎn)向工況，設(shè)計(jì)了姿態(tài)調(diào)整檢測裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤姿態(tài)檢測裝置，一方面用液壓缸來約束掘進(jìn)機(jī)的姿態(tài)調(diào)整，可以承受較大的姿態(tài)調(diào)整力；分布在護(hù)臂套上左右三向的箱體裝有兩個(gè)成列平行分布的液壓缸，均勻承受受刀盤上左右三向的姿態(tài)調(diào)整力；分布在護(hù)臂套下的箱體裝有四個(gè)液壓缸，它們分兩列平行分布，承受受刀盤向下的姿態(tài)調(diào)整力，還可用作承受掘進(jìn)機(jī)刀盤盾體處的部分重量；另一方面通過比例溢流閥可以調(diào)定液壓缸壓緊刀盤盾體的初始壓力；通過壓力和位移傳感器可以實(shí)時(shí)檢測掘進(jìn)機(jī)調(diào)整姿態(tài)時(shí)的各向的姿態(tài)力及位移。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括十個(gè)結(jié)構(gòu)相同的液壓缸部件，十個(gè)結(jié)構(gòu)相同的液壓缸控制檢測油路部件，四個(gè)大球鉸，四塊姿態(tài)板，護(hù)臂套，刀盤盾體；
安裝在護(hù)臂套內(nèi)的刀盤盾體軸向的外圓柱面上有四個(gè)等分分布的平面，在上、左、右、下的四個(gè)平面上分別裝有第一大球鉸、第二大球鉸、第三大球鉸和第四大球鉸，四個(gè)大球鉸分別與第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板、第三姿態(tài)板和第四姿態(tài)板構(gòu)成球鉸副；
兩個(gè)為一組的六個(gè)液壓缸沿軸向分別穿過護(hù)臂套后，第一液壓缸、第二液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第一小球鉸和活塞桿第二小球鉸與第一姿態(tài)板兩端構(gòu)成球鉸副，第三液壓缸、第四液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第三小球鉸和活塞桿第四小球鉸與第二姿態(tài)板兩端構(gòu)成球鉸副，第四液壓缸、第五液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第五小球鉸和活塞桿第六小球鉸與第三姿態(tài)板兩端構(gòu)成球鉸副；
第一液壓缸、第二液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第一小球鉸和缸體底面第二小球鉸與第一箱體兩端底面構(gòu)成球鉸副，第三液壓缸、第四液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第三小球鉸和缸體底面第四小球鉸與第二箱體底面兩端構(gòu)成球鉸副，第四液壓缸、第五液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第五小球鉸和缸體底面第六小球鉸與第三箱體兩端底面構(gòu)成球鉸副；
兩個(gè)平行分布為一組的四個(gè)液壓缸沿軸向分別穿過護(hù)臂套(2)后，一組平行分布的第七液壓缸、第八液缸的活塞桿分別通過活塞桿第七小球鉸和活塞桿第八小球鉸與第四姿態(tài)板的一端構(gòu)成球鉸副，另一組平行分布的第九液壓缸、第十液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第九小球鉸和活塞桿第十小球鉸與第四姿態(tài)板的另一端構(gòu)成球鉸副；
一組平行分布的第七液壓缸、第八液缸的缸體底面分別通過缸體底面第七小球鉸和缸體底面第七小球鉸與第四箱體一端底面構(gòu)成球鉸副，另一組平行分布的第九液壓缸、第十液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第九小球鉸和活塞缸體第十小球鉸與第四箱體另一端底面構(gòu)成球鉸副；
十個(gè)液壓缸分別與各自的液壓缸控制檢測油路部件連接。
[0007]所述刀盤盾體上的十個(gè)液壓缸沿刀盤盾體兩個(gè)徑向截面對稱分布，即每個(gè)刀盤盾體的一個(gè)徑向截面上、左、右各有一個(gè)液壓缸，下有兩個(gè)平行分布的兩個(gè)液壓缸。
[0008]所述十個(gè)結(jié)構(gòu)相同的液壓缸控制檢測油路部件，均包括油箱、吸油口過濾器、定量泵、壓油過濾器、單向閥、比例溢流閥、電磁兩位四通換向閥、壓力傳感器和位移傳感器；
定量泵的進(jìn)油口經(jīng)吸油口過濾器接油箱，定量泵出油口經(jīng)壓油過濾器和單向閥后分為兩路,一路接比例溢流閥進(jìn)油口，另一路接電磁兩位四通換向閥的T 口，電磁兩位四通換向閥的B 口與液壓缸無桿腔連接，電磁兩位四通換向閥的A 口與液壓缸有桿腔連接，電磁兩位四通換向閥的P 口接油箱，每一個(gè)液壓缸配有壓力傳感器和位移傳感器。
[0009]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明可以模擬掘進(jìn)機(jī)上下左右四向的姿態(tài)約束，承受隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)較大的姿態(tài)調(diào)整力，同時(shí)下向的液壓缸還可以穩(wěn)定支撐隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)的刀盤盾體；通過液壓缸控制檢測油路的比例溢流閥可以調(diào)節(jié)液壓缸初始壓緊的壓力，通過定量泵無間斷工作可以實(shí)現(xiàn)液壓缸的復(fù)位，通過電磁兩位四通換向閥切換進(jìn)出油口，可在裝置不工作時(shí)，可調(diào)整液壓缸位置；通過壓力和位移傳感器，可實(shí)時(shí)檢測掘進(jìn)機(jī)調(diào)整姿態(tài)時(shí)的姿態(tài)力及位移。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)分布左視圖。
[0012]圖3是圖1中A的液壓缸連接放大圖。
[0013]圖4是圖1中B的液壓缸控制檢測油路原理圖。
[0014]圖中:1、箱體，2、護(hù)臂套，3、刀盤盾體，4、姿態(tài)板，5、大球鉸，6、小球鉸，7、液壓缸，
8、位移傳感器，9、單向閥，10、壓油過濾器，11、油箱，12、吸油口過濾器，13、定量泵，14、比例溢流閥，15、電磁兩位四通換向閥，16、壓力傳感器?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0016]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明包括十個(gè)結(jié)構(gòu)相同的液壓缸部件，十個(gè)結(jié)構(gòu)相同的液壓缸控制檢測油路部件，四個(gè)大球鉸5，四塊姿態(tài)板4，護(hù)臂套2，刀盤盾體3，四個(gè)箱體1，十個(gè)液壓缸7，二十個(gè)小球鉸6 ;安裝在護(hù)臂套2內(nèi)的刀盤盾體3軸向的外圓柱面上有四個(gè)等分分布的平面，在上、左、右、下的四個(gè)平面上分別裝有第一大球鉸、第二大球鉸、第三大球鉸和第四大球鉸，四個(gè)大球鉸分別與第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板、第三姿態(tài)板和第四姿態(tài)板構(gòu)成球鉸副。
[0017]兩個(gè)為一組的六個(gè)液壓缸沿軸向分別穿過護(hù)臂套2后，第一液壓缸、第二液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第一小球鉸和活塞桿第二小球鉸與第一姿態(tài)板兩端構(gòu)成球鉸副，第三液壓缸、第四液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第三小球鉸和活塞桿第四小球鉸與第二姿態(tài)板兩端構(gòu)成球鉸副，第四液壓缸、第五液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第五小球鉸和活塞桿第六小球鉸與第三姿態(tài)板兩端構(gòu)成球鉸副。
[0018]第一液壓缸、第二液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第一小球鉸和缸體底面第二小球鉸與第一箱體兩端底面構(gòu)成球鉸副，第三液壓缸、第四液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第三小球鉸和缸體底面第四小球鉸與第二箱體底面兩端構(gòu)成球鉸副，第四液壓缸、第五液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第五小球鉸和缸體底面第六小球鉸與第三箱體兩端底面構(gòu)成球鉸副。
[0019]兩個(gè)平行分布為一組的四個(gè)液壓缸沿軸向分別穿過護(hù)臂套2后，一組平行分布的第七液壓缸、第八液缸的活塞桿分別通過活塞桿第七小球鉸和活塞桿第八小球鉸與第四姿態(tài)板的一端構(gòu)成球鉸副，另一組平行分布的第九液壓缸、第十液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第九小球鉸和活塞桿第十小球鉸與第四姿態(tài)板的另一端構(gòu)成球鉸副。
[0020]一組平行分布的第七液壓缸、第八液缸的缸體底面分別通過缸體底面第七小球鉸和缸體底面第七小球鉸與第四箱體一端底面構(gòu)成球鉸副，另一組平行分布的第九液壓缸、第十液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第九小球鉸和活塞缸體第十小球鉸與第四箱體另一端底面構(gòu)成球鉸副。
[0021]十個(gè)液壓缸分別與各自的液壓缸控制檢測油路部件連接。
[0022]如圖4所示，所述刀盤盾體3上的十個(gè)液壓缸沿刀盤盾體3兩個(gè)徑向截面對稱分布，即每個(gè)刀盤盾體3的一個(gè)徑向截面上、左、右各有一個(gè)液壓缸，下有兩個(gè)平行分布的兩個(gè)液壓缸。所述十個(gè)結(jié)構(gòu)相同的液壓缸控制檢測油路部件，均包括油箱11、吸油口過濾器
12、定量泵13、壓油過濾器10、單向閥9、比例溢流閥14、電磁兩位四通換向閥15、壓力傳感器16和位移傳感器8 ;定量泵13的進(jìn)油口經(jīng)吸油口過濾器12接油箱11，定量泵13出油口經(jīng)壓油過濾器10和單向閥9后分為兩路，一路接比例溢流閥14進(jìn)油口，另一路接電磁兩位四通換向閥15的T 口，電磁兩位四通換向閥15的B 口與液壓缸7無桿腔連接，電磁兩位四通換向閥15的A 口與液壓缸7有桿腔連接，電磁兩位四通換向閥15的P 口接油箱，每一個(gè)液壓缸配有壓力傳感器16和位移傳感器8。
[0023]分布在護(hù)臂套2上、左、右三向的箱體裝有兩個(gè)液壓缸，可模擬掘進(jìn)機(jī)的向上、左、右三向調(diào)姿態(tài)時(shí)的約束；分布在護(hù)臂套2下向的箱體裝有四個(gè)液壓缸，可模擬掘進(jìn)機(jī)的下向調(diào)姿態(tài)時(shí)的約束，同時(shí)也可用作承受掘進(jìn)機(jī)刀盤盾體處的部分重量；且上、左、右、下的液壓缸在周向是處于同一個(gè)截面上。
[0024]定量泵13 —直處于工作狀態(tài)，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)回到直線工作時(shí)可實(shí)現(xiàn)液壓缸7的復(fù)位；電磁兩位四通換向閥15切換進(jìn)出油口，可在裝置不工作時(shí)，調(diào)整液壓缸位置。
[0025]壓力傳感器8裝在液壓缸無桿腔進(jìn)油口，位移傳感器16裝在液壓缸活塞處，通過壓力傳感器8和位移傳感器16，可實(shí)時(shí)檢測掘進(jìn)機(jī)調(diào)整姿態(tài)時(shí)的姿態(tài)力及位移。
[0026]本發(fā)明的工作原理如下:
將機(jī)械部件按照圖1、圖2的關(guān)系安裝后，液壓缸控制檢測油路按圖4連接后；啟動定量泵13工作，電磁兩位四通換向閥15處于斷電工位，此時(shí)液壓缸7無桿腔進(jìn)油，直至壓緊刀盤盾體3，通過所選定的比例溢流閥14控制液壓缸7的無桿腔內(nèi)油壓，達(dá)到所設(shè)定的初始壓緊壓力后比例溢流閥開始溢流，并保持該壓力；當(dāng)掘進(jìn)機(jī)調(diào)整姿態(tài)時(shí)，刀盤盾體3動作，通過大球鉸5使所調(diào)方向上的姿態(tài)板4受壓，姿態(tài)板4通過小球鉸6將壓力傳到液壓缸7，球鉸可以保證液壓缸7受力為軸向力，實(shí)現(xiàn)了通過液壓缸7來承受掘進(jìn)機(jī)刀盤姿態(tài)調(diào)整方向上的調(diào)整力；液壓缸7受力瞬間無桿腔內(nèi)壓力上升，通過壓力傳感器16可以測得此時(shí)的無桿腔內(nèi)油壓，通過位移傳感器8可以測得上下左右各向液壓缸的位移，再通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算，就可實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測掘進(jìn)機(jī)調(diào)整姿態(tài)時(shí)的姿態(tài)力及位移；當(dāng)掘進(jìn)機(jī)恢復(fù)到直向工作時(shí)，刀盤盾體3回到中間位置，定量泵13繼續(xù)供油，液壓缸7可回復(fù)到初始壓緊位置，液壓缸內(nèi)壓力可恢復(fù)到初始壓力。當(dāng)裝置不處于工作狀態(tài)是，可以通過給電磁兩位四通換向閥15通電，切換到有桿腔進(jìn)油，可調(diào)定液壓缸位置。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤姿態(tài)檢測裝置，其特征在于:包括十個(gè)結(jié)構(gòu)相同的液壓缸部件，十個(gè)結(jié)構(gòu)相同的液壓缸控制檢測油路部件，四個(gè)大球鉸，四塊姿態(tài)板，護(hù)臂套(2)，刀盤盾體(3);安裝在護(hù)臂套(2)內(nèi)的刀盤盾體(3)軸向的外圓柱面上有四個(gè)等分分布的平面，在上、左、右、下的四個(gè)平面上分別裝有第一大球鉸、第二大球鉸、第三大球鉸和第四大球鉸，四個(gè)大球鉸分別與第一姿態(tài)板、第二姿態(tài)板、第三姿態(tài)板和第四姿態(tài)板構(gòu)成球鉸副； 兩個(gè)為一組的六個(gè)液壓缸沿軸向分別穿過護(hù)臂套(2)后，第一液壓缸、第二液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第一小球鉸和活塞桿第二小球鉸與第一姿態(tài)板兩端構(gòu)成球鉸副，第三液壓缸、第四液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第三小球鉸和活塞桿第四小球鉸與第二姿態(tài)板兩端構(gòu)成球鉸副，第四液壓缸、第五液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第五小球鉸和活塞桿第六小球鉸與第三姿態(tài)板兩端構(gòu)成球鉸副；第一液壓缸、第二液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第一小球鉸和缸體底面第二小球鉸與第一箱體兩端底面構(gòu)成球鉸副，第三液壓缸、第四液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第三小球鉸和缸體底面第四小球鉸與第二箱體底面兩端構(gòu)成球鉸副，第四液壓缸、第五液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第五小球鉸和缸體底面第六小球鉸與第三箱體兩端底面構(gòu)成球鉸副； 兩個(gè)平行分布為一組的四個(gè)液壓缸沿軸向分別穿過護(hù)臂套(2)后，一組平行分布的第七液壓缸、第八液缸的活塞桿分別通過活塞桿第七小球鉸和活塞桿第八小球鉸與第四姿態(tài)板的一端構(gòu)成球鉸副，另一組平行分布的第九液壓缸、第十液壓缸的活塞桿分別通過活塞桿第九小球鉸和活塞桿第十小球鉸與第四姿態(tài)板的另一端構(gòu)成球鉸副；一組平行分布的第七液壓缸、第八液缸的缸體底面分別通過缸體底面第七小球鉸和缸體底面第七小球鉸與第四箱體一端底面構(gòu)成球鉸副，另一組平行分布的第九液壓缸、第十液壓缸的缸體底面分別通過缸體底面第九小球鉸和活塞缸體第十小球鉸與第四箱體另一端底面構(gòu)成球鉸副； 十個(gè)液壓缸分別與各自的液壓缸控制檢測油路部件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤姿態(tài)檢測裝置，其特征在于:所述刀盤盾體(3)上的十個(gè)液壓缸沿刀盤盾體(3)兩個(gè)徑向截面對稱分布，即每個(gè)刀盤盾體(3)的一個(gè)徑向截面上、左、右各有一個(gè)液壓缸，下有兩個(gè)平行分布的兩個(gè)液壓缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤姿態(tài)檢測裝置，其特征在于:所述十個(gè)結(jié)構(gòu)相同的液壓缸控制檢測油路部件，均包括油箱(11)、吸油口過濾器(12)、定量泵(13)、壓油過濾器(10)、單向閥(9)、比例溢流閥(14)、電磁兩位四通換向閥(15)、壓力傳感器(16)和位移傳感器(8)； 定量泵(13)的進(jìn)油口經(jīng)吸油口過濾器(12)接油箱(11)，定量泵(13)出油口經(jīng)壓油過濾器(10)和單向閥(9)后分為兩路，一路接比例溢流閥(14)進(jìn)油口，另一路接電磁兩位四通換向閥(15)的T 口，電磁兩位四通換向閥(15)的B 口與液壓缸(7)無桿腔連接，電磁兩位四通換向閥(15)的A 口與液壓缸(7)有桿腔連接，電磁兩位四通換向閥(15)的P 口接油箱，每一個(gè)液壓缸配有壓力傳感器(16)和位移傳感器(8)。
【文檔編號】G01M99/00GK104036683SQ201410212236
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】龔國芳, 饒?jiān)埔? 張振, 張千里, 吳偉強(qiáng), 劉統(tǒng), 楊華勇 申請人:浙江大學(xué)