一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置及其使用方法，包括TBM钻头主体，所述TBM钻头主体的一端安装有安装架，且安装架底部远离TBM钻头主体的一端铰接有铰接架，所述铰接架的顶部铰接有TBM撑架，所述TBM撑架底部靠近安装架一端的两侧对称安装有第四液压杆，且两组第四液压杆的输出端安装有相互配合的第二撑靴。本发明通过调节限位组件、角度传感器、L型支架和滚动轮的配合使用，通过四组第一液压杆配合第三撑靴和第三液压杆，让安装架以第三液压杆为轴心转动，直到调节限位组件限制安装架无法继续转动，且再配合角度传感器、L型支架和滚动轮，可以精确了解到安装架的转动角度，也就可以让整个TBM能够精确的调整前进方向。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道掘进机技术领域，具体为一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置及其使用方法。

背景技术

TBM即全断面隧道掘进机，它分为敞开式隧道掘进机和护盾式隧道掘进机，掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中应用正在迅猛增长。

当前的TBM在使用过程中，可能会出现前进方向偏移的情况，而目前TBM往往只设置有两组推进油缸和撑靴，虽然可以实现TBM的稳定前进，但是无法稳定带动整个TBM倒退移动，从而不便于该TBM对前进方向的纠正；且当前TBM在对前进方向进行纠正时，往往需要多种精确电器组件相互配合，无法通过简单的构件实现整个TBM前端角度的精确调整；同时当前的TBM无法在调整前进方向时，进一步提高整个TBM稳定性，从而无法保证TBM的正常施工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的相关问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置，包括TBM钻头主体，所述TBM钻头主体的一端安装有安装架，且安装架底部远离TBM钻头主体的一端铰接有铰接架，所述铰接架的顶部铰接有TBM撑架，所述TBM撑架底部靠近安装架一端的两侧对称安装有第四液压杆，且两组第四液压杆的输出端安装有相互配合的第二撑靴，所述安装架底部靠近TBM钻头主体一端的中间位置处安装有轴承，所述轴承的内侧安装有第三液压杆，且第三液压杆的输出端安装有第三撑靴，所述TBM撑架顶部靠近安装架的一端设置有调节限位组件，所述安装架的底部设置有纠正组件，所述TBM撑架顶部靠近安装架一端的一侧安装有L型支架，且L型支架的内顶部安装有与调节限位组件相互配合的滚动轮，所述L型支架的顶部安装有与滚动轮相互配合的角度传感器。

优选的，所述调节限位组件包括弧形滑槽、限位架、限位板、齿条、伺服电机、齿轮和弧形滑块，所述TBM撑架顶部靠近安装架的一端开设有弧形滑槽，且弧形滑槽的内部设置有弧形滑块，所述弧形滑块的顶部安装有限位架，所述安装架靠近TBM撑架的一端安装有与限位架相互配合的限位板，所述限位架远离安装架一端的底部设置有齿条，所述TBM撑架顶部靠近安装架一端的一侧安装有伺服电机，且伺服电机的输出端安装有与齿条相互啮合的齿轮。

优选的，所述纠正组件包括第一液压杆、第二液压杆、滑动块、第一撑靴、固定座和滑动槽，所述安装架底部的中间位置处开设有滑动槽，且滑动槽的内部设置有两组滑动块，两组所述滑动块的底部安装有固定座，所述固定座的两侧对称安装有第二液压杆，且第二液压杆的输出端安装有第一撑靴，同一侧两组所述第一撑靴相互远离一端的中间位置处对称铰接有第一液压杆，四组所述第一液压杆的输出端分别与安装架两侧的两端铰接。

优选的，所述TBM撑架底部靠近安装架的一端开设有辅助滑槽，且辅助滑槽的内部设置有辅助滑块，所述铰接架顶部靠近TBM撑架的一端与辅助滑块的底部铰接。

优选的，所述限位板的两侧设置有防撞板，所述限位架的内两侧对称设置有与防撞板相互配合的橡胶垫。

优选的，所述安装架两侧靠近TBM钻头主体的一端对称安装有扶梯，且扶梯呈弧形结构。

优选的，两组所述第二撑靴共同组成半圆形结构，所述纠正组件、第二撑靴和第三撑靴的外侧皆设置有耐磨层。

优选的，所述第一液压杆的一端通过两组铰接件与第一撑靴的一端铰接，所述第一液压杆的另一端通过两组交接件与安装架的一侧铰接。

优选的，所述安装架顶部的两侧对称安装有防护栏，且防护栏的顶部设置有防滑套。

优选的，一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置的使用方法，使用方法如下：

一、当需要控制整个TBM前进时，先通过TBM主控台控制两组靠近TBM钻头主体一端的第二液压杆伸长，直到与之相连的两组第一撑靴抵在隧道的内侧，接着控制两组第一液压杆同步伸长，从而推动整个TBM前进，而滑动块在滑动槽的内部滑动；

二、在该TBM前进方向出现偏移后，可以通过控制远离TBM钻头主体的两组第二液压杆伸长，而另两组第二液压杆缩短，直到位于TBM后端的两组第一撑靴抵在隧道内侧，之后控制与其相连的两组第一液压杆伸长，从而迫使整个TBM在隧道内部后退；

三、当TBM钻头主体退回到合适位置后，控制第三液压杆伸长，直到第三撑靴的底部抵在隧道的内底部，同时控制两组第四液压杆伸长，直到两组第二撑靴的底部抵在隧道的内底部，再控制伺服电机转动，利用齿条和齿轮的配合带动，使得限位架向TBM的一侧移动，对限位板移动位置进行限制之后再控制一侧一组第一液压杆缩短，而另一侧对应的第一液压杆伸长，使得TBM钻头主体和安装架以第三液压杆为轴心转动固定的角度，而限位架对限位板位置进行限制，也就让TBM钻头主体和安装架精确调整角度后重新面向正确的前进方向；

四、在限位板以第三液压杆为轴心转动时，限位板带动滚动轮转动，而角度传感器记录滚动轮转动的角度，并将滚动轮转动的角度传输给TBM主控台进行分析，通过TBM主控台了解TBM钻头主体和安装架转动的实际角度。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置及其使用方法，具备以下有益效果：

1、本发明通过安装架和纠正组件的配合使用，利用四组第一液压杆、第二液压杆和第一撑靴的相互配合，既可以带动整个TBM稳定的前进，也能在TBM前进方向出现错误时，能够带动整个TBM稳定的倒退，从而便于整个TBM后续对前进方向的纠正，大大提高了整个TBM的使用效果。

2、本发明通过安装架、调节限位组件、TBM撑架、铰接架、第三撑靴、第三液压杆、轴承、角度传感器、L型支架和滚动轮的配合使用，先利用调节限位组件对安装架转动的角度进行精确限制，之后在通过四组第一液压杆配合第三撑靴和第三液压杆，开始让安装架以第三液压杆为轴心转动，直到调节限位组件限制安装架无法再继续转动，且再配合角度传感器、L型支架和滚动轮，可以精确了解到安装架的转动角度，也就可以让整个TBM能够精确的调整前进方向。

3、本发明通过TBM钻头主体、安装架、纠正组件、调节限位组件、TBM撑架、第二撑靴、铰接架、第三撑靴、第三液压杆、轴承、第四液压杆、角度传感器、L型支架和滚动轮的配合使用，在对TBM钻头主体和安装架的前进方向进行纠正的过程中，可以利用纠正组件极大地提高整个TBM在隧道内前进或后退的稳定性，而在安装架转动时，利用第二撑靴和第四液压杆的配合可以进一步提高TBM撑架的稳定性，从而保证了整个TBM的正常施工。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的主视剖视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的俯视剖视图；

图5为本发明TBM撑架的俯视图；

图6为本发明限位架的立体示意图；

图7为本发明图2的A处放大图。

图中：1、TBM钻头主体；2、安装架；3、纠正组件；301、第一液压杆；302、第二液压杆；303、滑动块；304、第一撑靴；305、固定座；306、滑动槽；4、调节限位组件；401、弧形滑槽；402、限位架；403、限位板；404、齿条；405、伺服电机；406、齿轮；407、弧形滑块；5、TBM撑架；6、第二撑靴；7、铰接架；8、第三撑靴；9、第三液压杆；10、轴承；11、第四液压杆；12、角度传感器；13、L型支架；14、滚动轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置，包括TBM钻头主体1，TBM钻头主体1的一端安装有安装架2，且安装架2底部远离TBM钻头主体1的一端铰接有铰接架7，铰接架7的顶部铰接有TBM撑架5，TBM撑架5底部靠近安装架2一端的两侧对称安装有第四液压杆11，且两组第四液压杆11的输出端安装有相互配合的第二撑靴6，安装架2底部靠近TBM钻头主体1一端的中间位置处安装有轴承10，轴承10的内侧安装有第三液压杆9，且第三液压杆9的输出端安装有第三撑靴8，TBM撑架5顶部靠近安装架2的一端设置有调节限位组件4，安装架2的底部设置有纠正组件3，TBM撑架5顶部靠近安装架2一端的一侧安装有L型支架13，且L型支架13的内顶部安装有与调节限位组件4相互配合的滚动轮14，L型支架13的顶部安装有与滚动轮14相互配合的角度传感器12。

作为本实施例的优选方案：调节限位组件4包括弧形滑槽401、限位架402、限位板403、齿条404、伺服电机405、齿轮406和弧形滑块407，TBM撑架5顶部靠近安装架2的一端开设有弧形滑槽401，且弧形滑槽401的内部设置有弧形滑块407，弧形滑块407的顶部安装有限位架402，安装架2靠近TBM撑架5的一端安装有与限位架402相互配合的限位板403，限位架402远离安装架2一端的底部设置有齿条404，TBM撑架5顶部靠近安装架2一端的一侧安装有伺服电机405，且伺服电机405的输出端安装有与齿条404相互啮合的齿轮406，在安装架2以第三液压杆9为轴心转动角度时，可以对安装架2的转动角度进行限制。

作为本实施例的优选方案：纠正组件3包括第一液压杆301、第二液压杆302、滑动块303、第一撑靴304、固定座305和滑动槽306，安装架2底部的中间位置处开设有滑动槽306，且滑动槽306的内部设置有两组滑动块303，两组滑动块303的底部安装有固定座305，固定座305的两侧对称安装有第二液压杆302，且第二液压杆302的输出端安装有第一撑靴304，同一侧两组第一撑靴304相互远离一端的中间位置处对称铰接有第一液压杆301，四组第一液压杆301的输出端分别与安装架2两侧的两端铰接，既可以推动整个TBM稳定前进，也能带动整个TBM稳定后退，同时可以让TBM钻头主体1和安装架2可以稳定的调整前进角度。

作为本实施例的优选方案：TBM撑架5底部靠近安装架2的一端开设有辅助滑槽，且辅助滑槽的内部设置有辅助滑块，铰接架7顶部靠近TBM撑架5的一端与辅助滑块的底部铰接，便于在安装架2转动时，可以不影响安装架2和TBM撑架5的连接。

作为本实施例的优选方案：限位板403的两侧设置有防撞板，限位架402的内两侧对称设置有与防撞板相互配合的橡胶垫，避免限位板403转动的过程中与限位架402内侧发生碰撞损伤。

作为本实施例的优选方案：安装架2两侧靠近TBM钻头主体1的一端对称安装有扶梯，且扶梯呈弧形结构，便于操作人员从隧道内底部登上安装架2的顶部。

实施例二

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置，包括TBM钻头主体1，TBM钻头主体1的一端安装有安装架2，且安装架2底部远离TBM钻头主体1的一端铰接有铰接架7，铰接架7的顶部铰接有TBM撑架5，TBM撑架5底部靠近安装架2一端的两侧对称安装有第四液压杆11，且两组第四液压杆11的输出端安装有相互配合的第二撑靴6，安装架2底部靠近TBM钻头主体1一端的中间位置处安装有轴承10，轴承10的内侧安装有第三液压杆9，且第三液压杆9的输出端安装有第三撑靴8，TBM撑架5顶部靠近安装架2的一端设置有调节限位组件4，安装架2的底部设置有纠正组件3，TBM撑架5顶部靠近安装架2一端的一侧安装有L型支架13，且L型支架13的内顶部安装有与调节限位组件4相互配合的滚动轮14，L型支架13的顶部安装有与滚动轮14相互配合的角度传感器12。

作为本实施例的优选方案：调节限位组件4包括弧形滑槽401、限位架402、限位板403、齿条404、伺服电机405、齿轮406和弧形滑块407，TBM撑架5顶部靠近安装架2的一端开设有弧形滑槽401，且弧形滑槽401的内部设置有弧形滑块407，弧形滑块407的顶部安装有限位架402，安装架2靠近TBM撑架5的一端安装有与限位架402相互配合的限位板403，限位架402远离安装架2一端的底部设置有齿条404，TBM撑架5顶部靠近安装架2一端的一侧安装有伺服电机405，且伺服电机405的输出端安装有与齿条404相互啮合的齿轮406，在安装架2以第三液压杆9为轴心转动角度时，可以对安装架2的转动角度进行限制。

作为本实施例的优选方案：纠正组件3包括第一液压杆301、第二液压杆302、滑动块303、第一撑靴304、固定座305和滑动槽306，安装架2底部的中间位置处开设有滑动槽306，且滑动槽306的内部设置有两组滑动块303，两组滑动块303的底部安装有固定座305，固定座305的两侧对称安装有第二液压杆302，且第二液压杆302的输出端安装有第一撑靴304，同一侧两组第一撑靴304相互远离一端的中间位置处对称铰接有第一液压杆301，四组第一液压杆301的输出端分别与安装架2两侧的两端铰接，既可以推动整个TBM稳定前进，也能带动整个TBM稳定后退，同时可以让TBM钻头主体1和安装架2可以稳定的调整前进角度。

作为本实施例的优选方案：TBM撑架5底部靠近安装架2的一端开设有辅助滑槽，且辅助滑槽的内部设置有辅助滑块，铰接架7顶部靠近TBM撑架5的一端与辅助滑块的底部铰接，便于在安装架2转动时，可以不影响安装架2和TBM撑架5的连接。

作为本实施例的优选方案：限位板403的两侧设置有防撞板，限位架402的内两侧对称设置有与防撞板相互配合的橡胶垫，避免限位板403转动的过程中与限位架402内侧发生碰撞损伤。

作为本实施例的优选方案：安装架2两侧靠近TBM钻头主体1的一端对称安装有扶梯，且扶梯呈弧形结构，便于操作人员从隧道内底部登上安装架2的顶部。

作为本实施例的优选方案：两组第二撑靴6共同组成半圆形结构，纠正组件3、第二撑靴6和第三撑靴8的外侧皆设置有耐磨层，有助于配合隧道的内侧提高整个TBM的稳定性。

作为本实施例的优选方案：第一液压杆301的一端通过两组铰接件与第一撑靴304的一端铰接，第一液压杆301的另一端通过两组交接件与安装架2的一侧铰接，有助于第一液压杆301在伸缩过程中其两端的连接更加灵活，避免影响到第一液压杆301的正常伸缩。

作为本实施例的优选方案：安装架2顶部的两侧对称安装有防护栏，且防护栏的顶部设置有防滑套，避免位于安装架2顶部的操作人员从安装架2的顶部意外摔落。

作为本实施例的优选方案：一种用于TBM前进方向偏移的纠正装置的使用方法，使用方法如下：

一、当需要控制整个TBM前进时，先通过TBM主控台控制两组靠近TBM钻头主体1一端的第二液压杆302伸长，直到与之相连的两组第一撑靴304抵在隧道的内侧，接着控制两组第一液压杆301同步伸长，从而推动整个TBM前进，而滑动块303在滑动槽306的内部滑动；

二、在该TBM前进方向出现偏移后，可以通过控制远离TBM钻头主体1的两组第二液压杆302伸长，而另两组第二液压杆302缩短，直到位于TBM后端的两组第一撑靴304抵在隧道内侧，之后控制与其相连的两组第一液压杆301伸长，从而迫使整个TBM在隧道内部后退；

三、当TBM钻头主体1退回到合适位置后，控制第三液压杆9伸长，直到第三撑靴8的底部抵在隧道的内底部，同时控制两组第四液压杆11伸长，直到两组第二撑靴6的底部抵在隧道的内底部，再控制伺服电机405转动，利用齿条404和齿轮406的配合带动，使得限位架402向TBM的一侧移动，对限位板403移动位置进行限制之后再控制一侧一组第一液压杆301缩短，而另一侧对应的第一液压杆301伸长，使得TBM钻头主体1和安装架2以第三液压杆9为轴心转动固定的角度，而限位架402对限位板403位置进行限制，也就让TBM钻头主体1和安装架2精确调整角度后重新面向正确的前进方向；

四、在限位板403以第三液压杆9为轴心转动时，限位板403带动滚动轮14转动，而角度传感器12记录滚动轮14转动的角度，并将滚动轮14转动的角度传输给TBM主控台进行分析，通过TBM主控台了解TBM钻头主体1和安装架2转动的实际角度。

工作原理：使用前将装置接通电源，当需要控制整个TBM前进时，先通过TBM主控台控制两组靠近TBM钻头主体1一端的第二液压杆302伸长，直到与之相连的两组第一撑靴304抵在隧道的内侧，接着控制两组第一液压杆301同步伸长，从而推动整个TBM前进，而滑动块303在滑动槽306的内部滑动，而在整个TBM前进方向出现偏移后，先通过控制远离TBM钻头主体1的两组第二液压杆302伸长，而另外两组第二液压杆302缩短，直到位于TBM后端的两组第一撑靴304抵在隧道内侧，之后控制与其相连的两组第一液压杆301伸长，从而迫使整个TBM在隧道内部后退；当TBM钻头主体1退回到合适位置后，再控制第三液压杆9伸长，直到第三撑靴8的底部抵在隧道的内底部，从而将安装架2支撑起来，同时控制两组第四液压杆11伸长，直到两组第二撑靴6的底部抵在隧道的内底部，也就将TBM撑架5支撑起来，保证TBM撑架5的稳定性，然后控制伺服电机405转动，利用齿条404和齿轮406的配合带动，使得限位架402向TBM的一侧移动，对限位板403移动位置进行限制之后再控制一侧一组第一液压杆301缩短，而另一侧对应的第一液压杆301伸长，使得TBM钻头主体1和安装架2以第三液压杆9为轴心转动固定的角度，而限位架402对限位板403位置进行限制，也就让TBM钻头主体1和安装架2精确调整角度后重新面向正确的前进方向；而在限位板403以第三液压杆9为轴心转动时，限位板403带动滚动轮14转动，利用角度传感器12记录滚动轮14转动的角度，并将滚动轮14转动的角度传输给TBM主控台进行分析，通过TBM主控台了解TBM钻头主体1和安装架2转动的实际角度，从而保证了TBM钻头主体1的前进方向的准确性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。