[发明专利]一种基于分布式主动柱塞的TBM撑靴装置

说明书

本发明公开了一种基于分布式主动柱塞的TBM撑靴装置，其特征在于，包括双作用单出杆液压缸和撑靴机架，所述撑靴机架上设有多个双作用单出杆液压缸和导向套筒，所述导向套筒中设有末端支撑体，所述末端支撑体上设有复位弹簧，末端支撑体与双作用单出杆液压缸之间直接接触，所述双作用单出杆液压缸与液压回路连接。其优点在于，在实现撑靴液压系统撑紧功能的前提下，可以将撑靴油缸的推力通过分布式主动柱塞均匀的加载到围岩内壁，可以有效的避免撑靴机构的应力集中，并提高撑靴机构的最大静摩擦力，对避免撑靴打滑有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种应用于撑靴末端的分布式主动柱塞的TBM撑靴装置，属于应用于盾构机外围岩土支撑的液压控制系统。

背景技术

TBM撑靴装置及其液压系统是一种应用于盾构机外围岩土支撑的液压控制系统，传统TBM撑靴装置依靠外围撑靴铆钉实现与周围岩土的接触，无法实现将撑靴力均布在每个撑靴铆钉上，难以避免集中应力的出现，且撑靴机构的最大静摩擦力不足，现需要设计一种新型的分布式主动柱塞的TBM撑靴装置及其液压系统。

发明内容

基于上述问题，本申请设计了一套新型的分布式主动柱塞的TBM撑靴装置。本系统设有十个均布在撑靴面的主动柱塞，每个主动柱塞均设有复位弹簧，每个主动柱塞基于一个双作用单出杆液压缸驱动，实现主动柱塞的恒力撑紧，避免了集中应力的产生。其技术方案为：

一种基于分布式主动柱塞的TBM撑靴装置，包括撑靴机架，所述撑靴机架上设有多个双作用单出杆液压缸和导向套筒，所述导向套筒中设有末端支撑体，所述末端支撑体上设有复位弹簧，末端支撑体与双作用单出杆液压缸之间直接接触，所述双作用单出杆液压缸与液压回路连接。

优选的，所述导向套筒末端设有台肩，台肩四周均布有螺纹孔，导向套筒内部设有环形凹槽用于安装复位弹簧；末端支撑体末端设有台肩用于限制其轴向位移和安装复位弹簧；复位弹簧设有预压缩量，在双作用单出杆液压缸不工作时，在复位弹簧的回复力作用下末端支撑体处于缩回状态。

优选的，所述液压回路包括油源、油箱、液控单向阀、单向阀和三位四通电磁换向阀，所述油源和油箱分别连接三位四通电磁换向阀的P口和T口，所述三位四通电磁换向阀A口连接液控单向阀的A口，三位四通电磁换向阀B口连接液控单向阀的C口和单向阀的B口，所述液控单向阀的B口与双作用单出杆液压缸的无杆腔连接，单向阀的A口通过安全溢流阀与双作用单出杆液压缸的无杆腔连接，所述单向阀的B口与双作用单出杆液压缸的有杆腔连接；所述双作用单出杆液压缸的无杆腔与液控单向阀之间设有压力传感器。

优选的，所述油源与三位四通电磁换向阀之间设有可变节流阀。

优选的，本设备的恒力撑紧与自锁步骤如下：

当TBM撑靴机构与围岩内壁撑紧后，三位四通电磁换向阀转换至右位，油源内的高压油经可变节流阀流入三位四通电磁换向阀，液压油经三位四通电磁换向阀后流入液控单向阀，液压油经液控单向阀后分别流入压力传感器和双作用单出杆液压缸的无杆腔，在无杆腔内的液压油的作用下，双作用单出杆液压缸做伸出运动，双作用单出杆液压缸有杆腔内的液压油经三位四通电磁换向阀流回油箱，双作用单出杆液压缸的运动通过运动副传递至末端支撑体，末端支撑体做伸出运动，复位弹簧不断压缩，当末端支撑体与周围岩土接触并撑紧后，三位四通电磁换向阀转换至中位，此时液控单向阀处于单向导通状态，双作用单出杆液压缸的无杆腔处于断开状态，双作用单出杆液压缸的无杆腔内的液压油无法流出。

当围岩内壁对双作用单出杆液压缸的作用力过大时，双作用单出杆液压缸无杆腔内的液压油的压力达到安全溢流阀的预设值，双作用单出杆液压缸无杆腔内的液压油经安全溢流阀后流出，安全溢流阀流出的液压油经单向阀流入三位四通电磁换向阀，液压油经三位四通电磁换向阀后流回油箱，实现分布式主动柱塞的TBM撑靴装置恒力撑紧与自锁功能。

优选的，分布式主动柱塞的TBM撑靴装置复位功能步骤如下：