專利名稱：一種鉸接式盾體防扭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于隧道工程施工的盾構(gòu)機(jī)，更具體地涉及用于盾構(gòu)機(jī)的鉸接式盾體防扭裝置。
背景技術(shù)：
近年來，盾構(gòu)施工以其對地面和地下環(huán)境影響小、掘進(jìn)速度快、地表沉降小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于地下隧道的建設(shè)。在隧道線路設(shè)計(jì)中往往會(huì)存 在曲線段，這對盾構(gòu)機(jī)的性能提出了更高的要求。鉸接式盾體的靈敏度高，能適應(yīng)較小的隧道轉(zhuǎn)彎半徑，因此被越來越多的應(yīng)用到盾構(gòu)設(shè)計(jì)中。圖I顯示了一種現(xiàn)有技術(shù)中的鉸接式盾體的結(jié)構(gòu)。如圖所示，在中盾I上焊接有中盾鉸接座2，而在盾尾5上焊接有盾尾鉸接座4。中盾鉸接座2和盾尾鉸接座4通過鉸接油缸3相連。通常，沿盾體的圓周布置了多個(gè)鉸接油缸3，從而能以合適的作用力拖動(dòng)盾尾5 iu 進(jìn)。圖2顯示了在轉(zhuǎn)彎時(shí)中盾I相對盾尾5的狀態(tài)圖。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)沿直線段行進(jìn)時(shí)，鉸接油缸3處于鎖死狀態(tài)。因此，各個(gè)鉸接油缸的行程相同。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)通過曲線段時(shí)，鉸接油缸3的進(jìn)出油口閥門打開，各個(gè)鉸接油缸的行程發(fā)生變化，從而通過各個(gè)鉸接油缸3的行程差來實(shí)現(xiàn)中盾I相對于盾尾5的轉(zhuǎn)彎。如圖所示，中盾I與盾尾5的軸線形成了夾角α。由于刀盤旋轉(zhuǎn)反力矩的存在，中盾I和盾尾5之間存在相互轉(zhuǎn)動(dòng)。這種相互轉(zhuǎn)動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致鉸接油缸3無法正常工作，甚至損壞鉸接油缸3，從而使得盾尾5不能正常前進(jìn)，影響盾構(gòu)機(jī)的正常掘進(jìn)。因此，為了防止中盾I和盾尾5之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)，需要設(shè)置防扭裝置。圖3顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的防扭裝置，其為分體焊接式結(jié)構(gòu)。如圖所示，在中盾I的中盾后支撐環(huán)板6上焊接了防扭架7。該防扭架7的自由端由位于其兩側(cè)的一對擋板8限定。擋板8通常需在工地現(xiàn)場組裝時(shí)，根據(jù)防扭架7的位置來定位，并焊接在盾尾連接環(huán)9上。由于擋板8限制了防扭架7的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對中盾I和盾尾5之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)的抑制。因此，這種防扭裝置能夠防止中盾I和盾尾5之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，這種現(xiàn)有的防扭裝置存在以下缺點(diǎn)。首先，防扭架7直接焊接在中盾后支撐環(huán)板6上，與中盾I形成為一體，導(dǎo)致拆裝不方便。另外，防扭架7和擋板8占用了鉸接油缸3的安裝位置，導(dǎo)致鉸接油缸3的數(shù)量減少，使得對盾尾5的拖拉力不足。此外，擋板8通常為厚度60mm以上的鋼板，并且需要在現(xiàn)場組裝時(shí)焊接。這便很容易引起盾尾連接環(huán)9的變形，導(dǎo)致盾尾5失圓。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上問題，本發(fā)明旨在提出一種新型的鉸接式盾體的防扭裝置，其能夠在有效地防止盾體之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)解決上述不足。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于鉸接式盾體的防扭裝置。其中，鉸接式盾體包括通過絞接油缸彼此相連的中盾和盾尾。中盾包括中盾后支撐環(huán)板、中盾支撐環(huán)和安裝在中盾后支撐環(huán)板上的中盾鉸接座。盾尾包括盾尾連接環(huán)和安裝在盾尾連接環(huán)上的盾尾鉸接座。鉸接油缸連接在中盾鉸接座和盾尾鉸接座之間。該防扭裝置包括安裝在中盾支撐環(huán)和中盾后支撐環(huán)板上的防扭架，其布置成處于鉸接油缸的徑向內(nèi)側(cè)，并且具有防扭端頭；以及一體式形成在盾尾鉸接座上的U形擋板，使得防扭端頭容納在擋板的內(nèi)腔中。根據(jù)本發(fā)明的防扭裝置，防扭架設(shè)置在鉸接油缸的徑向內(nèi)側(cè)。因此，防扭架不會(huì)占用鉸接油缸的安裝位置。在這種情況下，可以在中盾和盾尾之間設(shè)置更多的鉸接油缸，從而為盾尾提供更大的拖拉力，保證盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行。此外，由于U形擋板一體式形成在盾尾鉸接座上，因此與現(xiàn)有技術(shù)中的將擋板現(xiàn)場焊接在盾尾連接環(huán)上的情況相比，能夠避免弓I起盾尾連接環(huán)變形的可能性。在一個(gè)實(shí)施例中，在擋板內(nèi)腔的至少一個(gè)側(cè)壁上還固定有墊板。具體地，可以根據(jù)防扭架中心線與擋板中心線之間的實(shí)際偏差以及防扭架與擋板之間的設(shè)定間隙來選擇墊板的厚度。墊板的厚度通常比U形擋板側(cè)壁的厚度小很多。因此，可以根據(jù)具體情況的需要選擇墊板的厚度，從而保證防扭端頭和擋板之間具有設(shè)定的間隙。墊板例如可現(xiàn)場焊接于擋板的內(nèi)側(cè)壁上。由于墊板很薄，尤其是比擋板薄得多，因此該焊接不會(huì)引起盾尾連接環(huán)的變形。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，防扭架的防扭端頭構(gòu)造為圓柱體。這樣，防扭端頭與擋板之間的接觸為線接觸，保證了有足夠的防扭作用力。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，防扭架具有一體式的T形結(jié)構(gòu)，包括可拆式地固定在中盾支撐環(huán)上的基板，以及可拆式固定在中盾后支撐環(huán)板上的筋板。防扭端頭設(shè)置在基板和筋板上。這種可拆式固定使得拆裝非常方便。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在基板和中盾支撐環(huán)之間設(shè)有第一調(diào)整板，而在筋板和中盾后支撐環(huán)板之間設(shè)有第二調(diào)整板。第一調(diào)整板和/或第二調(diào)整板用于準(zhǔn)確地定位防扭架的位置，并能夠起到加強(qiáng)防扭的作用。
以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。然而應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖僅用于顯示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，并不對本發(fā)明起任何限制作用。圖I顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的鉸接式盾體的中盾和盾尾的連接結(jié)構(gòu)。圖2顯示了圖I所示鉸接式盾體在轉(zhuǎn)彎時(shí)的狀態(tài)。圖3顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的鉸接式盾體的防扭裝置。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的防扭裝置的結(jié)構(gòu)。圖5到7分別是圖4所示防扭裝置的主視圖、右視圖和仰視圖。圖8到10為圖5的C-C剖視圖，分別顯示了防扭架中心線與擋板中心線之間無偏離、存在小偏離以及存在較大偏離時(shí)的情況。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案加以說明。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的防扭裝置50，其用于安裝在鉸接式盾體的中盾I和盾尾5之間，以防止中盾I和盾尾5之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖所示，鉸接式盾體的中盾I包括中盾后支撐環(huán)板6和中盾支撐環(huán)10。在中盾后支撐環(huán)板6上設(shè)置有中盾鉸接座2。盾尾5包括盾尾連接環(huán)9，以及安裝在盾尾連接環(huán)9上的盾尾鉸接座4。在中盾鉸接座2和盾尾鉸接座4之間安裝了鉸接油缸3，從而將中盾I和盾尾5鉸接起來，形成鉸接式盾體。這些結(jié)構(gòu)均是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，因此其詳細(xì)描述在此略去。根據(jù)本發(fā)明，防扭裝置50包括防扭架14。防扭架14的一端安裝在中盾支撐環(huán)10和中盾后支撐環(huán)板6上。優(yōu)選地是，防扭架14的一端以可拆卸的方式、例如通過螺栓12安裝在中盾支撐環(huán)10和中盾后支撐環(huán)板6上，從而有利于裝配。防扭架14的另一端形成有防扭端頭17 (在圖8中更清楚地示出)。防扭裝置50設(shè)置在鉸接油缸3的徑向內(nèi)側(cè)，從而不會(huì)占用鉸接油缸3的安裝位置。因此，可以在中盾I和盾尾5之間設(shè)置更多的鉸接油缸，從而為盾尾5提供更大的拖拉力。在盾尾鉸接座4上一體式地形成有U形擋板18。與現(xiàn)有技術(shù)中的將擋板現(xiàn)場焊接 在盾尾連接環(huán)9上的情況相比，一體式的U形擋板18避免了引起盾尾連接環(huán)9變形的可能性。防扭架14的防扭端頭17伸入到U形擋板18的內(nèi)腔中，在兩側(cè)受到U形擋板18的內(nèi)側(cè)壁的限制。因此，通過U形擋板18與防扭架14的防扭端頭17之間的配合作用，從而可以防止中盾I和盾尾5之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)。防扭架11的防扭端頭17設(shè)計(jì)為圓柱體，使得防扭端頭17與擋板18之間的接觸為線接觸，保證了有足夠的防扭作用力。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，防扭架14呈T型結(jié)構(gòu)，包括一體式布置的基板19和筋板20。其中，防扭端頭17設(shè)置在基板19和筋板20的末端?；?9例如通過螺栓12固定在中盾支撐環(huán)10上，而筋板20例如通過螺栓12固定在中盾后支撐環(huán)板6上。相對于單塊板的防扭架，這種T形的防扭架能夠顯著地提高抗扭性能。為了調(diào)整防扭架14的位置，在基板19和中盾支撐環(huán)10之間設(shè)置有第一調(diào)整板11，而在筋板20和中盾后支撐環(huán)板6之間設(shè)置有第二調(diào)整板13。調(diào)整板也稱為配焊板。通過設(shè)置第一調(diào)整板11和/或第二調(diào)整板13，可以更準(zhǔn)確地定位防扭架14的位置。另外，如圖4、圖6和圖7所示，在第一調(diào)整板11兩側(cè)設(shè)置有側(cè)凸緣21，使得基板19在橫向上受到側(cè)凸緣21的限位約束。這一方面加強(qiáng)了定位作用，另一方面也增強(qiáng)了防扭效果。為了使U形擋板18能夠適當(dāng)?shù)叵薅ǚ琅ざ祟^17，以便實(shí)現(xiàn)符合要求的防扭功能，防扭架14與擋板18之間的間隙是很重要的，其必須達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。為此，可以在U形擋板18的至少一個(gè)內(nèi)側(cè)壁設(shè)置墊板15、16，用來調(diào)節(jié)防扭架14與擋板18之間的這一間隙。墊板15、16的厚度通常較小，一般小于20_。在裝配期間，根據(jù)具體情況的需要選擇適當(dāng)厚度的墊板，并現(xiàn)場焊接在U形擋板18的內(nèi)側(cè)壁上。由于墊板很薄，因此該焊接不會(huì)引起盾尾連接環(huán)9的變形。圖8顯示了安裝好的防扭架14的中心線和擋板18的中心線相重合的情況。此時(shí)，可以選擇厚度均為t的兩塊墊板15和16，并將它們現(xiàn)場焊接于U形擋板18的內(nèi)側(cè)壁上，保證防扭端頭17與墊板15和16之間的間隙為設(shè)計(jì)尺寸δ。圖9顯示了安裝好的防扭架14的中心線和擋板18的中心線之間存在較小的偏離的情況。如圖所示，安裝好的防扭架14的中心線和擋板18的中心線之間存在較小的偏離dl，該偏離dl小于上述重合情況中的墊板的厚度值t。在這種情況下，可將其中一塊墊板15的厚度選擇為t+dl，而將另一塊墊板16的厚度選擇為t-dl，并將它們現(xiàn)場焊接于U形擋板18的內(nèi)側(cè)壁上。由此，同樣可以保證防扭端頭17與墊板15和16之間的間隙為設(shè)計(jì)尺寸δ。

圖10顯示了安裝好的防扭架14的中心線和擋板18的中心線之間存在較大的偏離的情況。如圖所示，安裝好的防扭架14的中心線和擋板18的中心線之間存在較大的偏離d2，該偏離d2大于上述重合情況中的墊板的厚度值t。在這種情況下，可以選擇一塊厚度為t+d2的墊板15，而省略掉另一塊墊板16。也就是說,僅在U形擋板18的一個(gè)內(nèi)側(cè)壁上現(xiàn)場焊接墊板15。由此也能保證防扭端頭17與墊板15和U形擋板18的內(nèi)側(cè)壁之間的間隙達(dá)到要求。雖然已經(jīng)參考若干實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，然而可 以理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)或替換。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)上的沖突，各實(shí)施例中的特征均可相互結(jié)合起來，所形成的組合式特征仍屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
權(quán)利要求
1.一種用于鉸接式盾體的防扭裝置，其中所述鉸接式盾體包括通過鉸接油缸彼此相連的中盾和盾尾，所述中盾包括中盾后支撐環(huán)板、中盾支撐環(huán)和安裝在中盾后支撐環(huán)板上的中盾鉸接座，所述盾尾包括盾尾連接環(huán)和安裝在盾尾連接環(huán)上的盾尾鉸接座，所述鉸接油缸連接在中盾鉸接座和盾尾鉸接座之間，所述防扭裝置包括 安裝在所述中盾支撐環(huán)和中盾后支撐環(huán)板上的防扭架，其布置成處于所述鉸接油缸的徑向內(nèi)側(cè)，所述防扭架具有防扭端頭， 一體式形成在盾尾鉸接座上的U形擋板，使得所述防扭端頭容納在所述U形擋板的內(nèi)腔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防扭裝置，其特征在于，在所述擋板的內(nèi)腔的至少一個(gè)側(cè)壁上還固定有墊板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防扭裝置，其特征在于，所述墊板的厚度根據(jù)防扭架中心線與擋板中心線之間的實(shí)際偏差以及防扭架與擋板之間的設(shè)定間隙來選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防扭裝置，其特征在于，所述墊板的厚度小于所述U形擋板的側(cè)壁的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一項(xiàng)所述的防扭裝置，其特征在于，所述防扭架的防扭端頭構(gòu)造為圓柱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一項(xiàng)所述的防扭裝置，其特征在于，所述防扭架具有一體式的T形結(jié)構(gòu)，包括可拆式地固定在中盾支撐環(huán)上的基板，以及可拆式地固定在中盾后支撐環(huán)板上的筋板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防扭裝置，其特征在于，在所述基板和中盾支撐環(huán)之間設(shè)有第一調(diào)整板，在所述筋板和中盾后支撐環(huán)板之間設(shè)有第二調(diào)整板。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于鉸接式盾體的防扭裝置。其中，鉸接式盾體包括通過鉸接油缸彼此相連的中盾和盾尾。中盾包括中盾支撐環(huán)、中盾后支撐環(huán)板及安裝在中盾后支撐環(huán)板上的中盾鉸接座。盾尾包括盾尾連接環(huán)和安裝在盾尾連接環(huán)上的盾尾鉸接座。鉸接油缸連接在中盾鉸接座和盾尾鉸接座之間。該防扭裝置包括安裝在中盾支撐環(huán)、中盾后支撐環(huán)板上的防扭架，其布置成處于鉸接油缸的徑向內(nèi)側(cè)，并且具有防扭端頭；以及一體式形成在盾尾鉸接座上的U形擋板，使得防扭端頭容納在擋板的內(nèi)腔中。這樣，防扭架不會(huì)占用鉸接油缸的安裝位置，使得可以在中盾和盾尾之間設(shè)置更多的鉸接油缸，從而為盾尾提供更大的拖拉力，保證盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行。
文檔編號(hào)E21D9/06GK102720507SQ20121024097
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者劉飛香, 張帥坤, 張社軍, 程永亮, 鄭大橋 申請人:中國鐵建重工集團(tuán)有限公司