盾构螺旋输送机的位姿转换装置及其使用方法

1074 编辑：中冶有色技术网来源：中铁工程装备集团有限公司

2023-11-13 11:55:42

权利要求书： 1.一种盾构螺旋输送机的位姿转换装置，其特征在于，包括移动小车（1）和设置在移动小车（1）上的俯仰架（5），所述俯仰架（5）一端与移动小车（1）铰接、另一端通过俯仰驱动机构（4）与移动小车（1）连接；俯仰架（5）上设有用于固定螺旋输送机（10）的承载机构（7）。

2.根据权利要求1所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置，其特征在于，所述承载机构（7）包括承载架（704），承载架（704）上可拆连接有用于套设在螺旋输送机（10）上的连接法兰（702）。

3.根据权利要求2所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置，其特征在于，所述承载架（704）上还可拆连接有与螺旋输送机（10）配合的连接箍（703），且连接箍（703）与连接法兰（702）连接。

4.根据权利要求3所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置，其特征在于，所述连接箍（703）上设有与连接法兰（702）连接的上半圆环法兰板（7031）；所述承载架（704）通过下半圆环法兰板（7041）与连接法兰（702）可拆连接。

5.根据权利要求1~4任一项所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置，其特征在于，所述承载机构（7）移动连接在俯仰架（5）上，承载机构（7）与俯仰架（5）之间还连接有驱动承载机构（7）移动的移动驱动机构（6）。

6.根据权利要求5所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置，其特征在于，所述承载机构（7）上设有行走轮（701），俯仰架（5）上设有与行走轮（701）配合的行走轨道（502）。

7.根据权利要求6所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置，其特征在于，所述移动驱动机构（6）为移动伸缩油缸，移动伸缩油缸的固定端与俯仰架（5）连接、伸缩端与承载机构（7）连接。

8.根据权利要求1~4、6和7任一项所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置，其特征在于，所述俯仰驱动机构（4）为俯仰伸缩油缸，俯仰伸缩油缸的两端分别与移动小车（1）和俯仰架（5）铰接。

9.根据权利要求8所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置，其特征在于，还包括设置在管片（13）上的移动轨道（14），所述移动小车（1）与移动轨道（14）移动配合。

10.如权利要求1~9任一项所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将连接法兰（702）固定连接在螺旋输送机（10）上；

S2、移动小车（1）移动至靠近螺旋输送机（10），且配合俯仰伸缩油缸调整俯仰架（7）的俯仰角度使得承载架（704）的承载面与螺旋输送机（10）贴合；

S3、将连接箍（703）压紧在螺旋输送机（10）上，将连接箍（703）与承载架（704）固定连接，且将连接法兰（702）与连接箍（703）和承载架（704）固定连接；

S4、拆开螺旋输送机（10）与盾构机的连接；

S5、通过移动伸缩油缸控制承载架（704）的移动，将螺旋输送机（10）从盾构机的螺旋输送机座（15）拔出；

S6、移动小车（1）移动螺旋输送机（10）。

11.根据权利要求10所述的盾构螺旋输送机的位姿转换装置的使用方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S7、在螺旋输送机（10）头部安装前置管节轴承（3）、中部安装支撑装置（8）；

S8、通过俯仰伸缩油缸控制俯仰架（7）的俯仰角度调整螺旋输送机（10）的角度；

S9、通过移动小车（1）移动螺旋输送机（10），使螺旋输送机（10）的头部前进至盾构机的中心出渣口处；

S10、通过移动伸缩油缸控制承载架（704）的移动，将螺旋输送机（10）的头部插入盾构机的中心出渣口内，同时可通过俯仰伸缩油缸对螺旋输送机（10）的角度微调以使螺旋输送机（10）的头部准确插入盾构机的中心出渣口；

S11、将前置管节轴承（3）与盾构机主驱动连接，将支撑装置（8）搭接在管片拼装机（11）上。

说明书：一种盾构螺旋输送机的位姿转换装置及其使用方法技术领域

本发明涉及掘进机械技术领域，尤其涉及一种盾构螺旋输送机的位姿转换装置及其使用方法。

背景技术

在城市地下空间开发过程中，盾构机施工法凭借着其安全、可靠、机械化程度高等优点，目前已经成为隧道施工首选工法。但一些城市隧道施工中存在地质复杂、一次性施工距离长等难点，为更好、更安全、更经济地完成隧道施工，根据不同复杂地质情况相继研发出不同类型的双模及多模式盾构机。

螺旋输送机作为盾构机的关键部件之一，其洞内拆装或维修极为重要。在拆装机时，以往的割除方式会造成部件不可恢复性破坏，从而会影响施工效率并产生一定的经济损失；现有的使用吊车和挂在盾体上部等处的手拉葫芦配合安装螺旋输送机存在拆装和运输的难度都比较高等缺点。急需一种高效的拆装螺旋输送机的装置来保证组装或拆机维修的顺利进行。

中心螺旋输送机式土压-敞开双模盾构机利用一个螺旋输送机即可实现两种模式出渣，其成本低，结构简单，土仓封闭设计，施工环境会大大改善。但在有限的空间内快速将螺旋输送机由一种模式转换为另一种模式是施工的难点。现有的模式转换施工作业中所需工装运输麻烦，洞内焊接困难，操作不便，人员劳动强度大，转换过程工序杂乱，转换效率低，极大制约盾构施工效率，增加施工成本。开发螺旋输送机位姿转换工装，满足盾构机自动化模式转换成为一个值得研究的问题。

授权公告日为2010.05.12授权公告号为CN20145830U的中国发明专利公开了一种螺旋输送机多位支撑机构，包括螺纹轴，在螺纹轴的上端利用螺栓螺接下紧固圈，所述螺栓的轴线垂直于螺纹轴的轴线；在螺纹轴的下部设置立管，在所述立管与所述螺纹轴之间设置调节机构。本发明专利通过将螺旋输送机固定在下紧固圈内，通过下紧固圈带动螺旋输送机一起绕螺栓的轴线转动而调节螺旋输送机的倾斜状态。

但是上述发明专利仅能在原位进行螺旋输送机角度或旋转的调节，不能实现将螺旋输送机由一种模式转换位另一种模式。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提出一种盾构螺旋输送机的位姿转换装置及盾构机，用以解决现有技术中的盾构用螺旋输送机由一种模式转换为另一种模式较为困难的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种盾构螺旋输送机的位姿转换装置，包括移动小车和设置在移动小车上的俯仰架，所述俯仰架一端与移动小车铰接、另一端通过俯仰驱动机构与移动小车连接；俯仰架上设有用于固定螺旋输送机的承载机构。通过承载机构一方面便于将螺旋输送机与该转换装置连接，另一方面起到支撑螺旋输送机的作用，通过移动小车用于移动承载机构上螺旋输送机，便于转换其位资，通过俯仰驱动机构推动俯仰架用于调节螺旋输送机的角度，便于螺旋输送机适应不同模式下的工作。

进一步地，为了便于连接固定螺旋输送机，所述承载机构包括承载架，承载架上可拆连接有用于套设在螺旋输送机上的连接法兰。

进一步地，为了更稳定的连接固定螺旋输送机，所述承载架上还可拆连接有与螺旋输送机配合的连接箍，且连接箍与连接法兰连接。

进一步地，为了使连接法兰与承载架和连接箍连接更紧密稳定，所述连接箍上设有与连接法兰连接的上半圆环法兰板；所述承载架通过下半圆环法兰板与连接法兰可拆连接。

进一步地，为了对螺旋输送机的位置微调以及便于将螺旋输送机拔出和插入盾构机上，所述承载机构移动连接在俯仰架上，承载机构与俯仰架之间还连接有驱动承载机构移动的移动驱动机构。

进一步地，为了便于承载机构的前后移动，所述承载机构上设有行走轮，俯仰架上设有与行走轮配合的行走轨道。

进一步地，为了驱动承载机构的前后，所述移动驱动机构为移动伸缩油缸，移动伸缩油缸的固定端与俯仰架连接、伸缩端与承载机构连接。

进一步地，为了推动俯仰架绕着俯仰架与移动小车的铰接点进行俯仰改变角度从而调节螺旋输送机的角度，所述俯仰驱动机构为俯仰伸缩油缸，俯仰伸缩油缸的两端分别与移动小车和俯仰架铰接。

进一步地，为了便于控制移动小车的移动轨迹，还包括设置在管片上的移动轨道，所述移动小车与移动轨道移动配合。

一种盾构螺旋输送机的位姿转换装置的使用方法，包括如下步骤：

S1、将连接法兰固定连接在螺旋输送机上；

S2、移动小车移动至靠近螺旋输送机，且配合俯仰伸缩油缸调整俯仰架的俯仰角度使得承载架的承载面与螺旋输送机贴合；

S3、将连接箍压紧在螺旋输送机上，将连接箍与承载架固定连接，且将连接法兰与连接箍和承载架固定连接；

S4、拆开螺旋输送机与盾构机的连接；

S5、通过移动伸缩油缸控制承载架的移动，将螺旋输送机从盾构机的螺旋输送机座拔出；

S6、移动小车移动螺旋输送机，便于进行维修更换。

进一步地，为了使得螺旋输送机转动工作模式，还包括如下步骤：

S7、在螺旋输送机头部安装前置管节轴承、中部安装支撑装置；

S8、通过俯仰伸缩油缸控制俯仰架的俯仰角度调整螺旋输送机的角度；

S9、通过移动小车移动螺旋输送机，使螺旋输送机的头部前进至盾构机的中心出渣口处；

S10、通过移动伸缩油缸控制承载架的移动，将螺旋输送机的头部插入盾构机的中心出渣口内，同时可通过俯仰伸缩油缸对螺旋输送机10的角度微调以使螺旋输送机的头部准确插入盾构机的中心出渣口；

S11、将前置管节轴承与盾构机主驱动连接，将支撑装置8搭接在管片拼装机上。

本发明的有益效果：

1. 通过承载机构一方面便于将螺旋输送机与该转换装置连接，另一方面承载机构起到支撑螺旋输送机的作用，为螺旋输送机的位姿转换以及安装拆除提供了便利；

2.通过连接法兰、连接箍和承载架的配合，使得螺旋输送机与该转换装置的连接更方便、更稳定；

3.通过俯仰驱动机构驱动俯仰架的推动俯仰架用于调节螺旋输送机的角度，使得螺旋输送机适应不同模式下的工作；

4.通过移动驱动机构驱动承载机构的移动，一方面起到将固定在承载机构上的螺旋输送机顺着螺旋输送机的长度方向移动将其从盾构机拔出和插入的作用，另一方面移动驱动机构与俯仰驱动机构配合起到对螺旋输送机的位置或角度微调的作用；

5.本发明针解决了螺旋输送机模式转换、洞内安装、洞内拆机、维修等工作繁杂、不便操作、施工难的问题，为盾构螺旋输送机等长轴类重载结构件提供前后移动和俯仰转动的位姿自动化调整装置，本发明设计结构紧凑，可自动化操作，大大提高了安装速度，降低施工强度，随用随到，用完即走，节省人力，安全高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的承载机构的结构示意图；

图3为本发明的使用示意图一；

图4为本发明的使用示意图二；

图5为本发明的使用示意图三；

图6为本发明的使用示意图四。

图中：1-移动小车，2-拉杆，3-关节轴承，4-俯仰驱动机构，5-俯仰架，501-下铰接座，502-行走轨道，6-移动驱动机构，7-承载机构，701-行走轮，702-连接法兰，703-连接箍，7031-上半圆环板，7032-连接箍连接板，704-承载架，7041-下半圆环板，8-支撑装置，9-手拉葫芦，10-螺旋输送机，1001-螺杆，11-管片拼装机，1101-拼装机V型梁，12-中心回转接头，13-管片，14-移动轨道，15-螺旋输送机座。

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付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。

如图1~图6所示，本发明的实施例1所述的一种盾构螺旋输送机的位姿转换装置，包括移动小车1和设置在移动小车1上的俯仰架5，所述俯仰架5一端与移动小车1铰接、另一端通过俯仰驱动机构4与移动小车1连接，具体地，在移动小车1后端设置后支撑架101，后支撑架101上端设置顶部铰接座103与俯仰架5的后端铰接，移动小车1的前端设置俯仰驱动机构4，俯仰驱动机构4的工作端与俯仰架5的前端连接；俯仰架5上设有用于固定螺旋输送机10的承载机构7用于连接固定螺旋输送机10。通过承载机构7一方面便于将螺旋输送机10与该转换装置连接，另一方面承载机构7起到支撑螺旋输送机10的作用，通过移动小车1用于移动承载机构7上的螺旋输送机10，将螺旋输送机10移动到可转换角度的空间后便于转换螺旋输送机10的角度，通过俯仰驱动机构4推动俯仰架5用于调节螺旋输送机10的角度，使得螺旋输送机10适应不同模式下的工作。

进一步地，如图1所示，所述承载机构7包括承载架704，承载架704上设有与螺旋输送机配合的弧形承载槽，承载架704上可拆连接有用于套设在螺旋输送机10上的连接法兰702。本实施例中，在承载槽两端的位置分别可拆连接有一个连接法兰702。本实施例中，弧形承载槽为与螺旋输送机10契合的半圆弧形槽；连接法兰702与承载架704处于拆开的状态时，连接法兰702通过焊接的方式固定在螺旋输送机10上，通过将承载架704的弧形承载槽贴合螺旋输送机10后，再将连接法兰702与承载架704连接固定后即可将螺旋输送机10连接固定。

进一步地，如图1所示，所述承载架704上还可拆连接有与螺旋输送机10配合的连接箍703，且连接箍703与连接法兰702连接。连接箍703设置在弧形承载槽上，承载架704上位于弧形承载槽的上端两侧的位置设有承载架连接板，连接箍703的两侧设置连接箍连接板7032，连接箍连接板7032与承载架连接板可拆连接，并且连接箍703的一端还与连接法兰702相配合。本实施例中，由于有两个连接法兰702，相应地，连接箍703也设有两个。

进一步地，如图1和图2所示，所述连接箍703一端设有与连接法兰702连接的上半圆环法兰板7031；所述承载架704通过下半圆环法兰板7041与连接法兰702可拆连接。具体地，在承载架704位于弧形承载槽的两端位置设有下半圆环法兰板7041，下半圆环法兰板7041用于与连接法兰702下半部连接，连接箍703一端上半圆环法兰板7031用于与连接法兰702上半部连接，使连接法兰与承载架和连接箍连接更紧密稳定，从而更好的固定螺旋输送机10。

进一步地，如图1所示，所述承载机构7移动连接在俯仰架5上，承载机构7与俯仰架5之间还连接有驱动承载机构7移动的移动驱动机构6。优选地，所述移动驱动机构6为移动伸缩油缸，移动伸缩油缸的固定端与俯仰架5连接、伸缩端与承载机构7连接。本实施例中，驱动承载机构7两侧分别设置一个移动伸缩油缸，通过移动伸缩油缸的伸缩驱动承载机构7的移动，一方面起到将固定在承载机构7上的螺旋输送机10顺着螺旋输送机10的长度方向移动将其从盾构机拔出和插入的作用，另一方面与俯仰驱动机构4配合起到对螺旋输送机的位置或角度微调的作用。

进一步地，如图1所示，所述承载机构7的两侧设有行走轮701，俯仰架5上对应位置设有与行走轮701配合的行走轨道502，一方面使得承载机构7的移动更稳定，另一方面用于限定承载机构的前后移动路径，保证其不易偏斜。

进一步地，如图1所示，所述俯仰驱动机构4为俯仰伸缩油缸，俯仰伸缩油缸的两端分别与移动小车1和俯仰架5铰接。具体地，移动小车1的前端设有前铰接座102，俯仰架5的前端下侧设有下铰接座501，俯仰伸缩油缸的固定端与前铰接座102连接、伸缩端与下铰接座501连接，通过俯仰伸缩油缸的伸缩推动俯仰架5绕着俯仰架5与移动小车1的铰接点进行俯仰改变角度从而调节螺旋输送机的角度。本实施例中，并列设有两个俯仰驱动机构4，相应地，俯仰架5的前端下侧设有两个下铰接座501，移动小车1的前端设有两个前铰接座102。

实施例2：如图3所示，为了便于控制移动小车的移动轨迹，还包括设置在洞内管片13上的移动轨道14，所述移动小车1与移动轨道14移动配合。此外移动小车1上设有抱轨驻车装置用于使移动小车1能够稳定的停止在移动轨道14上，该抱轨驻车装置可采用现有技术中的刹车装置、驻车制动器、抱轨式阻车器等。

实施例3：如图3~图5所示，一种盾构螺旋输送机的位姿转换装置的使用方法，本实施例中，在使用该自动化位姿转换装置前，先要做前期准备工作，前期准备工作的内容包括收回螺旋输送机10的螺杆1001；将管片拼装机11运行到最前端，并拆除拼装机V型梁1101；断开主机相关电、气、液压管路，拆除连接桥顶部过渡平台和连接桥段皮带机，用牵引车将连接桥及拖车后移，确保螺旋输送机10拆装空间，并将连接桥固定支撑；拆除中心回转接头12；在洞内管片13上铺设移动轨道14至管片拼装机11下，移动小车1从洞外沿移动轨道14将所述自动化位姿转换装置运至螺旋输送机10下。准备工作做好后，就可进行该自动化位姿转换装置的使用。该自动化位姿转换装置的使用方法，包括如下步骤：

S1、将两个连接法兰702通过焊接的方式固定连接在螺旋输送机10上；

S2、移动小车1移动至靠近螺旋输送机10，移动伸缩油缸处于伸长状态，调整通过俯仰伸缩油缸调整俯仰架7的俯仰角度并配合移动小车1的移动使得承载架704的承载面即弧形承载槽的承载面与螺旋输送机10贴合；

S3、将连接箍703压紧在螺旋输送机10上，将连接箍703两侧的连接箍连接板7032与承载架704的承载架连接板固定连接，并且将连接法兰702的上半部与连接箍703的上半圆环法兰板7031连接，连接法兰702的下半部与承载架704的下半圆环法兰板7041固定连接，并将移动小车1通过抱轨驻车装置停稳，给俯仰伸缩油缸和移动伸缩油缸供油，使其绷紧预受力状态，在移动小车1的后支撑架101和螺旋输送机10之间安置手拉葫芦9作为安全限位；

S4、拆开螺旋输送机10与盾构机的连接，具体地，拆除螺旋输送机10与螺旋输送机座15之间的螺栓，拆除螺旋输送机10中部的拉杆16，期间观察移动伸缩油缸和俯仰伸缩油缸的受力状况，适时调整，避免受力过载或螺旋输送机10发生位移；

S5、稳定俯仰伸缩油缸，控制移动伸缩油缸收缩带动承载架704的移动，将螺旋输送机10头部从螺旋输送机座15缓慢拔出，然后在俯仰架5的行走轨道502中且位于俯仰架5前端和承载架704两侧行走轮701之间的位置放置型钢安全限位；

S6、松开移动小车1和移动轨道14间的抱轨驻车装置，将移动小车1缓慢后退至可旋转区域，可将其后退至方便维修且能旋转区域，通过抱轨驻车装置固定移动小车1，进行维修更换。

进一步地，如图6所示，还包括如下步骤：

S7、在螺旋输送机10头部安装前置管节轴承3、中部安装支撑装置8，该支撑装置8为盾构机中原有的用于支撑螺旋输送机10的部件；

S8、稳定移动伸缩油缸，通过俯仰伸缩油缸控制俯仰架5的俯仰角度调整螺旋输送机10的角度；

S9、松开移动小车的抱轨驻车装置，通过移动小车1移动螺旋输送机10，使螺旋输送机10的头部前进至盾构机的中心出渣口处；

S10、再次通过抱轨驻车装置固定移动小车1，移走行走轮701和俯仰架5的行走轨道502间放置的型钢，稳定俯仰伸缩油缸，通过移动伸缩油缸控制承载架704的移动，将螺旋输送机10的头部插入盾构机的中心出渣口内，若角度有偏差，同时可通过俯仰伸缩油缸对螺旋输送机10的角度微调以使螺旋输送机10的头部准确插入盾构机的中心出渣口；

S11、螺旋输送机10到位后，将前置管节轴承3与盾构机主驱动连接，将支撑装置8搭接在管片拼装机11的托梁上，螺旋输送机10安装好后，拆除该自动化位姿转换装置与螺旋输送机10之间的连接，完成模式转换，移动小车1退出洞外。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。