一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置的制作方法

本技术涉及隧道工程和盾构装备制造，特别是涉及一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置。

背景技术：

1、随着智能化技术的快速发展，智能建造在工程建设领域得到了越来越多的应用。作为隧道建设的一种重要设备，近年来盾构机智能化技术得到了一定发展，盾构智能掘进在部分工程开展了测试应用。但是由于盾构施工工序流程的复杂、面对地质环境多变，且不同工程都有各自的特殊性，盾构智能掘进控制系统的工程适应性存在不足，在施工现场大量开展各类工况下的盾构智能掘进实验可能导致潜在的施工风险。因此有必要开发可用于开展各类盾构智能掘进实验的设备，满足盾构智能掘进控制系统开发、测试需求。

2、盾构推进系统的作用是利用圆周布置在盾构后部的推进油缸，克服刀盘破岩阻力、地层支护力、盾壳摩擦阻力、后配套牵引力等作用在盾构主机上的一系列阻力，使盾构不断向前推进，从而完成整条隧道的开挖。盾构掘进的过程实质上就是盾构推进油缸形成的合力与作用在盾构上各阻力形成的合力动态平衡的过程。盾构主机遇到的这些阻力随地质条件、隧道埋深、刀盘贯入度等多种因素的变化而变化，开展盾构的掘进实验必须能够模拟盾构掘进阻力的变化。常见的盾构掘进实验台常采用填土压实的方式形成模拟掘进地层，掘进时利用地层提供盾构掘进阻力。这种方式适合于小型盾构实验台，要实现全尺寸的盾构掘进实验，采用这种方式需要设置大型箱体结构、大量的填土用于模拟地层，每次实验均需要大量填土、压实、清理等工作，不但成本高、费时费力，并且难以达到与实际地层相对应的力学性能，填土效果一致性差，导致实验的可重复性差，无法满足智能控制研究开展大量可重复实验的需求。因此，需要开发一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，模拟盾构实际掘进过程中不断变化的阻力条件，为智能控制系统的开发提供实验测试环境。

技术实现思路

1、本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，实现盾构掘进反力的加载和控制，从而实现对盾构掘进遇到不同工况的模拟。

2、本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，包括框架，所述框架上部固定安装有顶梁，所述顶梁上滑动设置有平移平台，所述平移平台下端固定连接有钢环；所述框架位于盾构主机后部，所述框架前侧与所述盾构主机固定连接；所述盾构主机的后端的推进油缸顶在所述钢环前侧上，所述框架后部固定安装有反力油缸，所述反力油缸顶在所述钢环后侧上。

4、优选地：所述框架包括后支撑架、前支撑架和连接两者的连接梁，所述反力油缸固定安装在所述后支撑架对应所述钢环位置；所述顶梁前后两端分别固定安装在所述前支撑架上边沿中间位置和所述后支撑架上边沿中间位置。

5、优选地：所述顶梁为工字钢，所述平移平台上部通过轴承安装有挂在所述顶梁两侧的钢轮，所述平移平台沿所述顶梁自由移动。

6、优选地：所述平移平台下表面固定连接有左右对称布置的两根链条，所述钢环上对应所述链条位置固定安装有吊耳，所述链条下端与所述吊耳固定连接。

7、优选地：所述前支撑架上、左、右三侧均固定安装有固定架，所述盾构主机上固定安装有连接块，所述固定架和所述连接块固定连接。

8、优选地：所述连接梁与所述后支撑架的夹角位置、所述连接梁与所述前支撑架的夹角位置均通过斜撑梁加固连接。

9、优选地：所述反力油缸靠近所述钢环一端、所述推进油缸靠近所述钢环一端均固定安装有垫板。

10、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

11、1、实现盾构掘进实验平台在避免构建实际地层条件下实现盾构推进反力的加载，避免了构建地层消耗的大量时间和人力物力，简化了实验准备清理流程，大大提高了实验效率；

12、2、具有良好的可重复性，可以通过控制反力参数复现同一工况，非常适用于盾构智能控制系统测试、训练和改进，提高系统开发效率；

13、3、四个沿圆周均布的反力油缸具备同步加载和单独加载功能，可以通过不同的加载方式，实现均质地层、软硬不均等复杂地层掘进工况的模拟，从而测试智能控制系统在各种工况下的性能；

14、4、通过采用平移平台悬挂钢环的结构，使钢环能够相对盾构主机前后移动的同时，当反力油缸伸出量存在差异时，钢环姿态具备一定的适应能力，实现了盾构机相对管片姿态变化的模拟。

技术特征：

1.一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，包括框架，其特征在于：所述框架上部固定安装有顶梁（5），所述顶梁（5）上滑动设置有平移平台（6），所述平移平台（6）下端固定连接有钢环（7）；所述框架位于盾构主机后部，所述框架前侧与所述盾构主机固定连接；所述盾构主机的后端的推进油缸（10）顶在所述钢环（7）前侧上，所述框架后部固定安装有反力油缸（11），所述反力油缸（11）顶在所述钢环（7）后侧上。

2.根据权利要求1所述的一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，其特征在于：所述框架包括后支撑架（1）、前支撑架（4）和连接两者的连接梁（2），所述反力油缸（11）固定安装在所述后支撑架（1）对应所述钢环（7）位置；所述顶梁（5）前后两端分别固定安装在所述前支撑架（4）上边沿中间位置和所述后支撑架（1）上边沿中间位置。

3.根据权利要求1所述的一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，其特征在于：所述顶梁（5）为工字钢，所述平移平台（6）上部通过轴承安装有挂在所述顶梁（5）两侧的钢轮（62），所述平移平台（6）沿所述顶梁（5）自由移动。

4.根据权利要求1所述的一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，其特征在于：所述平移平台（6）下表面固定连接有左右对称布置的两根链条，所述钢环（7）上对应所述链条位置固定安装有吊耳（71），所述链条下端与所述吊耳（71）固定连接。

5.根据权利要求2所述的一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，其特征在于：所述前支撑架（4）上、左、右三侧均固定安装有固定架（8），所述盾构主机上固定安装有连接块（9），所述固定架（8）和所述连接块（9）固定连接。

6.根据权利要求2所述的一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，其特征在于：所述连接梁（2）与所述后支撑架（1）的夹角位置、所述连接梁（2）与所述前支撑架（4）的夹角位置均通过斜撑梁（3）加固连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，其特征在于：所述反力油缸（11）靠近所述钢环（7）一端、所述推进油缸（10）靠近所述钢环（7）一端均固定安装有垫板（12）。

技术总结本技术公开了一种用于盾构智能掘进实验的推进反力装置，涉及隧道工程和盾构装备制造技术领域，包括框架，所述框架上部固定安装有顶梁，所述顶梁上滑动设置有平移平台，所述平移平台下端固定连接有钢环；所述框架位于盾构主机后部，所述框架前侧与所述盾构主机固定连接；所述盾构主机的后端的推进油缸顶在所述钢环前侧上，所述框架后部固定安装有反力油缸，所述反力油缸顶在所述钢环后侧上；有益效果在于：可用于模拟盾构掘进实验时盾构推进过程中遇到的各种阻力，通过控制各点位反力大小和变化规律，可以模拟盾构掘进时地质条件、盾构状态等的变化，有利于对盾构智能掘进控制系统开展深入研究和优化。技术研发人员：陈瑞祥,曾垂刚,李凤远,张斌,王凯,秦银平,李叔敖,何蒙蒙,刘振辉受保护的技术使用者：中铁隧道局集团有限公司技术研发日：20230925技术公布日：2024/7/23