[發明專利]一種掘進機及其撐靴單元

在審

• 申請號: 202111183255.2
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113898361A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 曹宸旭;李建斌;葉蕾;朱英
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 賈東東

本發明涉及一種掘進機及其撐靴單元，掘進機的撐靴單元包括：鞍架，鞍架兩側分別通過伸縮驅動結構橫向可伸縮地支撐裝配有撐靴；每側伸縮驅動結構分別包括伸出驅動結構，伸出驅動結構包括內側超導電磁鐵和外側超導電磁鐵，內側超導電磁鐵固定在鞍架上，外側超導電磁鐵固定在相應撐靴上，內側超導電磁鐵和外側超導電磁鐵可用于通電產生磁斥力，進而驅動相應側撐靴向外伸出。相比于現有技術中的撐靴油缸提供的推力，本發明給超導電磁鐵通電產生的磁斥力由通電量決定，上限很高，整體尺寸不需要設計的很大就容易提供較大的撐頂作用力。

技術領域

本發明屬于掘進機撐靴技術領域，具體涉及一種掘進機及其撐靴單元。

背景技術

現有掘進機的結構如授權公告號為CN106285703B的中國發明專利中公開的隧道掘進機，包括掘進機本體，掘進機本體上設置鞍架，鞍架上安裝有撐靴，撐靴由油缸驅動動作，在掘進機掘進過程中，撐靴撐頂洞壁產生的摩擦力作為整機掘進支反力向前掘進。在部分工況下，例如極硬巖地質情況下，所需掘進動力較大，撐靴提供的支反力不足，導致整機掘進過程中振動嚴重，掘進效率緩慢。實際上，這種支反力不足的情況，還經常發生在軟弱圍巖、破碎圍巖情況下，由于圍巖不能提供良好的基礎，無法為撐靴提供有效的撐頂作用力。

另外，掘進機刀盤旋轉開挖時產生的扭矩，最終通過整機的撐靴單元傳遞到隧道洞壁上，尤其是在刀盤啟動瞬間，刀盤所受扭矩很大，撐靴就承受了很大的扭矩，若撐靴與隧道洞壁產生的摩擦力較小時，容易發生設備姿態異常情況，造成施工偏差，存在引起施工事故的風險。

面對上述特殊工況，傳統撐靴油缸提供的推力存在上限，即撐靴與隧道洞壁產生的摩擦力有限，不能很好地適應上述異常工況，同時隧道掘進機的結構一般較為緊湊，幾乎沒有多余空間提供安裝多組油缸或更大推力油缸（對應更大的推力油缸，需要配置大適用于較大推力油缸的油泵及油路系統），因此，急需探索采用其他可提供較大推力的方式，代替推進油缸為整機掘進提供推力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種便于提供較大撐頂作用力的掘進機的撐靴單元；同時，本發明還提供一種使用上述撐靴單元的掘進機。

為實現上述目的，本發明所提供的掘進機的撐靴單元的技術方案是：一種掘進機的撐靴單元，包括：

鞍架，用于固定安裝在掘進機的沿前后方向延伸的掘進機本體上，鞍架的水平左右兩側分別通過伸縮驅動結構橫向可伸縮地支撐裝配有撐靴；

每側伸縮驅動結構分別包括伸出驅動結構，伸出驅動結構用于驅動相應撐靴向外伸出以撐頂在隧道洞壁上；

所述伸出驅動結構包括內側超導電磁鐵和外側超導電磁鐵，內側超導電磁鐵固定在鞍架上，外側超導電磁鐵固定在相應撐靴上，內側超導電磁鐵和外側超導電磁鐵可用于通電產生磁斥力，進而驅動相應側撐靴向外伸出；

每側伸縮驅動結構通過下述其中一種方式驅動相應撐靴向內回縮：

（1）內側超導電磁鐵和外側超導電磁可用于通電產生磁吸力，以驅動相應撐靴回縮；

（2）伸縮驅動結構還包括回縮驅動結構，以驅動相應撐靴回縮。

有益效果是：本發明提供的掘進機的撐靴單元中，伸縮驅動結構的伸出驅動結構包括對應配合的兩側超導電磁鐵，兩側超導電磁鐵可用于通電產生磁斥力，進而驅動兩側撐靴向外伸出。相比于現有技術中的撐靴油缸提供的推力，該發明給超導電磁鐵通電產生的磁斥力由通電量決定，上限很高，整體尺寸不需要設計的很大就容易提供較大的撐頂作用力。而且，對于超導電磁鐵來講，自身具有的性能也方便停電時保持磁斥力，穩定性好，可有效降低維持成本。

作為進一步地改進，兩側撐靴上分別設有壓力傳感器，用于檢測撐靴撐頂在隧道洞壁上的撐頂作用力，對應所述內側超導電磁鐵和外側超導電磁鐵設有外伸通電電路，在所述壓力傳感器檢測到的壓力上升至設定壓力值時斷開，外伸通電電路斷開，保持超導狀態的所述內側超導電磁鐵和外側超導電磁鐵維持設定磁斥力。