本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，特別是涉及用于隧道掘進(jìn)機(jī)的系列化撐靴。本發(fā)明還涉及使用這種系列化撐靴的隧道掘進(jìn)機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，這導(dǎo)致國(guó)內(nèi)的城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道、鐵路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程將需要大量的隧道掘進(jìn)機(jī)。隧道掘進(jìn)機(jī)是一種高智能化，集機(jī)、電、液、光、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的隧道施工重大技術(shù)裝備。實(shí)施隧道掘進(jìn)機(jī)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化，既可打破外企在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)一統(tǒng)天下的局面，又能促進(jìn)和帶動(dòng)相關(guān)的機(jī)電、液壓、材料、傳感器等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增強(qiáng)裝備制造業(yè)綜合實(shí)力，提高我國(guó)重大裝備在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

通常，隧道掘進(jìn)機(jī)是根據(jù)隧道施工對(duì)象而度身定做的。然而，隧道掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件繁多，這導(dǎo)致隧道掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)而且生產(chǎn)費(fèi)用也非常高。在滿足定制產(chǎn)品的差異化的前提下，如何滿足實(shí)現(xiàn)主要零部件的通用性、縮短設(shè)計(jì)制造周期和生產(chǎn)費(fèi)用是目前面臨的重大課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了用于隧道掘進(jìn)機(jī)的系列化撐靴。根據(jù)本發(fā)明的系列化撐靴可通過(guò)改變安裝在基礎(chǔ)撐靴上的變徑板的數(shù)量來(lái)方便地改變撐靴的直徑以適應(yīng)不同直徑的待開(kāi)挖隧道，而無(wú)需從整體改變撐靴的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提出了使用這種系列化撐靴的隧道掘進(jìn)機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的用于隧道掘進(jìn)機(jī)的系列化撐靴包括：基礎(chǔ)撐靴和能固定安裝在基礎(chǔ)撐靴上的多個(gè)弧形的變徑板，通過(guò)調(diào)節(jié)變徑板的數(shù)量來(lái)使系列化撐靴適應(yīng)不同的待開(kāi)挖隧道的直徑。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)調(diào)節(jié)或選擇變徑板的數(shù)量就可以改變撐靴的半徑，以適應(yīng)不同的待開(kāi)挖隧道的直徑。這就實(shí)現(xiàn)了撐靴的系列化，減少了撐靴的種類，縮短設(shè)計(jì)制造周期，減少施工備件種類。此外，本發(fā)明的系列化撐靴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，拆裝方便，適用于狹窄空間中安裝變徑板。

在一個(gè)實(shí)施例中，基礎(chǔ)撐靴包括基體和安裝在基體上的弧形板，在弧形板上設(shè)置有多個(gè)第一螺紋孔，變徑板上構(gòu)造有與多個(gè)第一螺紋孔對(duì)應(yīng)的多個(gè)第二螺紋孔，通過(guò)安裝在第一螺紋孔和第二螺紋孔上的螺栓將一個(gè)或多個(gè)變徑板層疊地與弧形板相連。

在一個(gè)實(shí)施例中，變徑板構(gòu)造為其內(nèi)表面的曲率半徑與另一個(gè)變徑板的外表面的曲率半徑相同，并且存在有一個(gè)變徑板的內(nèi)表面的曲率半徑與弧形板的曲率半徑相等。這樣，可以以層疊方式將多個(gè)變徑板緊密地安裝到撐靴基體上，不但達(dá)到調(diào)節(jié)撐靴直徑的目的，而且使得變徑后的撐靴非常結(jié)實(shí)。

在一個(gè)實(shí)施例中，變徑板的厚度在30mm到150mm之間。

根據(jù)本發(fā)明第二方面的隧道掘進(jìn)機(jī)使用了根據(jù)上文所述的系列化撐靴。該隧道掘進(jìn)機(jī)還包括：軸向設(shè)置的主梁，在主梁的中部固定設(shè)置有支撐組件，支撐組件包括滑動(dòng)式跨接在主梁上的鞍架，懸掛式與鞍架相連的撐靴油缸，撐靴油缸的伸出桿的端部安裝有系列化撐靴。在隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，撐靴用來(lái)?yè)巫∷淼辣?。僅改變撐靴而不改變撐靴油缸以及其他相關(guān)部件，可以方便地適應(yīng)隧道，這極大地簡(jiǎn)化了隧道掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造。

在一個(gè)實(shí)施例中，隧道掘進(jìn)機(jī)還包括驅(qū)動(dòng)刀盤的主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)力源組件，由多個(gè)驅(qū)動(dòng)力源組件驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連的刀盤，周向地包圍在主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)周圍的護(hù)盾，護(hù)盾的外殼能適應(yīng)待開(kāi)挖的隧道的直徑而改變尺寸。

在使用本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖隧道時(shí)，可通過(guò)更換護(hù)盾的外殼以使得更換后的外殼能與隧道的內(nèi)壁接觸，然而與護(hù)盾外殼相關(guān)的其他部件則無(wú)需更換，這樣就實(shí)現(xiàn)了主要零部件的通用性，并且極大地縮短了設(shè)計(jì)制造周期和生產(chǎn)費(fèi)用。

在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)驅(qū)動(dòng)力源組件各自包括電機(jī)和與電機(jī)相連的變速箱，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括由多個(gè)變速箱驅(qū)動(dòng)的齒圈和與齒圈相連的刀盤承載件。在一個(gè)實(shí)施例中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括承載來(lái)自刀盤的推力的主軸承，主軸承設(shè)置在刀盤承載件和變速箱之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，外殼由相互搭接的多個(gè)外殼部分組成，在外殼的內(nèi)部設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)外殼部分的護(hù)盾油缸。護(hù)盾油缸可向外推動(dòng)外殼部分并緊緊地頂靠隧道壁，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道壁的初步支護(hù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，與隧道掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)適配隧道直徑相比，待開(kāi)挖的隧道的直徑增大幅度在50mm到500mm之間時(shí)，通過(guò)在多個(gè)外殼部分的外表面上分別固定設(shè)置新外殼部分來(lái)改變其尺寸。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在外殼部分和新外殼部分之間存在有間隙，在間隙內(nèi)設(shè)置有多個(gè)支撐肋。通過(guò)這種方式可非常簡(jiǎn)單地改變護(hù)盾的外殼的尺寸，特別是直徑，而且多個(gè)支撐肋使得新的外殼能夠承受隧道內(nèi)的壓力。這極大地減小了更換零件的數(shù)量，費(fèi)用和耗時(shí)也得以大幅降低。此外，通過(guò)調(diào)節(jié)外殼部分和新外殼部分之間的間隙，可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)外殼的尺寸，從而擴(kuò)大隧道掘進(jìn)機(jī)能適配的隧道直徑。

在一個(gè)實(shí)施例中，刀盤包括中心塊和能拆裝的多個(gè)邊塊，在中心塊和邊塊上安裝有多個(gè)刀具。通過(guò)更換刀盤的變快，可方便地改變刀盤的直徑，以適應(yīng)待開(kāi)挖的隧道。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，多個(gè)邊塊的數(shù)量為四個(gè)并且形狀相同。邊塊的形狀相同，這極大地方便了批量制作邊塊，并且方便了使用者更換邊塊。

在一個(gè)實(shí)施例中，中心塊的橫截面為帶有四個(gè)倒角的正方形，四個(gè)倒角彼此相同，從橫截面上看，中心塊與任一個(gè)邊塊的接縫由正方形的邊和與其相連第一倒角邊的一部分以及第二倒角邊的一部分組成。這便于將邊塊與中心塊卡接定位。

在一個(gè)實(shí)施例中，在接縫中，正方形的邊為第一配合邊，第一倒角邊的一部分和第二倒角邊的一部分中的一個(gè)為第二配合邊，另外一個(gè)為調(diào)節(jié)邊。第一配合邊和第二配合邊是指邊塊與中心塊緊密配合。調(diào)節(jié)邊是指邊塊與中心塊之間的配合可以調(diào)節(jié)，這樣即使邊塊的尺寸略有誤差，也能將其牢固地與中心塊裝配在一起。

在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)刀具沿著正方形的邊線的中心線和對(duì)角線來(lái)布置，并且刀具偏離相鄰邊塊之間的接縫。這樣，刀具在刀盤上為均勻分布，使得刀盤的受力也比較均勻。

在一個(gè)實(shí)施例中，在主梁的中部還鉸接設(shè)置有推進(jìn)組件，推進(jìn)組件處于支撐組件的前方并與撐靴鉸接。

在一個(gè)實(shí)施例中，撐靴油缸的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)撐靴油缸的缸底彼此相連，兩個(gè)撐靴油缸的伸出桿處于同一直線并且朝向相反的方向延伸。這樣，可將兩個(gè)撐靴油缸單獨(dú)維護(hù)，并且在必要時(shí)可單獨(dú)地維修或更換其中的一個(gè)，而另一個(gè)不受影響，這降低了維護(hù)成本。

在一個(gè)實(shí)施例中，支撐組件還包括銷組件，銷組件包括設(shè)置在兩個(gè)撐靴油缸的缸底之間橫連扳，橫連扳的兩個(gè)端部分別鞍架相連，銷組件還包括豎直銷，豎直銷豎直地間隙配合式延伸穿過(guò)設(shè)置在橫連扳的中部的安裝孔，豎直銷的兩端各自通過(guò)連接板與兩個(gè)撐靴油缸相連。銷組件的豎直銷和連接板將兩個(gè)撐靴油缸連接成一個(gè)整體，避免兩個(gè)撐靴油缸之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。銷組件的橫連扳將兩個(gè)撐靴油缸與鞍架連接成一個(gè)整體，避免了兩個(gè)撐靴油缸與鞍架在軸向上相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這樣在推進(jìn)組件向前推進(jìn)主梁時(shí)，所述兩個(gè)撐靴油缸可同步地向前運(yùn)動(dòng)。另外，由于豎直銷與橫連扳上的安裝孔為間隙配合，這樣可以根據(jù)要求上下調(diào)節(jié)撐靴油缸的高度。

在一個(gè)實(shí)施例中，橫連扳的中部的尺寸大于兩個(gè)端部的尺寸，并且從中部到端部平滑過(guò)渡。橫連扳的安裝孔處會(huì)受到來(lái)自豎直銷的擠壓力，因此將橫連扳構(gòu)造為其中部的尺寸大于兩個(gè)端部的尺寸能夠提高橫連扳的強(qiáng)度。此外，從中部到端部平滑過(guò)渡可以避免在橫連扳上出現(xiàn)應(yīng)力集中。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在兩個(gè)撐靴油缸的缸底之間安裝有連接塊，在連接塊內(nèi)交差構(gòu)造有橫向孔和縱向孔，橫連扳穿過(guò)橫向孔，豎直銷穿過(guò)縱向孔，連接板處于連接塊之外。通過(guò)設(shè)置連接塊，可方便地調(diào)節(jié)兩個(gè)撐靴之間的距離，從而使得兩個(gè)撐靴能更好地適應(yīng)待開(kāi)挖的隧道的直徑。此外，橫連扳和豎直銷大部分處于連接塊的內(nèi)部，從而避免了其受到來(lái)自外部環(huán)境的傷害。此外，連接塊也有助于將兩個(gè)撐靴油缸連接到一起，減輕了連接板的受力情況。

在一個(gè)實(shí)施例中，在主梁上，在護(hù)盾的后方相鄰地設(shè)置有鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)。鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)包括內(nèi)齒圈狀的旋轉(zhuǎn)環(huán)，與旋轉(zhuǎn)環(huán)嚙合配合的多個(gè)托輪，該多個(gè)托輪固定在主梁上。在安裝支護(hù)型鋼時(shí)，將成段的多個(gè)支護(hù)型鋼首先設(shè)置到旋轉(zhuǎn)環(huán)上，并且拼接成一個(gè)圓弧，然后再安裝到隧道壁上。

在一個(gè)實(shí)施例中，在旋轉(zhuǎn)環(huán)上間隔開(kāi)地安裝有用于承載支護(hù)型鋼多個(gè)掛鉤，掛鉤包括掛鉤主體，掛鉤主體的第一延伸部分與旋轉(zhuǎn)環(huán)固定相連，第二延伸部分用于承載支護(hù)型鋼的重量，在掛鉤主體上還安裝有輔助鉤，輔助鉤與第二延伸部分平行并且其第一端部鉸接在掛鉤主體的拐角處，在第二端部處設(shè)置有能與掛鉤主體相連的拉緊鉤組件。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在將支護(hù)型鋼放置到掛鉤上后，通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的輔助鉤并且將拉緊鉤組件與掛鉤主體相連可穩(wěn)定地將支護(hù)型鋼保持在掛鉤上。而且，需要釋放支護(hù)型鋼時(shí)，僅需要將拉緊鉤組件與掛鉤主體分開(kāi)，這方便了使用者操作。

在一個(gè)實(shí)施例中，在主梁上還設(shè)置有錨桿鉆機(jī)組件，錨桿鉆機(jī)組件包括對(duì)稱式設(shè)置在主梁兩側(cè)上的兩個(gè)弧形軌道和分別通過(guò)環(huán)形行走機(jī)構(gòu)沿兩個(gè)弧形軌道運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)鉆機(jī)。鉆機(jī)用于在隧道壁上打眼并向隧道壁內(nèi)施加鋼筋等加強(qiáng)材料，以加強(qiáng)隧道壁的強(qiáng)度。通過(guò)設(shè)置兩個(gè)弧形軌道，可使得鉆機(jī)能向隧道壁的一個(gè)圓周上的各個(gè)位置上打眼。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)根據(jù)本發(fā)明的系列化撐靴可通過(guò)改變安裝在基礎(chǔ)撐靴上的變徑板的數(shù)量來(lái)方便地改變撐靴的直徑以適應(yīng)不同直徑的待開(kāi)挖隧道，而無(wú)需從整體改變撐靴的結(jié)構(gòu)。(2)根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)，僅改變撐靴而不改變撐靴油缸以及其他相關(guān)部件，可以方便地適應(yīng)隧道，這極大地簡(jiǎn)化了隧道掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造。

附圖說(shuō)明

在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)；

圖2示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

圖3示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的護(hù)盾的結(jié)構(gòu)；

圖4示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的刀盤的結(jié)構(gòu)；

圖5示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的主梁的結(jié)構(gòu)；

圖6是圖5的俯視圖；

圖7是圖5的A-A剖視圖；

圖8示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)；

圖9是圖8的側(cè)視圖；

圖10示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的錨桿鉆機(jī)組件；

圖11示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的撐靴；

圖12示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的變徑板；

圖13示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道掘進(jìn)機(jī)的變徑之后的撐靴；

圖14是圖6的B-B剖視圖；

圖15以俯視圖示意性地顯示了推進(jìn)組件、支撐組件、鞍架以及銷組件的裝配關(guān)系；

圖16示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的掛鉤的結(jié)構(gòu)；

圖17是圖16的側(cè)視圖；

圖18是圖16的縱截面圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，隧道掘進(jìn)機(jī)10包括沿軸線11布置的刀盤1、護(hù)盾2、主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、主梁7以及設(shè)置在主梁7的多個(gè)其他結(jié)構(gòu)或組件，例如鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)4和錨桿鉆機(jī)組件5。

刀盤1處于隧道掘進(jìn)機(jī)10的最前方，并且用以向地層內(nèi)鉆進(jìn)。主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3用于給刀盤1施加驅(qū)動(dòng)力。護(hù)盾2用于初步支撐剛剛鉆成的隧道的隧道壁。與護(hù)盾2相鄰并設(shè)置在后方的鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)4用于對(duì)隧道實(shí)施支護(hù)。設(shè)置在鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)4后方的錨桿鉆機(jī)組件5用于向隧道壁內(nèi)打孔并插入鋼筋等加強(qiáng)件，以進(jìn)一步加強(qiáng)隧道壁。

下面分別描述隧道掘進(jìn)機(jī)10的多個(gè)組成部分。

圖4示意性地顯示了刀盤1的結(jié)構(gòu)。刀盤1包括中心塊41和四個(gè)完全相同的邊塊42。在中心塊41和邊塊42上布置有多個(gè)刀具45。應(yīng)理解的是，邊塊42的數(shù)量還可以更多。中心塊41與主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3相連以接收動(dòng)力。邊塊42是可以更換的。在一個(gè)實(shí)施例中，中心塊41的橫截面為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的帶有四個(gè)倒角43正方形狀，四個(gè)倒角43彼此相同。邊塊42的形狀與中心塊41的形狀相匹配，以便于卡接定位。在另一個(gè)實(shí)施例中，中心塊41的橫截面與刀盤1的橫截面積之比在3:5。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)挖隧道時(shí)，如此大小的中心塊41能夠接受足夠的扭矩而不會(huì)發(fā)生變形。

還如圖4所示，從橫截面上看，中心塊41與邊塊43的接縫由正方形的邊44和第一倒角邊431的一部分以及第二倒角邊432的一部分組成。申請(qǐng)人創(chuàng)造性地將正方形的邊44構(gòu)造為第一配合邊，第一倒角邊431的一部分構(gòu)造為第二配合邊，第二倒角邊432的一部分構(gòu)造為調(diào)節(jié)邊。這樣，邊塊43與中心塊41在邊44和第一倒角431處的配合方式為緊密配合，而在第二倒角邊432處的配合則可以調(diào)節(jié)，這樣即使邊塊43的尺寸略有誤差仍能正確地安裝在中心塊41上，這方便了生產(chǎn)邊塊43。應(yīng)理解的是，也可以以第一倒角邊431為調(diào)節(jié)邊，而以第二倒角邊432為配合邊。另外，其他邊塊與中心塊41的安裝方式與此完全相同，這里不再贅述。

還如圖4所示，多個(gè)刀具45沿著正方形的邊44的中心線46和對(duì)角線47來(lái)布置。即，多個(gè)刀具45布置為大體“米”字形。這樣，刀具45在刀盤1上為均勻分布，使得刀盤1的受力也比較均勻。刀具45偏離相鄰邊塊43之間的接縫48。這意味著，邊塊43的配合邊為非對(duì)稱形狀，這使得裝配人員能迅速地以正確的方式安裝邊塊43到中心塊41上。

圖2示意性地顯示了主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3。如圖2所示，主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括在周向上均勻布置的多個(gè)電機(jī)21。電機(jī)21可選擇為功率為350Kw的變頻電機(jī)。電機(jī)21分別與變速箱24內(nèi)的減速機(jī)22、齒輪23相連。齒輪23與齒圈25嚙合。齒圈25又與刀盤承載件27相連。刀盤1安裝在刀盤承載件27上。由此，實(shí)現(xiàn)了主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)刀盤1。

為了避免齒圈25和齒輪23承受來(lái)自刀盤1的推力，在刀盤承載件27和變速箱24的外壁之間安裝有主軸承26和滾珠28，以將該推力傳遞到變速箱24上。主軸承26和滾珠28用于減小摩擦力。

圖3示意性地顯示了護(hù)盾2。護(hù)盾2包括外殼31和設(shè)置在外殼31的內(nèi)部用于驅(qū)動(dòng)外殼31的護(hù)盾油缸32。外殼31由多個(gè)相互搭接的外殼部分33形成，因此護(hù)盾油缸32的數(shù)量也相應(yīng)地為多個(gè)，以驅(qū)動(dòng)這些外殼部分33。

還可以通過(guò)在外殼部分33上固定安裝新的外殼部分35來(lái)增大護(hù)盾2(或外殼31)的尺寸，以使得隧道掘進(jìn)機(jī)10適于開(kāi)挖不同直徑的隧道。優(yōu)選地，與隧道掘進(jìn)機(jī)10的設(shè)計(jì)適配隧道直徑相比，待開(kāi)挖的隧道的直徑增大幅度在50mm到500mm之間時(shí)，通過(guò)在外殼部分33的外表面上固定設(shè)置新外殼部分35來(lái)改變其尺寸。特別是，對(duì)于重復(fù)使用的隧道掘進(jìn)機(jī)而言，通過(guò)這種方式可極為方便地將隧道掘進(jìn)機(jī)適用于新的待開(kāi)挖的隧道。如圖3所示，在外殼部分33和新外殼部分35之間存在有間隙36，在間隙36內(nèi)設(shè)置有多個(gè)支撐肋37。通過(guò)調(diào)節(jié)間隙36的尺寸，可以方便地調(diào)整設(shè)置了新的外殼部分35之后的外殼31的直徑。

圖5示意性地顯示了隧道掘進(jìn)機(jī)10的主梁7。主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3的電機(jī)21安裝在主梁7的前端部511上。在主梁7的中部512上設(shè)置有推進(jìn)組件52和支撐組件753，如圖5和圖6所示。在一個(gè)實(shí)施例中，推進(jìn)組件52為推進(jìn)油缸。推進(jìn)油缸52的連桿53與主梁7鉸接，并且推進(jìn)油缸52與支撐組件753鉸接。優(yōu)選地，在主梁7的兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)置有推進(jìn)油缸52。通過(guò)連桿53從推進(jìn)油缸52的缸體內(nèi)縮回和伸出，可推動(dòng)主梁7前進(jìn)，進(jìn)而推動(dòng)刀盤1前進(jìn)。應(yīng)理解的是，圖6以兩個(gè)處于不同狀態(tài)的推進(jìn)油缸顯示了推進(jìn)油缸52的動(dòng)作過(guò)程。

支撐組件753包括滑動(dòng)式跨接在主梁7上的鞍架54、處于主梁7的下方并且與鞍架54懸掛式相連的撐靴油缸71。在撐靴油缸71的伸出桿72的端部安裝有撐靴73。在這種情況下，推進(jìn)油缸52與撐靴73鉸接。在本實(shí)施例中，撐靴油缸71的數(shù)量為兩個(gè)，并且兩個(gè)撐靴油缸71的缸底彼此相連。這樣，兩個(gè)撐靴油缸71的伸出桿72處于同一直線并且朝向相反的方向延伸。在每一個(gè)伸出桿72的端部均安裝有撐靴73，因此兩個(gè)撐靴73對(duì)稱地處于主梁7的兩側(cè)。對(duì)稱的撐靴73支撐在隧道壁1004上，以保證主梁7始終沿著正確的方向前進(jìn)。在推進(jìn)主梁7的過(guò)程中，首先兩個(gè)撐靴73撐接在隧道壁1004上，推進(jìn)油缸52的連桿53從缸體內(nèi)伸出從而推動(dòng)主梁7相對(duì)于鞍架54向前滑動(dòng)。接下來(lái)，兩個(gè)撐靴73與隧道壁1004分開(kāi)，推進(jìn)油缸52的連桿53縮回到缸體內(nèi)從而牽引撐靴73前進(jìn)，進(jìn)而鞍架54和撐靴油缸71也向前運(yùn)動(dòng)。這樣就實(shí)現(xiàn)了向前推進(jìn)隧道掘進(jìn)機(jī)10。

為了確保兩個(gè)撐靴油缸71與鞍架54始終同步運(yùn)動(dòng)，支撐組件753還包括銷組件。如圖14和15所示，銷組件包括橫連扳1601，其設(shè)置在兩個(gè)撐靴油缸71的缸底之間，并且橫連扳1601的兩端與鞍架54相連。在橫連扳1601的中部設(shè)置有豎直延伸的安裝孔1603。銷組件還包括與間隙配合地延伸穿過(guò)安裝孔1603的豎直銷1501。豎直銷1501的兩端分別通過(guò)連接板1502與兩個(gè)撐靴油缸71固定相連。這樣，在橫連扳1601、豎直銷1501和連接板1502的連接下，兩個(gè)撐靴油缸71與鞍架54形成一個(gè)整體。在推進(jìn)油缸52向前拉動(dòng)兩個(gè)撐靴73時(shí)，確保兩個(gè)撐靴油缸71和鞍架54同步地向前運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，橫連扳1601的中部(即設(shè)有安裝孔1603的位置)的尺寸大于兩個(gè)端部的尺寸，并且從中部到端部平滑過(guò)渡。從整體上來(lái)看，橫連扳1601呈魚(yú)尾狀，這可避免橫連扳1601上產(chǎn)生應(yīng)力集中。

在一個(gè)實(shí)施例中，在兩個(gè)撐靴油缸71的缸底之間安裝有連接塊75。這可增大兩個(gè)撐靴73之間的距離，這樣可進(jìn)一步適應(yīng)新的待開(kāi)挖隧道的直徑。在這種情況下，在連接塊75內(nèi)交差構(gòu)造有橫向孔1503和縱向孔1504。橫連扳1601穿過(guò)橫向孔1503，豎直銷1501穿過(guò)縱向孔1504，連接板1502處于連接塊75之外。

對(duì)于重復(fù)使用的隧道掘進(jìn)機(jī)而言，可在撐靴73的外表面上固定設(shè)置變徑板1301來(lái)改變其尺寸，從而適應(yīng)新的待開(kāi)挖隧道的直徑。如圖11所示，基礎(chǔ)撐靴73包括基體1201，通過(guò)支撐件1202與基體1201相連的弧形板1203。弧形板1203用于頂靠隧道壁。弧形板1203上設(shè)置有螺紋孔1204，變徑板1301上也設(shè)置有與螺紋孔1204相對(duì)應(yīng)的螺紋孔1302，這樣可通過(guò)螺栓1401在弧形板1203上安裝變徑板1301來(lái)改變撐靴的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，變徑板1301為厚度在30mm到150mm之間的鋼板。當(dāng)使用具有撐靴73的隧道掘進(jìn)機(jī)10開(kāi)挖新的隧道時(shí)，可以在方便地根據(jù)需要在弧形板1203上安裝一個(gè)或多個(gè)變徑板1301(如圖13)，來(lái)適應(yīng)待開(kāi)挖的新的隧道。

具體來(lái)說(shuō)，首先，將待開(kāi)挖的直徑為4m到9m的隧道按照直徑進(jìn)行分組：4m-4.5m、4.5m-5m、5m-5.5m、5.5m-6m、6m-6.5m、6.5m-7m、7m-7.5m、7.5m-8m、8m-8.5m、8.5m-9m。然而，在任一個(gè)組中，以適應(yīng)最小直徑的隧道的撐靴為基礎(chǔ)撐靴。然后，通過(guò)向該基礎(chǔ)撐靴上安裝一個(gè)或多個(gè)變徑板來(lái)適應(yīng)該組中其他直徑的隧道。

下面以具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明通過(guò)變徑板1301來(lái)改變撐靴73的直徑的方式。

為了適應(yīng)開(kāi)挖直徑為4.2m的隧道，以4m-4.5m系列中的基礎(chǔ)撐靴73為基礎(chǔ)，使用長(zhǎng)度為150mm的M30的螺栓1401在弧形板1203上安裝厚度為100mm的變徑板1301，從而達(dá)到開(kāi)挖要求。

為了適應(yīng)開(kāi)挖直徑為4.3m的隧道，以4m-4.5m系列中的基礎(chǔ)撐靴73為基礎(chǔ)，使用長(zhǎng)度為200mm的M30的螺栓1401在弧形板1203上安裝厚度為150mm的變徑板1301，從而達(dá)到開(kāi)挖要求。

為了適應(yīng)開(kāi)挖直徑為4.5m的隧道，以4m-4.5m系列中的基礎(chǔ)撐靴73為基礎(chǔ)，使用長(zhǎng)度為250mm的M30的螺栓1401在弧形板1203上安裝厚度為100mm的變徑板1301和厚度為150mm的變徑板1301，從而達(dá)到開(kāi)挖要求。

在一個(gè)實(shí)施例中，在鞍架54上安裝有兩個(gè)扭矩油缸74，兩個(gè)撐靴油缸71分別與兩個(gè)扭矩油缸74的伸出桿相連，從而實(shí)現(xiàn)撐靴油缸71與鞍架54的懸掛式相連。通過(guò)調(diào)節(jié)扭矩油缸74的伸出桿的伸出長(zhǎng)度，可以方便地調(diào)節(jié)撐靴油缸71的高度，進(jìn)而調(diào)節(jié)撐靴73在隧道壁上的支撐位置。

圖8和圖9顯示了隧道掘進(jìn)機(jī)10的鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)4。鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)4緊鄰地設(shè)置在護(hù)盾2的后方，以對(duì)開(kāi)挖完成的隧道壁實(shí)施支護(hù)。如圖8所示，鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)4包括旋轉(zhuǎn)環(huán)81和與旋轉(zhuǎn)環(huán)81相配合的多個(gè)托輪82，多個(gè)托輪82安裝在主梁7上。旋轉(zhuǎn)環(huán)81構(gòu)造成內(nèi)表面具有齒壓的齒圈狀，托輪82也為齒輪與旋轉(zhuǎn)環(huán)81嚙合。優(yōu)選地，在旋轉(zhuǎn)環(huán)81上間隔開(kāi)地安裝有用于承載支護(hù)型鋼多個(gè)掛鉤1701(如圖8和9所示)。在安裝支護(hù)型鋼時(shí)，將成段的多個(gè)支護(hù)型鋼首先設(shè)置到旋轉(zhuǎn)環(huán)81的掛鉤1701上，并且拼接成一個(gè)圓弧，然后再通過(guò)撐緊臂85安裝到隧道壁上。

圖16、17和18顯示了掛鉤1701的一個(gè)示例性的結(jié)構(gòu)。如圖18所示，掛鉤1701包括掛鉤主體1901。掛鉤主體1901大體呈L形，并且其第一延伸部分1902與旋轉(zhuǎn)環(huán)81固定相連，第二延伸部分1903用于承載支護(hù)型鋼1904的重量。掛鉤1701還包括輔助鉤1702。優(yōu)選地，輔助鉤1702的數(shù)量為兩個(gè)，并且對(duì)稱地布置在掛鉤主體1901的兩側(cè)上，如圖17所示。輔助鉤1702與第二延伸部分1903平行并且其第一端部1703鉸接在掛鉤主體1901的拐角1905處，在第二端部1704處設(shè)置有能與掛鉤主體1901相連的拉緊鉤組件1705。在一個(gè)實(shí)施例中，拉緊鉤組件1705包括與第二端部1704相連的鏈條1706和安裝在鏈條1706的端部處的拉鉤1707。在第一延伸部分1902設(shè)置有拉緊孔1708，拉鉤1707可接合到拉緊孔1708內(nèi)以實(shí)現(xiàn)與掛鉤主體1901相連。

這樣，在將支護(hù)型鋼1904放置到掛鉤1701上后，通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的輔助鉤1702并且將拉鉤1707與掛鉤主體1901相連可穩(wěn)定地將支護(hù)型鋼1904保持在掛鉤1701上。而且，需要釋放支護(hù)型鋼1904時(shí)，僅需要將拉鉤1707與掛鉤主體1901分開(kāi)，這方便了使用者操作。

優(yōu)選地，鋼拱架安裝機(jī)構(gòu)4還包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)環(huán)81軸向運(yùn)動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)91。行走機(jī)構(gòu)91沿著主梁7運(yùn)動(dòng)并且同時(shí)攜帶旋轉(zhuǎn)環(huán)81沿著主梁7運(yùn)動(dòng)(即軸向運(yùn)動(dòng))，這樣可以在軸向上精細(xì)調(diào)節(jié)支護(hù)型鋼1904在隧道壁1004上安裝位置。

圖10顯示了隧道掘進(jìn)機(jī)10的錨桿鉆機(jī)組件5。錨桿鉆機(jī)組件5包括兩個(gè)對(duì)稱地安裝在主梁7兩側(cè)上的弧形軌道1001和通過(guò)環(huán)形行走機(jī)構(gòu)1003沿兩個(gè)弧形軌道1001運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)鉆機(jī)1002。通過(guò)鉆機(jī)1002的這種運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)鉆機(jī)1002覆蓋隧道壁1004的一個(gè)圓周上的各個(gè)位置，即可以在隧道壁一個(gè)圓周上的各個(gè)位置打眼并向隧道壁內(nèi)施加鋼筋等加強(qiáng)材料，以加強(qiáng)隧道壁的強(qiáng)度。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個(gè)實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來(lái)。本發(fā)明并不局限于文中的特定實(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。