[发明专利]仿生微孔径钻扩式地下掘进装置支撑推进机构

说明书

本发明涉及一种仿生微孔径钻扩式地下掘进装置支撑推进机构，其包括尾部机壳、直流减速电机、支撑爪及支撑爪驱动单元，在尾部机壳内安装直流减速电机；支撑爪驱动单元包括冠齿轮、对称的直齿轮、第一双曲柄凸轮机构、第二双曲柄凸轮机构，直流减速电机驱动冠齿轮，冠齿轮同时啮合对称的直齿轮，由对称的直齿轮分别驱动第一双曲柄凸轮机构、第二双曲柄凸轮机构，进而驱动两个支撑爪。本发明的仿生微孔径钻扩式地下掘进装置支撑推进机构，结构设计科学合理，不需要外部动力设备，实现独立推进，适应微小孔径掘进装置的高效推进。

技术领域

本发明属于仿生式掘进装置领域，特别是一种仿生微孔径钻扩式地下掘进装置支撑推进机构。

背景技术

随着我国城市化进程加快，城市交通与通讯网络的立体化已成为当今城市建设的重要发展方向，城市建设中小直径管线铺设等小型施工，各类地质勘探与研究，以及反恐中的隐蔽性非开挖作业，都需要相应的地下掘进装置与设备。城市建设中的地铁隧道等大型管线施工主要采用盾构机，系统复杂，集钻挖、输送、支撑为一体，且成本较高。小直径管线施工(25～200cm)，如给排水管线、燃气管线、光纤(电缆)管线、工业管道的施工等一方面不能采用盾构机，另一方面不希望破坏地表影响交通，采用非开挖施工的方法可以减小对交通的影响和对地表设施的破坏，是理想的施工方法。目前城市中采用的非开挖方法主要有冲击矛法、水平定向钻井、水平螺旋钻进法等，多以气压或液压冲击为动力，进行旋钻式挖掘。地面上需要配备大型辅助设备用于排屑、控温、推进，因而设备灵活性不高，单次掘进距离有限(40m以内)，从而制约了旋钻式地下掘进设备的应用范围，使其无法满足城市地下管线铺设所需的掘进距离长，噪音低，震动低，微型化等要求。

中国发明专利(CN201611252858.2)公开了一种扩张式盾构机，其利用液压电机驱动各级扩张装置实现逐级扩张，每级扩张装置均采用5-6个液压缸，孔洞大小为30cm-200cm，该机构可实现无屑非开挖，但开孔范围较大，且需要外部的动力装置较多。

中国发明专利(CN201510982376.1)公开了一种电缆缚设非开挖方法，提供了一小管径电缆缚设排管非开挖方法，管径为400mm，但需要挖设工作井和接收井，利用回拖扩孔的方法实现。掘进距离短，需开挖工作井和接收井。

中国发明专利(CN201710445841.7)公开了一种仿蚯蚓的水下拱泥机器人，其包含两节转向和支撑机构，舵机利用旋转平台将动力传递给动力传动杆及锥形拱泥头，使锥形拱泥头旋转，利用气缸杆的伸缩驱动拱泥头机构往复运动，实现打孔，但该机器人运动形式较复杂，且运动距离有限。

综上所述，当前的研究或发明主要集中在三个方面，一种是使用普遍的盾构机和常用的非开挖方法，无法实现微小孔径的非开挖，且需要预先挖设工作井；一是改进现有钻机上的钻扩具，实现钻扩运动，但其钻扩需要地面上的辅助设备和动力设备，无法实现长距离运动；一种是依据仿生设计方法，在原有冲击矛或冲击套的基础上改进增加行走、转向或控制功能，实现灵活的运动。

特别是现有的掘进装置其推进机构结构复杂，需要外部设备推进。目前还没有不需要外部动力设备，可实现独立推进，适应微小孔径掘进装置的推进设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种仿生微孔径钻扩式地下掘进装置支撑推进机构，可以在不需外部动力设备的情况下，可实现独立推进，适应微小孔径掘进装置的高效推进。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：