[发明专利]一种掘进机及其撑靴单元

说明书

本发明涉及一种掘进机及其撑靴单元，掘进机的撑靴单元包括：鞍架，鞍架两侧分别通过伸缩驱动结构横向可伸缩地支撑装配有撑靴；每侧伸缩驱动结构分别包括伸出驱动结构，伸出驱动结构包括内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁，内侧超导电磁铁固定在鞍架上，外侧超导电磁铁固定在相应撑靴上，内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁可用于通电产生磁斥力，进而驱动相应侧撑靴向外伸出。相比于现有技术中的撑靴油缸提供的推力，本发明给超导电磁铁通电产生的磁斥力由通电量决定，上限很高，整体尺寸不需要设计的很大就容易提供较大的撑顶作用力。

技术领域

本发明属于掘进机撑靴技术领域，具体涉及一种掘进机及其撑靴单元。

背景技术

现有掘进机的结构如授权公告号为CN106285703B的中国发明专利中公开的隧道掘进机，包括掘进机本体，掘进机本体上设置鞍架，鞍架上安装有撑靴，撑靴由油缸驱动动作，在掘进机掘进过程中，撑靴撑顶洞壁产生的摩擦力作为整机掘进支反力向前掘进。在部分工况下，例如极硬岩地质情况下，所需掘进动力较大，撑靴提供的支反力不足，导致整机掘进过程中振动严重，掘进效率缓慢。实际上，这种支反力不足的情况，还经常发生在软弱围岩、破碎围岩情况下，由于围岩不能提供良好的基础，无法为撑靴提供有效的撑顶作用力。

另外，掘进机刀盘旋转开挖时产生的扭矩，最终通过整机的撑靴单元传递到隧道洞壁上，尤其是在刀盘启动瞬间，刀盘所受扭矩很大，撑靴就承受了很大的扭矩，若撑靴与隧道洞壁产生的摩擦力较小时，容易发生设备姿态异常情况，造成施工偏差，存在引起施工事故的风险。

面对上述特殊工况，传统撑靴油缸提供的推力存在上限，即撑靴与隧道洞壁产生的摩擦力有限，不能很好地适应上述异常工况，同时隧道掘进机的结构一般较为紧凑，几乎没有多余空间提供安装多组油缸或更大推力油缸（对应更大的推力油缸，需要配置大适用于较大推力油缸的油泵及油路系统），因此，急需探索采用其他可提供较大推力的方式，代替推进油缸为整机掘进提供推力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于提供较大撑顶作用力的掘进机的撑靴单元；同时，本发明还提供一种使用上述撑靴单元的掘进机。

为实现上述目的，本发明所提供的掘进机的撑靴单元的技术方案是：一种掘进机的撑靴单元，包括：

鞍架，用于固定安装在掘进机的沿前后方向延伸的掘进机本体上，鞍架的水平左右两侧分别通过伸缩驱动结构横向可伸缩地支撑装配有撑靴；

每侧伸缩驱动结构分别包括伸出驱动结构，伸出驱动结构用于驱动相应撑靴向外伸出以撑顶在隧道洞壁上；

所述伸出驱动结构包括内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁，内侧超导电磁铁固定在鞍架上，外侧超导电磁铁固定在相应撑靴上，内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁可用于通电产生磁斥力，进而驱动相应侧撑靴向外伸出；

每侧伸缩驱动结构通过下述其中一种方式驱动相应撑靴向内回缩：

（1）内侧超导电磁铁和外侧超导电磁可用于通电产生磁吸力，以驱动相应撑靴回缩；

（2）伸缩驱动结构还包括回缩驱动结构，以驱动相应撑靴回缩。

有益效果是：本发明提供的掘进机的撑靴单元中，伸缩驱动结构的伸出驱动结构包括对应配合的两侧超导电磁铁，两侧超导电磁铁可用于通电产生磁斥力，进而驱动两侧撑靴向外伸出。相比于现有技术中的撑靴油缸提供的推力，该发明给超导电磁铁通电产生的磁斥力由通电量决定，上限很高，整体尺寸不需要设计的很大就容易提供较大的撑顶作用力。而且，对于超导电磁铁来讲，自身具有的性能也方便停电时保持磁斥力，稳定性好，可有效降低维持成本。

作为进一步地改进，两侧撑靴上分别设有压力传感器，用于检测撑靴撑顶在隧道洞壁上的撑顶作用力，对应所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁设有外伸通电电路，在所述压力传感器检测到的压力上升至设定压力值时断开，外伸通电电路断开，保持超导状态的所述内侧超导电磁铁和外侧超导电磁铁维持设定磁斥力。