CN116480356A - 基于可变阻力的盾构机主机平移装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于可变阻力的盾构机主机平移装置及其使用方法，包括伸缩式平移顶撑机构、自适应伸缩控制机构、单轴向驱动机构、辅助行走机构和混凝土支撑片。本发明属于盾构机移动技术领域，具体是指基于可变阻力的盾构机主机平移装置及其使用方法；本发明为了简化结构、降低电气方面的控制难度，本发明创造性地提出了伸缩式平移顶撑机构和自适应伸缩控制机构，通过对称布置、同步伸缩的单轴向驱动机构，能够进行控制自适应伸缩控制机构的小幅度伸缩，自适应伸缩控制机构在伸缩的同时，不仅能够自适应地带着伸缩式平移顶撑机构进行伸缩，还能根据行进阻力的大小，自适应地调节挤压固定力度。

Description

基于可变阻力的盾构机主机平移装置及其使用方法

技术领域

本发明属于盾构机移动技术领域，具体是指基于可变阻力的盾构机主机平移装置及其使用方法。

背景技术

盾构机是一种用于挖掘隧道的大型基建施工设备，其整体呈圆柱形，通过前端旋转的刀头将土石切碎，并通过后方的输送系统输送至外界，为了保证强度，隧道的外壁会通过弧形的混凝土预置片进行加固防护。

盾构机是蠕动前进的，一般以加固后的隧道壁为支点，目前的盾构机行进方式是设置顶撑机构和伸缩机构，通过交替控制两组支撑腿的伸缩将支点固定在隧道上，然后通过伸缩机构控制盾构机整体行进，这种行进方式比较简单、直观，但是仍然存在可以优化改进的空间。

目前的行进装置，每个轴向都有单独的液压缸控制，联动难度大、故障率高、成本高、结构复杂。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种结构巧妙的、能够自适应控制顶撑机构的伸缩和挤压力度的基于可变阻力的盾构机主机平移装置以及该装置的使用方法；为了简化结构、降低电气方面的控制难度，本发明创造性地提出了伸缩式平移顶撑机构和自适应伸缩控制机构，通过对称布置、同步伸缩的单轴向驱动机构，能够进行控制自适应伸缩控制机构的小幅度伸缩，自适应伸缩控制机构在伸缩的同时，不仅能够自适应地带着伸缩式平移顶撑机构进行伸缩（切换伸缩式平移顶撑机构的顶撑和释放状态），还能根据行进阻力的大小，自适应地调节挤压固定力度。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了基于可变阻力的盾构机主机平移装置，包括伸缩式平移顶撑机构、自适应伸缩控制机构、单轴向驱动机构、辅助行走机构和混凝土支撑片，所述伸缩式平移顶撑机构卡合设于混凝土支撑片中，通过伸缩式平移顶撑机构的伸缩，能够控制伸缩式平移顶撑机构和混凝土支撑片之间的廉洁与否，当伸缩式平移顶撑机构两端顶撑时，能够通过接触部位的摩擦力将自身固定在混凝土支撑片中；所述自适应伸缩控制机构对称设于伸缩式平移顶撑机构上，通过自适应伸缩控制机构能够自适应地控制伸缩式平移顶撑机构的伸缩，从而使得前后两组伸缩式平移顶撑机构交替伸缩固定，为蠕动前移创造基础条件，所述单轴向驱动机构设于自适应伸缩控制机构上，单轴向驱动机构在交替伸缩时，能够通过自适应伸缩控制机构控制伸缩式平移顶撑机构的伸缩，从而实现向前平移时的联动控制；所述辅助行走机构对称设于伸缩式平移顶撑机构上，通过辅助行走机构能够在伸缩式平移顶撑机构移动时对伸缩式平移顶撑机构进行辅助固定，提高伸缩式平移顶撑机构平移时的平稳性，减少运动过程中的偏摆和俯仰。

所述伸缩式平移顶撑机构包括伸缩导向组件和伸缩顶撑组件，所述伸缩顶撑组件对称设于伸缩导向组件的两端；所述伸缩导向组件包括中空主体横梁和线性轴承，所述中空主体横梁的两端设有横梁端板，所述横梁端板上对称设有端板凸台，所述端板凸台上设有端板沉头圆槽，所述端板沉头圆槽的底部设有贯通的端盘圆孔，所述线性轴承卡合设于伸缩式平移顶撑机构中，所述线性轴承的内圈直径大于端盘圆孔的直径。

所述伸缩顶撑组件包括弧形顶撑固定板和固定板预紧弹簧，所述弧形顶撑固定板上设有和混凝土支撑片的弧度相适应的弧形顶撑部，所述弧形顶撑部上对称设有导向滑杆，所述导向滑杆卡合滑动设于线性轴承中，通过导向滑杆和线性轴承的滑动配合，一方面能够提高滑动的精度，另一方面能够降低滑动阻力，提高滑动的平顺性；所述导向滑杆的底部设有滑杆底座，所述固定板预紧弹簧和导向滑杆呈同轴布置，所述固定板预紧弹簧设于滑杆底座和横梁端板之间，通过固定板预紧弹簧的预紧作用，能够使得弧形顶撑部在自由状态下始终保持和混凝土支撑片贴合的状态，此时的挤压力由固定板预紧弹簧提供，保证了交替伸缩顶撑动作的连续性，避免出现两组伸缩式平移顶撑机构都不接触混凝土支撑片的空挡时期。

所述自适应伸缩控制机构包括伸缩固定组件、伸缩运动组件和滑动控制组件，所述伸缩固定组件设于中空主体横梁上，所述伸缩运动组件卡合滑动设于伸缩固定组件中，所述滑动控制组件设于伸缩运动组件和弧形顶撑固定板之间。

所述伸缩固定组件包括伸缩套筒和套筒加强肋板，所述伸缩套筒固接于中空主体横梁的侧面，所述套筒加强肋板对称设于伸缩套筒的两侧，所述套筒加强肋板和伸缩套筒固接，所述套筒加强肋板和中空主体横梁固接。

所述伸缩运动组件包括伸缩轴、端部伸缩块和伸缩块铰接轴，所述伸缩轴卡合滑动设于伸缩套筒中，所述端部伸缩块设于伸缩轴的端部，所述端部伸缩块上设有伸缩块卡槽，所述伸缩块卡槽上设有贯通的伸缩块圆孔，所述伸缩块铰接轴卡合设于伸缩块圆孔中。

所述滑动控制组件包括滑动控制连杆、连杆控制块和控制块铰接轴，所述连杆控制块固接于伸缩块铰接轴的内壁上，所述连杆控制块上设有控制块叉架，所述控制块叉架上设有贯通的控制块铰接孔，所述控制块铰接轴卡合设于控制块铰接孔中，所述滑动控制连杆的两端分别设有连杆铰接孔一和连杆铰接孔二，所述滑动控制连杆通过连杆铰接孔一转动设于伸缩块铰接轴上，所述滑动控制连杆通过连杆铰接孔二转动设于控制块铰接轴上，当自适应伸缩控制机构受到方向不同的拉力或者推力时，能够通过自身的伸缩完成和混凝土支撑片的结合与分离；在受到向前的力时，由于固定板预紧弹簧的弹力小于平移的阻力，因此弧形顶撑固定板会先回缩，弧形顶撑部和混凝土支撑片分离之后才会移动；在受到向后的力时，弧形顶撑固定板具有朝外伸出的趋势，通过弧形顶撑固定板和混凝土支撑片之间挤压力的增加，能够提高二者的摩擦力和结合牢固程度，并且在结构强度足够的情况下，摩擦固定力会随着滑移阻力的增大而自适应增大，从而始终保证弧形顶撑固定板和混凝土支撑片之间不会产生相对滑动。

所述单轴向驱动机构包括十字连接件和液压伸缩缸，所述十字连接件上对称设有连接件横轴部，所述十字连接件通过连接件横轴部固接于端部伸缩块上，所述十字连接件上还对称设有连接件纵轴部，所述伸缩式平移顶撑机构、自适应伸缩控制机构和辅助行走机构组成的部件阵列设有两组，所述液压伸缩缸的两端分别设于两组十字连接件的连接件纵轴部上，通过两组对称设置、同步伸缩的液压伸缩缸，以及本发明的其他对称结构，能够保证在运动过程中，整体受力的对称性和均衡性。

所述辅助行走机构包括调节滑槽和滑动辅助组件，所述调节滑槽对称设于中空主体横梁上，所述调节滑槽和中空主体横梁固接，所述滑动辅助组件卡合滑动设于调节滑槽上，所述滑动辅助组件对称分布。

所述滑动辅助组件包括辅助轮调节滑块和辅助轮本体，所述辅助轮调节滑块上设有滑块滑动部，所述辅助轮调节滑块通过滑块滑动部卡合滑动设于调节滑槽上，所述辅助轮调节滑块和调节滑槽之间通过顶丝进行锁止和释放，所述辅助轮调节滑块的末端设有滑块叉架部，所述辅助轮本体转动设于滑块叉架部中，所述辅助轮本体滚动设于混凝土支撑片的内壁上。

本方案还公开了基于可变阻力的盾构机主机平移装置的使用方法，主要包括如下步骤：

步骤一：由于本装置的周围已经铺设上了预置的混凝土支撑片，因此通过液压伸缩缸的往复伸缩即可控制整个盾构机周期性向前平移，具体过程如下列步骤；

步骤二：在自由状态时，弧形顶撑固定板在固定板预紧弹簧的弹力作用下朝向外侧滑动、贴合在混凝土支撑片的内壁上，定义盾构机的前进方向为前方，前进的反向方为后方；当液压伸缩缸伸长时，前方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向前方的推力，后方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向后方的推力；

步骤三：后方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向后方的推力时，伸缩运动组件朝向伸缩套筒中回缩，从而通过滑动控制连杆将弧形顶撑固定板朝向外侧继续顶撑、增大弧形顶撑部和混凝土支撑片之间的挤压力和摩擦力，此时后方的弧形顶撑固定板被挤压固定在混凝土支撑片的内壁上，不会产生相对滑动；

步骤四：前方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向前方的推力时，伸缩运动组件从伸缩套筒中伸出，从而通过滑动控制连杆具有将弧形顶撑固定板朝向内侧拉动的趋势，由于盾构机的平移阻力大于固定板预紧弹簧的弹力，因此弧形顶撑固定板首先会克服固定板预紧弹簧的弹力朝向内侧滑动，待到滑动至极限位置之后，前方的伸缩式平移顶撑机构才会在液压伸缩缸伸长时向前方滑动，此时由于前方的弧形顶撑固定板和混凝土支撑片不接触、后方的弧形顶撑固定板和混凝土支撑片相互挤压，因此前方的伸缩式平移顶撑机构将会以后方的伸缩式平移顶撑机构为支点，朝向前方滑动；

步骤五：当液压伸缩缸回缩时，前方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向后方的拉力，后方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向前方的拉力；

步骤六：前方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向后方的拉力时，其动作和后方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向后方的推力相同，即朝向外侧挤压、顶撑混凝土支撑片的内壁；后方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向前方的拉力时，其动作和前方的十字连接件受到液压伸缩缸朝向前方的推力相同，即朝向内侧滑动、使弧形顶撑部离开混凝土支撑片的内壁；因此在液压伸缩缸回缩时，后方的伸缩式平移顶撑机构将会以前方的伸缩式平移顶撑机构为支点朝向前方滑动；

步骤七：通过液压伸缩缸的往复伸缩，能够使盾构机进行周期性地蠕动前进。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过伸缩式平移顶撑机构的伸缩，能够控制伸缩式平移顶撑机构和混凝土支撑片之间的廉洁与否，当伸缩式平移顶撑机构两端顶撑时，能够通过接触部位的摩擦力将自身固定在混凝土支撑片中；

（2）通过自适应伸缩控制机构能够自适应地控制伸缩式平移顶撑机构的伸缩，从而使得前后两组伸缩式平移顶撑机构交替伸缩固定，为蠕动前移创造基础条件；

（3）单轴向驱动机构在交替伸缩时，能够通过自适应伸缩控制机构控制伸缩式平移顶撑机构的伸缩，从而实现向前平移时的联动控制；

（4）通过辅助行走机构能够在伸缩式平移顶撑机构移动时对伸缩式平移顶撑机构进行辅助固定，提高伸缩式平移顶撑机构平移时的平稳性，减少运动过程中的偏摆和俯仰；

（5）通过导向滑杆和线性轴承的滑动配合，一方面能够提高滑动的精度，另一方面能够降低滑动阻力，提高滑动的平顺性；

（6）通过固定板预紧弹簧的预紧作用，能够使得弧形顶撑部在自由状态下始终保持和混凝土支撑片贴合的状态，此时的挤压力由固定板预紧弹簧提供，保证了交替伸缩顶撑动作的连续性，避免出现两组伸缩式平移顶撑机构都不接触混凝土支撑片的空挡时期；

（7）当自适应伸缩控制机构受到方向不同的拉力或者推力时，能够通过自身的伸缩完成和混凝土支撑片的结合与分离；在受到向前的力时，由于固定板预紧弹簧的弹力小于平移的阻力，因此弧形顶撑固定板会先回缩，弧形顶撑部和混凝土支撑片分离之后才会移动；

（8）在受到向后的力时，弧形顶撑固定板具有朝外伸出的趋势，通过弧形顶撑固定板和混凝土支撑片之间挤压力的增加，能够提高二者的摩擦力和结合牢固程度，并且在结构强度足够的情况下，摩擦固定力会随着滑移阻力的增大而自适应增大，从而始终保证弧形顶撑固定板和混凝土支撑片之间不会产生相对滑动；

（9）通过两组对称设置、同步伸缩的液压伸缩缸，以及本发明的其他对称结构，能够保证在运动过程中，整体受力的对称性和均衡性。

附图说明

图1为本发明提出的基于可变阻力的盾构机主机平移装置的立体图；

图2为本发明提出的基于可变阻力的盾构机主机平移装置的主视图；

图3为本发明提出的基于可变阻力的盾构机主机平移装置的俯视图；

图4为图2中沿着剖切线A-A的剖视图；

图5为图4中沿着剖切线B-B的剖视图；

图6为图5中沿着剖切线C-C的剖视图；

图7为本发明提出的基于可变阻力的盾构机主机平移装置的伸缩式平移顶撑机构的结构示意图；

图8为本发明提出的基于可变阻力的盾构机主机平移装置的自适应伸缩控制机构的结构示意图；

图9为本发明提出的基于可变阻力的盾构机主机平移装置的单轴向驱动机构的结构示意图；

图10为本发明提出的基于可变阻力的盾构机主机平移装置的辅助行走机构的结构示意图；

图11为本发明提出的基于可变阻力的盾构机主机平移装置的混凝土支撑片的结构示意图；

图12为伸缩式平移顶撑机构、自适应伸缩控制机构和辅助行走机构的组合结构示意图；

图13为图4中Ⅰ处的局部放大图；

图14为图5中Ⅱ处的局部放大图；

图15为图6中Ⅲ处的局部放大图。

其中，1、伸缩式平移顶撑机构，2、自适应伸缩控制机构，3、单轴向驱动机构，4、辅助行走机构，5、混凝土支撑片，6、伸缩导向组件，7、伸缩顶撑组件，8、中空主体横梁，9、线性轴承，10、弧形顶撑固定板，11、固定板预紧弹簧，12、横梁端板，13、端板凸台，14、端板沉头圆槽，15、端盘圆孔，16、弧形顶撑部，17、导向滑杆，18、滑杆底座，19、伸缩固定组件，20、伸缩运动组件，21、滑动控制组件，22、伸缩套筒，23、套筒加强肋板，24、伸缩轴，25、端部伸缩块，26、伸缩块铰接轴，27、滑动控制连杆，28、连杆控制块，29、控制块铰接轴，30、伸缩块卡槽，31、伸缩块圆孔，32、连杆铰接孔一，33、连杆铰接孔二，34、控制块叉架，35、控制块铰接孔，36、十字连接件，37、液压伸缩缸，38、连接件横轴部，39、连接件纵轴部，40、调节滑槽，41、滑动辅助组件，42、辅助轮调节滑块，43、辅助轮本体，44、滑块滑动部，45、滑块叉架部。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1~图15所示，本发明提出了基于可变阻力的盾构机主机平移装置，包括伸缩式平移顶撑机构1、自适应伸缩控制机构2、单轴向驱动机构3、辅助行走机构4和混凝土支撑片5，伸缩式平移顶撑机构1卡合设于混凝土支撑片5中，通过伸缩式平移顶撑机构1的伸缩，能够控制伸缩式平移顶撑机构1和混凝土支撑片5之间的廉洁与否，当伸缩式平移顶撑机构1两端顶撑时，能够通过接触部位的摩擦力将自身固定在混凝土支撑片5中；自适应伸缩控制机构2对称设于伸缩式平移顶撑机构1上，通过自适应伸缩控制机构2能够自适应地控制伸缩式平移顶撑机构1的伸缩，从而使得前后两组伸缩式平移顶撑机构1交替伸缩固定，为蠕动前移创造基础条件，单轴向驱动机构3设于自适应伸缩控制机构2上，单轴向驱动机构3在交替伸缩时，能够通过自适应伸缩控制机构2控制伸缩式平移顶撑机构1的伸缩，从而实现向前平移时的联动控制；辅助行走机构4对称设于伸缩式平移顶撑机构1上，通过辅助行走机构4能够在伸缩式平移顶撑机构1移动时对伸缩式平移顶撑机构1进行辅助固定，提高伸缩式平移顶撑机构1平移时的平稳性，减少运动过程中的偏摆和俯仰。

伸缩式平移顶撑机构1包括伸缩导向组件6和伸缩顶撑组件7，伸缩顶撑组件7对称设于伸缩导向组件6的两端；伸缩导向组件6包括中空主体横梁8和线性轴承9，中空主体横梁8的两端设有横梁端板12，横梁端板12上对称设有端板凸台13，端板凸台13上设有端板沉头圆槽14，端板沉头圆槽14的底部设有贯通的端盘圆孔15，线性轴承9卡合设于伸缩式平移顶撑机构1中，线性轴承9的内圈直径大于端盘圆孔15的直径。

伸缩顶撑组件7包括弧形顶撑固定板10和固定板预紧弹簧11，弧形顶撑固定板10上设有和混凝土支撑片5的弧度相适应的弧形顶撑部16，弧形顶撑部16上对称设有导向滑杆17，导向滑杆17卡合滑动设于线性轴承9中，通过导向滑杆17和线性轴承9的滑动配合，一方面能够提高滑动的精度，另一方面能够降低滑动阻力，提高滑动的平顺性；导向滑杆17的底部设有滑杆底座18，固定板预紧弹簧11和导向滑杆17呈同轴布置，固定板预紧弹簧11设于滑杆底座18和横梁端板12之间，通过固定板预紧弹簧11的预紧作用，能够使得弧形顶撑部16在自由状态下始终保持和混凝土支撑片5贴合的状态，此时的挤压力由固定板预紧弹簧11提供，保证了交替伸缩顶撑动作的连续性，避免出现两组伸缩式平移顶撑机构1都不接触混凝土支撑片5的空挡时期。

单轴向驱动机构3包括十字连接件36和液压伸缩缸37，十字连接件36上对称设有连接件横轴部38，十字连接件36通过连接件横轴部38固接于端部伸缩块25上，十字连接件36上还对称设有连接件纵轴部39，伸缩式平移顶撑机构1、自适应伸缩控制机构2和辅助行走机构4组成的部件阵列设有两组，液压伸缩缸37的两端分别设于两组十字连接件36的连接件纵轴部39上，通过两组对称设置、同步伸缩的液压伸缩缸37，以及本发明的其他对称结构，能够保证在运动过程中，整体受力的对称性和均衡性。

自适应伸缩控制机构2包括伸缩固定组件19、伸缩运动组件20和滑动控制组件21，伸缩固定组件19设于中空主体横梁8上，伸缩运动组件20卡合滑动设于伸缩固定组件19中，滑动控制组件21设于伸缩运动组件20和弧形顶撑固定板10之间。

伸缩固定组件19包括伸缩套筒22和套筒加强肋板23，伸缩套筒22固接于中空主体横梁8的侧面，套筒加强肋板23对称设于伸缩套筒22的两侧，套筒加强肋板23和伸缩套筒22固接，套筒加强肋板23和中空主体横梁8固接。

伸缩运动组件20包括伸缩轴24、端部伸缩块25和伸缩块铰接轴26，伸缩轴24卡合滑动设于伸缩套筒22中，端部伸缩块25设于伸缩轴24的端部，端部伸缩块25上设有伸缩块卡槽30，伸缩块卡槽30上设有贯通的伸缩块圆孔31，伸缩块铰接轴26卡合设于伸缩块圆孔31中。

滑动控制组件21包括滑动控制连杆27、连杆控制块28和控制块铰接轴29，连杆控制块28固接于伸缩块铰接轴26的内壁上，连杆控制块28上设有控制块叉架34，控制块叉架34上设有贯通的控制块铰接孔35，控制块铰接轴29卡合设于控制块铰接孔35中，滑动控制连杆27的两端分别设有连杆铰接孔一32和连杆铰接孔二33，滑动控制连杆27通过连杆铰接孔一32转动设于伸缩块铰接轴26上，滑动控制连杆27通过连杆铰接孔二33转动设于控制块铰接轴29上，当自适应伸缩控制机构2受到方向不同的拉力或者推力时，能够通过自身的伸缩完成和混凝土支撑片5的结合与分离；在受到向前的力时，由于固定板预紧弹簧11的弹力小于平移的阻力，因此弧形顶撑固定板10会先回缩，弧形顶撑部16和混凝土支撑片5分离之后才会移动；在受到向后的力时，弧形顶撑固定板10具有朝外伸出的趋势，通过弧形顶撑固定板10和混凝土支撑片5之间挤压力的增加，能够提高二者的摩擦力和结合牢固程度，并且在结构强度足够的情况下，摩擦固定力会随着滑移阻力的增大而自适应增大，从而始终保证弧形顶撑固定板10和混凝土支撑片5之间不会产生相对滑动。

辅助行走机构4包括调节滑槽40和滑动辅助组件41，调节滑槽40对称设于中空主体横梁8上，调节滑槽40和中空主体横梁8固接，滑动辅助组件41卡合滑动设于调节滑槽40上，滑动辅助组件41对称分布。

滑动辅助组件41包括辅助轮调节滑块42和辅助轮本体43，辅助轮调节滑块42上设有滑块滑动部44，辅助轮调节滑块42通过滑块滑动部44卡合滑动设于调节滑槽40上，辅助轮调节滑块42和调节滑槽40之间通过顶丝进行锁止和释放，辅助轮调节滑块42的末端设有滑块叉架部45，辅助轮本体43转动设于滑块叉架部45中，辅助轮本体43滚动设于混凝土支撑片5的内壁上。

具体使用时，由于本装置的周围已经铺设上了预置的混凝土支撑片5，因此通过液压伸缩缸37的往复伸缩即可控制整个盾构机周期性向前平移，具体过程如下列步骤；

在自由状态时，弧形顶撑固定板10在固定板预紧弹簧11的弹力作用下朝向外侧滑动、贴合在混凝土支撑片5的内壁上，定义盾构机的前进方向为前方，前进的反向方为后方；当液压伸缩缸37伸长时，前方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向前方的推力，后方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向后方的推力；

后方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向后方的推力时，伸缩运动组件20朝向伸缩套筒22中回缩，从而通过滑动控制连杆27将弧形顶撑固定板10朝向外侧继续顶撑、增大弧形顶撑部16和混凝土支撑片5之间的挤压力和摩擦力，此时后方的弧形顶撑固定板10被挤压固定在混凝土支撑片5的内壁上，不会产生相对滑动；

前方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向前方的推力时，伸缩运动组件20从伸缩套筒22中伸出，从而通过滑动控制连杆27具有将弧形顶撑固定板10朝向内侧拉动的趋势，由于盾构机的平移阻力大于固定板预紧弹簧11的弹力，因此弧形顶撑固定板10首先会克服固定板预紧弹簧11的弹力朝向内侧滑动，待到滑动至极限位置之后，前方的伸缩式平移顶撑机构1才会在液压伸缩缸37伸长时向前方滑动，此时由于前方的弧形顶撑固定板10和混凝土支撑片5不接触、后方的弧形顶撑固定板10和混凝土支撑片5相互挤压，因此前方的伸缩式平移顶撑机构1将会以后方的伸缩式平移顶撑机构1为支点，朝向前方滑动；

当液压伸缩缸37回缩时，前方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向后方的拉力，后方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向前方的拉力；

前方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向后方的拉力时，其动作和后方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向后方的推力相同，即朝向外侧挤压、顶撑混凝土支撑片5的内壁；后方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向前方的拉力时，其动作和前方的十字连接件36受到液压伸缩缸37朝向前方的推力相同，即朝向内侧滑动、使弧形顶撑部16离开混凝土支撑片5的内壁；因此在液压伸缩缸37回缩时，后方的伸缩式平移顶撑机构1将会以前方的伸缩式平移顶撑机构1为支点朝向前方滑动；

通过液压伸缩缸37的往复伸缩，能够使盾构机进行周期性地蠕动前进。

以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。

作为本发明的另一个新的实施例，本装置正常工作时只能朝向前方行进，盾构机也只需要朝向前方行进，钻进结束之后从出口端便可以进行拆解；若因意外情况导致需要后退时，可以通过将自适应伸缩控制机构2拆下后安装到后方的方式，改变盾构机的行进方向。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于可变阻力的盾构机主机平移装置，其特征在于：包括伸缩式平移顶撑机构（1）、自适应伸缩控制机构（2）、单轴向驱动机构（3）、辅助行走机构（4）和混凝土支撑片（5），所述伸缩式平移顶撑机构（1）卡合设于混凝土支撑片（5）中，所述自适应伸缩控制机构（2）对称设于伸缩式平移顶撑机构（1）上，所述单轴向驱动机构（3）设于自适应伸缩控制机构（2）上，所述辅助行走机构（4）对称设于伸缩式平移顶撑机构（1）上；所述伸缩式平移顶撑机构（1）包括伸缩导向组件（6）和伸缩顶撑组件（7），所述伸缩顶撑组件（7）对称设于伸缩导向组件（6）的两端；所述伸缩导向组件（6）包括中空主体横梁（8）和线性轴承（9），所述中空主体横梁（8）的两端设有横梁端板（12），所述横梁端板（12）上对称设有端板凸台（13），所述端板凸台（13）上设有端板沉头圆槽（14），所述端板沉头圆槽（14）的底部设有贯通的端盘圆孔（15），所述线性轴承（9）卡合设于伸缩式平移顶撑机构（1）中，所述线性轴承（9）的内圈直径大于端盘圆孔（15）的直径。

2.根据权利要求1所述的基于可变阻力的盾构机主机平移装置，其特征在于：所述伸缩顶撑组件（7）包括弧形顶撑固定板（10）和固定板预紧弹簧（11），所述弧形顶撑固定板（10）上设有和混凝土支撑片（5）的弧度相适应的弧形顶撑部（16），所述弧形顶撑部（16）上对称设有导向滑杆（17），所述导向滑杆（17）卡合滑动设于线性轴承（9）中，所述导向滑杆（17）的底部设有滑杆底座（18），所述固定板预紧弹簧（11）和导向滑杆（17）呈同轴布置，所述固定板预紧弹簧（11）设于滑杆底座（18）和横梁端板（12）之间。

3.根据权利要求2所述的基于可变阻力的盾构机主机平移装置，其特征在于：所述自适应伸缩控制机构（2）包括伸缩固定组件（19）、伸缩运动组件（20）和滑动控制组件（21），所述伸缩固定组件（19）设于中空主体横梁（8）上，所述伸缩运动组件（20）卡合滑动设于伸缩固定组件（19）中，所述滑动控制组件（21）设于伸缩运动组件（20）和弧形顶撑固定板（10）之间。

4.根据权利要求3所述的基于可变阻力的盾构机主机平移装置，其特征在于：所述伸缩固定组件（19）包括伸缩套筒（22）和套筒加强肋板（23），所述伸缩套筒（22）固接于中空主体横梁（8）的侧面，所述套筒加强肋板（23）对称设于伸缩套筒（22）的两侧，所述套筒加强肋板（23）和伸缩套筒（22）固接，所述套筒加强肋板（23）和中空主体横梁（8）固接。

5.根据权利要求4所述的基于可变阻力的盾构机主机平移装置，其特征在于：所述伸缩运动组件（20）包括伸缩轴（24）、端部伸缩块（25）和伸缩块铰接轴（26），所述伸缩轴（24）卡合滑动设于伸缩套筒（22）中，所述端部伸缩块（25）设于伸缩轴（24）的端部，所述端部伸缩块（25）上设有伸缩块卡槽（30），所述伸缩块卡槽（30）上设有贯通的伸缩块圆孔（31），所述伸缩块铰接轴（26）卡合设于伸缩块圆孔（31）中。

6.根据权利要求5所述的基于可变阻力的盾构机主机平移装置，其特征在于：所述滑动控制组件（21）包括滑动控制连杆（27）、连杆控制块（28）和控制块铰接轴（29），所述连杆控制块（28）固接于伸缩块铰接轴（26）的内壁上，所述连杆控制块（28）上设有控制块叉架（34），所述控制块叉架（34）上设有贯通的控制块铰接孔（35），所述控制块铰接轴（29）卡合设于控制块铰接孔（35）中，所述滑动控制连杆（27）的两端分别设有连杆铰接孔一（32）和连杆铰接孔二（33），所述滑动控制连杆（27）通过连杆铰接孔一（32）转动设于伸缩块铰接轴（26）上，所述滑动控制连杆（27）通过连杆铰接孔二（33）转动设于控制块铰接轴（29）上。

7.根据权利要求6所述的基于可变阻力的盾构机主机平移装置，其特征在于：所述单轴向驱动机构（3）包括十字连接件（36）和液压伸缩缸（37），所述十字连接件（36）上对称设有连接件横轴部（38），所述十字连接件（36）通过连接件横轴部（38）固接于端部伸缩块（25）上，所述十字连接件（36）上还对称设有连接件纵轴部（39），所述伸缩式平移顶撑机构（1）、自适应伸缩控制机构（2）和辅助行走机构（4）组成的部件阵列设有两组，所述液压伸缩缸（37）的两端分别设于两组十字连接件（36）的连接件纵轴部（39）上。

8.根据权利要求7所述的基于可变阻力的盾构机主机平移装置，其特征在于：所述辅助行走机构（4）包括调节滑槽（40）和滑动辅助组件（41），所述调节滑槽（40）对称设于中空主体横梁（8）上，所述调节滑槽（40）和中空主体横梁（8）固接，所述滑动辅助组件（41）卡合滑动设于调节滑槽（40）上，所述滑动辅助组件（41）对称分布。

9.根据权利要求8所述的基于可变阻力的盾构机主机平移装置，其特征在于：所述滑动辅助组件（41）包括辅助轮调节滑块（42）和辅助轮本体（43），所述辅助轮调节滑块（42）上设有滑块滑动部（44），所述辅助轮调节滑块（42）通过滑块滑动部（44）卡合滑动设于调节滑槽（40）上，所述辅助轮调节滑块（42）和调节滑槽（40）之间通过顶丝进行锁止和释放，所述辅助轮调节滑块（42）的末端设有滑块叉架部（45），所述辅助轮本体（43）转动设于滑块叉架部（45）中，所述辅助轮本体（43）滚动设于混凝土支撑片（5）的内壁上。

10.根据权利要求9所述的基于可变阻力的盾构机主机平移装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：由于本装置的周围已经铺设上了预置的混凝土支撑片（5），因此通过液压伸缩缸（37）的往复伸缩即可控制整个盾构机周期性向前平移，具体过程如下列步骤；

步骤二：在自由状态时，弧形顶撑固定板（10）在固定板预紧弹簧（11）的弹力作用下朝向外侧滑动、贴合在混凝土支撑片（5）的内壁上，定义盾构机的前进方向为前方，前进的反向方为后方；当液压伸缩缸（37）伸长时，前方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向前方的推力，后方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向后方的推力；

步骤三：后方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向后方的推力时，伸缩运动组件（20）朝向伸缩套筒（22）中回缩，从而通过滑动控制连杆（27）将弧形顶撑固定板（10）朝向外侧继续顶撑、增大弧形顶撑部（16）和混凝土支撑片（5）之间的挤压力和摩擦力，此时后方的弧形顶撑固定板（10）被挤压固定在混凝土支撑片（5）的内壁上，不会产生相对滑动；

步骤四：前方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向前方的推力时，伸缩运动组件（20）从伸缩套筒（22）中伸出，从而通过滑动控制连杆（27）具有将弧形顶撑固定板（10）朝向内侧拉动的趋势，由于盾构机的平移阻力大于固定板预紧弹簧（11）的弹力，因此弧形顶撑固定板（10）首先会克服固定板预紧弹簧（11）的弹力朝向内侧滑动，待到滑动至极限位置之后，前方的伸缩式平移顶撑机构（1）才会在液压伸缩缸（37）伸长时向前方滑动，此时由于前方的弧形顶撑固定板（10）和混凝土支撑片（5）不接触、后方的弧形顶撑固定板（10）和混凝土支撑片（5）相互挤压，因此前方的伸缩式平移顶撑机构（1）将会以后方的伸缩式平移顶撑机构（1）为支点，朝向前方滑动；

步骤五：当液压伸缩缸（37）回缩时，前方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向后方的拉力，后方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向前方的拉力；

步骤六：前方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向后方的拉力时，其动作和后方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向后方的推力相同，即朝向外侧挤压、顶撑混凝土支撑片（5）的内壁；后方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向前方的拉力时，其动作和前方的十字连接件（36）受到液压伸缩缸（37）朝向前方的推力相同，即朝向内侧滑动、使弧形顶撑部（16）离开混凝土支撑片（5）的内壁；因此在液压伸缩缸（37）回缩时，后方的伸缩式平移顶撑机构（1）将会以前方的伸缩式平移顶撑机构（1）为支点朝向前方滑动；

步骤七：通过液压伸缩缸（37）的往复伸缩，能够使盾构机进行周期性地蠕动前进。