一种隧道掘进装置.pdf

本发明公开了一种隧道掘进装置，包括至少一节筒体，其中所述筒体沿其轴向方向设置有至少一组用于驱动所述筒体移动的筒体驱动组件；所述筒体驱动组件包括至少一对均匀地布置在所述筒体的外周面上的履带推进装置，两个所述履带推进装置相对地设置在所述筒体的两侧，且两个所述履带推进装置之间的连线与所述筒体的轴线垂直，所述履带推进装置的推进方向与所述筒体的轴线平行。其具有自行走前行及转弯功能，为地下空间的充分地开发利用提供了技术支持。

1.  一种隧道掘进装置，其特征在于，包括至少一节筒体，其中所述 筒体沿其轴向方向设置有至少一组用于驱动所述筒体移动的筒体驱动组 件；
每组所述筒体驱动组件包括至少一对均匀地布置在所述筒体的外周 面上的履带推进装置；
两个所述履带推进装置相对地设置在所述筒体的两侧，且两个所述 履带推进装置之间的连线与所述筒体的轴线垂直，所述履带推进装置的 推进方向与所述筒体的轴线平行。

2.  根据权利要求1所述的隧道掘进装置，其特征在于，每节所述筒 体上沿其轴线方向设置有两组所述筒体驱动组件。

3.  根据权利要求1或2所述的隧道掘进装置，其特征在于，所述履 带推进装置包括主动轮、导向轮和履带；
所述筒体上设置有安装槽，所述主动轮安装在所述安装槽的一端， 并与所述筒体内的驱动设备连接，所述从动轮安装在所述安装槽的另一 端，所述履带连接在所述主动轮与所述从动轮上；
所述履带的外表面上设置有履刺，且所述履刺的端部伸出于所述筒 体的外侧。

4.  根据权利要求3所述的隧道掘进装置，其特征在于，在所述主动 轮和所述从动轮之间还设置有负重轮和托带轮，所述履带包括与土体接 触的接触段和位于所述安装槽内的自由段，
所述负重轮安装在所述安装槽内并与所述接触段相接，所述托带轮 位于所述安装槽内并与所述自由段相接。

5.  根据权利要求1所述的隧道掘进装置，其特征在于，该隧道掘进 装置由两节以上的所述筒体依次连接形成。

6.  根据权利要求5所述的隧道掘进装置，其特征在于，每两节所述 筒体之间通过液压驱动装置连接在一起，所述液压驱动装置包括两对均 布在所述筒体上的液压油缸组件，其中每对所述液压油缸组件包括两个 相对设置的液压油缸。

7.  根据权利要求3所述的隧道掘进装置，其特征在于，所述履带的 横截面呈矩形、三角形或梯形。

8.  根据权利要求3所述的隧道掘进装置，其特征在于，所述筒体驱 动组件包括两对所述履带推进装置，两对所述履带推进装置均匀地设置 在所述筒体的外周面上；
当该隧道掘进装置向前行进时，采用一对或两对上述履带推进装置 驱使其前进；
当该隧道掘进装置需要转弯时，采用加大其中一个上述履带推进装 置的推进速度驱使其转向；
具体操作如下：
当该隧道掘进装置需要向右侧转弯时，加大布置在所述筒体左侧的 所述履带推进装置中的所述主动轮的推进速度，以驱使该隧道掘进装置 向右侧转弯；
当该隧道掘进装置需要向左侧转弯时，加大布置在所述筒体右侧的 所述履带推进装置中的所述主动轮的推进速度，以驱使该隧道掘进装置 向左侧转弯；
当该隧道掘进装置需要向上方转弯时，加大布置在所述筒体底侧的 所述履带推进装置中的所述主动轮的推进速度，以驱使该隧道掘进装置 向上方转弯；
当该隧道掘进装置需要向下方转弯时，加大布置在所述筒体上侧的 所述履带推进装置中的所述主动轮的推进速度，以驱使该隧道掘进装置 向下方转弯。

9.  根据权利要求5所述的隧道掘进装置，其特征在于，
当该隧道掘进装置需要转弯时，采用驱动其中一个上述液压油缸驱 使其转向；
具体操作如下：
当该隧道掘进装置需要向右侧转弯时，驱动设置在所述筒体左侧的 液压油缸，以驱使该隧道掘进装置向右侧转弯；
当该隧道掘进装置需要向左侧转弯时，驱动设置在筒体右侧的液压 油缸，以驱使该隧道掘进装置向左侧转弯；
当该隧道掘进装置需要向上转弯时，驱动设置在筒体底侧的液压油 缸，以驱使该隧道掘进装置向上转弯；
当该隧道掘进装置需要向下转弯时，驱动设置在筒体上侧的液压油 缸，以驱使该隧道掘进装置向下转弯。

一种隧道掘进装置
技术领域
本发明涉及隧道掘进挖掘技术领域，尤其涉及一种隧道掘进装置。
背景技术
目前，地下工程的修建将大量遇到在土体建筑物基础或地下建筑物 或构筑物之间隧道穿行施工的问题。如今应用广泛的非开挖施工技术， 诸如盾构法和顶管法在长距离和灵活转弯穿行技术上难以满足地下空间 的施工要求。使得城市地下通道类建设和地下空间开发受到极大限制。 同时，上述两种技术均需依赖于后方人工结构或构筑物提供掘进装置前 进的反力，因此使得掘进装置的行走速度既要受到前方工作出土速度的 影响，还要受到后方支护结构的安装时间影响。支护结构上在承受径向 使用荷载的同时，还要承担作为掘进装置前行反力的临时施工荷载影响， 其结果制约了隧道的施工速度和增加了支护结构不必要的厚度，浪费了 支护材料。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种自行走式的隧道 掘进装置。
本发明技术方案提供一种隧道掘进装置，包括至少一节筒体，其中 所述筒体沿其轴向方向设置有至少一组用于驱动所述筒体移动的筒体驱 动组件；每组所述筒体驱动组件包括至少一对均匀地布置在所述筒体的 外周面上的履带推进装置；两个所述履带推进装置相对地设置在所述筒 体的两侧，且两个所述履带推进装置之间的连线与所述筒体的轴线垂直， 所述履带推进装置的推进方向与所述筒体的轴线平行。
进一步地，每节所述筒体上沿其轴线方向设置有两组所述筒体驱动 组件。
进一步地，所述履带推进装置包括主动轮、导向轮和履带；所述筒 体上设置有安装槽，所述主动轮安装在所述安装槽的一端，并与所述筒 体内的驱动设备连接，所述从动轮安装在所述安装槽的另一端，所述履 带连接在所述主动轮与所述从动轮上；所述履带的外表面上设置有履刺， 且所述履刺的端部伸出于所述筒体的外侧。
进一步地，在所述主动轮和所述从动轮之间还设置有负重轮和托带 轮，所述履带包括与土体接触的接触段和位于所述安装槽内的自由段， 所述负重轮安装在所述安装槽内并与所述接触段相接，所述托带轮位于 所述安装槽内并与所述自由段相接。
进一步地，该隧道掘进装置由两节以上的所述筒体依次连接形成。
进一步地，每两节所述筒体之间通过液压驱动装置连接在一起，所 述液压驱动装置包括两对均布在所述筒体上的液压油缸组件，其中每对 所述液压油缸组件包括两个相对设置的液压油缸。
进一步地，所述履带的横截面呈矩形、三角形或梯形。
进一步地，所述筒体驱动组件包括两对所述履带推进装置，两对所 述履带推进装置均匀地设置在所述筒体的外周面上；当该隧道掘进装置 向前行进时，采用两对或一对上述履带推进装置驱使其前进；当该隧道 掘进装置需要转弯时，采用加大其中一个上述履带推进装置的推进速度 驱使其转向；具体操作如下：当该隧道掘进装置需要向右侧转弯时，加 大布置在所述筒体左侧的所述履带推进装置中的所述主动轮的推进速 度，以驱使该隧道掘进装置向右侧转弯；当该隧道掘进装置需要向左侧 转弯时，加大布置在所述筒体右侧的所述履带推进装置中的所述主动轮 的推进速度，以驱使该隧道掘进装置向左侧转弯；当该隧道掘进装置需 要向上方转弯时，加大布置在所述筒体底侧的所述履带推进装置中的所 述主动轮的推进速度，以驱使该隧道掘进装置向上方转弯；当该隧道掘 进装置需要向下方转弯时，加大布置在所述筒体上侧的所述履带推进装 置中的所述主动轮的推进速度，以驱使该隧道掘进装置向下方转弯。
进一步地，当该隧道掘进装置需要转弯时，采用驱动其中一个上述 液压油缸驱使其转向；具体操作如下：当该隧道掘进装置需要向右侧转 弯时，驱动设置在所述筒体左侧的液压油缸，以驱使该隧道掘进装置向 右侧转弯；当该隧道掘进装置需要向左侧转弯时，驱动设置在筒体右侧 的液压油缸，以驱使该隧道掘进装置向左侧转弯；当该隧道掘进装置需 要向上转弯时，驱动设置在筒体底侧的液压油缸，以驱使该隧道掘进装 置向上转弯；当该隧道掘进装置需要向下转弯时，驱动设置在筒体上侧 的液压油缸，以驱使该隧道掘进装置向下转弯。
采用上述技术方案，具有如下有益效果：
采用本发明提供的隧道掘进装置，在前方人工挖土或机械挖土的配 合下，可使隧道掘进装置实现在土体中自行驱动前行的功能，实现了只 使用一节装配有履带推进装置的筒体，即可在土中前行的功能。为提高 掘进装置对前方工作面的推力，可以使用多节装配有履带推进装置的筒 体，以提高对整个工作面前方的推力。
本发明提供的隧道掘进装置具有自行走前行及转弯功能，为地下空 间的充分地开发利用提供了技术支持。
附图说明
图1为本发明提供的隧道掘进装置的横断面示意图；
图2为本发明提供的隧道掘进装置的纵断面示意图；
图3为履带推进装置的示意图；
图4为筒体上设置有两组筒体驱动组件的示意图；
图5为两节筒体连接示意图；
图6为筒体上设置有液压驱动装置的示意图。
附图标记对照表：
1-筒体；             11-安装槽；            12-端面；
2-履带推进装置；     21-主动轮；            22-从动轮；
23-托带轮；          24-负重轮；            25-履带；
251-接触段；         252-自由段；           26-履刺；
3-已开挖的隧道；     4-土体；               5-液压油缸。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零 部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语 “前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外” 分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-3所示，本发明提供的一种隧道掘进装置，包括至少一节筒体 1，其中筒体1沿其轴向方向设置有至少一组用于筒体移动的筒体驱动组 件。
每组筒体驱动组件包括至少一对均匀地布置在筒体1的外周面上的 履带推进装置2。两个履带推进装置2相对地设置在筒体1的两侧，且两 个履带推进装置2之间的连线与筒体1的轴线垂直，履带推进装置2的 推进方向与筒体的轴线平行。
该隧道掘进装置主要包括筒体1和设置在筒体1上的至少一组筒体 驱动组件。筒体驱动组件包括至少一对履带推进装置2，使得筒体1能够 移动。两个履带推进装置2相对地或对称地设置在筒体1的两侧，其推 进方向A与筒体1的轴线平行，以保证筒体1能够沿着轴线方向移动。
由于设置有至少一对履带推进装置2，通过调节二个履带推进装置2 的速度差可控制筒体的前进方向。如图2所示，当向前行进时，可以采 用上述两对或一对履带推进装置2，驱使前进。
当需要转弯时，例如，向图2所示的右侧转弯时，加大布置左侧的 履带推进装置2的推进速度；当向图2所示的左侧转弯时，加大布置在 右侧的履带推进装置2的推进速度；当向图2所示的上方转弯时，加大 布置在底侧的履带推进装置2的推进速度；当向图2所示的下方转弯时， 加大布置在上侧的履带推进装置2的推进速度。
通过上述操作，可以实现该隧道掘进装置，自行走，并方便控制掘 进或转向操作，其具有自行走前行及转弯功能，为地下空间的充分地开 发利用提供了技术支持。
较佳地，如图4所示，每节筒体1上沿其轴线方向设置有两组筒体 驱动组件，以提高前进或转弯的驱动力。当然根据需要还可以设置其它 数量的筒体驱动组件。
较佳地，如图1和图3所示，履带推进装置2包括主动轮21、导向 轮22和履带25。筒体1上设置有安装槽11，主动轮21安装在安装槽11 的一端，并与筒体1内的驱动设备连接，从动轮22安装在安装槽11的 另一端，履带25连接在主动轮21与从动轮22上。履带25的外表面上 设置有履刺26，且履刺26的端部伸出于筒体1的外侧。
也即是，该履带驱动装置2包括主动轮21，其与筒体1内的驱动设 备或驱动源连接。该履带驱动装置2还包括从动轮22，将主动轮21与从 动轮22通过履带25连接在一起，并通过主动轮21的转动，履带25带 动从动轮22转动。主动轮21安装在筒体1上的安装槽11的一端内，从 动轮22安装在安装槽11的另一端内。
在履带25的外表面上设置有履刺26，用于与周围的土体4作用，提 供反作用力给筒体1。为了使履刺26能够起到作用，将履刺26的端部设 置为全部或部分地伸出于筒体1的外侧，以与周围土体4产生作用。
如图1所示，当隧道掘进装置沿着箭头A移动时，其后方为已开挖 的隧道3，主动轮21带动履带25和从动轮22转动，履刺26与外部的土 体4作用，提供沿着筒体1的轴向的反作用力，使得筒体1能够沿着箭 头A移动或转向。
较佳地，如图1和图3所示，在主动轮21和从动轮22之间还设置 有负重轮24和托带轮23，履带25包括与土体接触的接触段251和位于 安装槽内的自由段252。负重轮24安装在安装槽11内并与接触段251相 接，托带轮23位于安装槽11内并与自由段252相接。负重轮24其安装 在安装槽11内，并与接触段251连接接触，以帮助履带25承重。托带 轮23位于安装槽11内，并与自由段252连接接触，用于将履带25的自 由段252托住，避免履带25下沉或在主动轮21与从动轮22之间弯曲。
较佳地，如图5所示，该隧道掘进装置由两节以上的筒体1依次连 接形成。当带有单节筒体1的隧道掘进装置的驱动力不足以驱动掘进装 置前行时，可以使用带有多节筒体1的隧道掘进装置，以增大隧道掘进 装置对前方工作面前行推力。
较佳地，如图5-6所示，每两节筒体1之间通过液压驱动装置连接在 一起，液压驱动装置包括两对均布在筒体1上的液压油缸组件，其中每 对液压油缸组件包括两个相对设置的液压油缸5。
通过设置两对液压油缸5，当需要转弯时，可以通过驱动相应地液压 油缸5实现。液压油缸5可以设置在端面12上，也可以设置在筒体1的 内部。
例如当需要向右转弯时，可以驱动设置在筒体1左侧的液压油缸5 实现；当需要向左转弯时，可以驱动设置在筒体1右侧的液压油缸5实 现；当需要向上转弯时，可以驱动设置在筒体1下侧的液压油缸5实现； 当需要向下转弯时，可以通过驱动设置在筒体1上侧的液压油缸5实现。
较佳地，履带25的横截面呈矩形、三角形或梯形。
较佳地，如图1-4所示，筒体驱动组件包括两对履带推进装置2，两 对履带推进装置2均匀地设置在筒体的外周面上。
当该隧道掘进装置向前行进时，采用一对或两对上述履带推进装置2 驱使其前进。
当该隧道掘进装置需要转弯时，采用加大其中一个上述履带推进装 置2的推进速度驱使其转向。
具体操作如下：当该隧道掘进装置需要向右侧转弯时，加大布置在 筒体1左侧的履带推进装置2中的主动轮21的推进速度，以驱使该隧道 掘进装置向右侧转弯。
当该隧道掘进装置需要向左侧转弯时，加大布置在筒体1右侧的履 带推进装置2中的主动轮21的推进速度，以驱使该隧道掘进装置向左侧 转弯。
当该隧道掘进装置需要向上方转弯时，加大布置在筒体1底侧的履 带推进装置2中的主动轮21的推进速度，以驱使该隧道掘进装置向上方 转弯。
当该隧道掘进装置需要向下方转弯时，加大布置在筒体1上侧的履 带推进装置2中的主动轮21的推进速度，以驱使该隧道掘进装置向下方 转弯。
较佳地，结合图5所示，当该隧道掘进装置需要转弯时，采用驱动 其中一个上述液压油缸5驱使其转向。具体操作如下：
当该隧道掘进装置需要向右侧转弯时，驱动设置在筒体1左侧的液 压油缸5，以驱使该隧道掘进装置向右侧转弯。
当该隧道掘进装置需要向左侧转弯时，驱动设置在筒体右侧的液压 油缸5，以驱使该隧道掘进装置向左侧转弯。
当该隧道掘进装置需要向上转弯时，驱动设置在筒体1底侧的液压 油缸5，以驱使该隧道掘进装置向上转弯。
当该隧道掘进装置需要向下转弯时，驱动设置在筒体1上侧的液压 油缸5，以驱使该隧道掘进装置向下转弯。
综上，本发明提供的隧道掘进装置操作如下：
使用单节或多节布置有隧道掘进装置，在安装在筒体内部的驱动设 备的作用下，带动履带推进装置2上的主动轮21旋转，进而带动履带25 运动，在履带25及履刺26与周围土体4、岩土类介质相互作用，产生沿 筒体1轴向反力的作用下，给隧道掘进装置提供各节前进的反力，推动 隧道掘进装置向前自驱动前行。
当单节带有履带推进装置2的驱动力不足以驱动隧道掘进装置前行 时，可以使用多节带有履带推进装置2的隧道掘进装置，以增大掘进装 置对前方工作面前行推力。
当需要掘进装置转弯时：
可采用控制不同侧的履带推进装置2上主动轮21的转速来实现。当 欲向左转弯时，加大布置在筒体1右侧的履带推进装置2上的主动轮21 的转速；当欲向右转弯时，加大布置在筒体1左侧的履带推进装置2上 的主动轮21的转速；当欲向上转弯时，加大布置在筒体1下侧的履带推 进装置2上的主动轮21的转速；当欲向下转弯时，加大布置在筒体1上 侧的履带推进装置2上的主动轮21的转速。
对于由多节筒体1组成的隧道掘进装置，除采用由单节组成的掘进 装置控制转弯同样的方式外，还需采取：
当需要向左转弯时，分别控制连接两节筒体1内侧右侧的液压油缸5 伸长；当需要向右转弯时，分别控制连接两节筒体1内侧左侧的液压油 缸5伸长；当需要向上转弯时，分别控制连接两节筒体1内侧下侧的液 压油缸5伸长；当需要向下转弯时，分别控制连接两节筒体1内侧上侧 的液压油缸5伸长。
根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本 领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其 它变型，也应视为本发明的保护范围。