В базовую конструкцию тоннелепроходческого комбайна (ТБМ) входят: проходческая секция (режущая головка, ее главный вал и приводной агрегат); секция поддержки реакции выемки грунта (опорные башмаки); и передовая секция (выдвижные домкраты).
В процессе работы повторяются следующие действия: развернуть опорные башмаки для фиксации корпуса машины к стене тоннеля; поверните режущую головку и активируйте домкраты для продвижения вперед; после одного хода втяните опорные башмаки, переместите их вперед и вернитесь в исходное положение.
Структура режущей головки: Сферические режущие головки и плоские режущие головки: Режущие резцы расположены через определенные промежутки в передней части режущей головки. Как правило, существуют центральные режущие фрезы, передние режущие фрезы (режущие фрезы для выемки грунта) и боковые режущие фрезы. Расстояние между режущими резцами зависит от грузоподъемности режущих резцов, прочности горной породы и запланированного ежедневного темпа проходки тоннелей. По внешнему периметру, чтобы предотвратить слетание корпусов фрез с фрезерных головок, они расположены под определенным углом, а режущее-сечение фрезерной головки имеет дугообразную-форму. В этом и заключается смысл слова «сферический». При этом боковые режущие резцы используются так же, как и передние режущие.
Чтобы избежать установки специальных кромочных фрез, можно использовать плоские фрезы. Последние тенденции подчеркивают взаимозаменяемость фрез, что приводит к более широкому использованию сферических фрез.
Режущие головки с периферийной опорой и центральным шпинделем: Режущие головки с периферийной опорой состоят из цилиндрического корпуса и основной рамы. В них используются подшипники большого-диаметра и имеется большая-периферийная опорная конструкция с большим отверстием сзади. Выкопанная порода поднимается из зазоров по внешней окружности режущего аппарата, используя основную раму в качестве бункера, и транспортируется к экскаваторному устройству. Эта конструкция режущей головки аналогична конструкции, используемой в туннелепроходческих машинах (ТБМ) для мягких пород. Он высокоэффективен в разрушающихся геологических условиях. Выступ фрезы может быть относительно небольшим, и фрезы можно заменять внутри. Режущие головки с центральным шпинделем представляют собой конструкцию из круглых пластин с центральным шпинделем, поддерживаемым подшипниками малого-диаметра. Режущая головка установлена на круглой пластине. Навоз собирается скребками, расположенными на внешней периферии режущей головки, а затем подается в устройство удаления отходов сверху через бункеры на внешней периферии.
Режущая головка установлена на седле в передней части пластины. Поскольку он не ограничен главным валом, его конфигурация является относительно гибкой. Эта структура обычно используется в ТБМ открытого-типа. Однако отверстие для сброса навоза ограничено, поэтому в зависимости от геологических условий оно может быть неэффективным для удаления отходов. Режущая головка приводится в движение приводным двигателем, расположенным в задней части ТБМ, используя главный вал режущей головки в качестве приводного вала.
Конфигурация опорного башмака служит силой реакции во время движения; эта сила реакции является движущей силой и крутящим моментом режущей головки. Чтобы полностью выдержать эту силу реакции и избежать повреждения стен туннеля, ее следует сделать как можно большей, чтобы снизить давление на грунт. Обычно давление заземления составляет 3–5 МПа. Опорные башмаки для этой цели называются основными опорными башмаками; Существуют также различные опорные башмаки для таких целей, как контроль вибрации и контроль направления.
Опорные башмаки ТБМ щитового-типа. В ТБМ щитового-типа имеются основные опорные башмаки (хвостовая часть) и опорные башмаки лицевой стороны (передняя часть), используемые для реактивной реакции. Основные опорные башмаки обычно располагаются парами горизонтально слева и справа, но в случаях большого-диаметра иногда от 4 до 5 располагаются по периметру.
Опорные башмаки TBM открытого-типа. Существует два типа: одинарный опорный башмак и двойной опорный башмак. Тип одиночного опорного башмака имеет пару опорных башмаков с левой и правой стороны главной балки. Это позволяет учитывать изменения ориентации главного луча во время движения.
Тип башмаков с двойной опорой имеет пару опорных башмаков спереди и пару сзади. Передние опорные башмаки могут иметь 4 (Х-образные), 2 или 3 (Т-образные).
Корректировка направления выполняется до установки опорных башмаков любого типа, но в случае с одиночным опорным башмаком направление можно изменить во время земляных работ.
Тип башмака с двойной опорой не может менять направление во время земляных работ, но он менее подвержен влиянию геологических изменений и имеет хорошие-рабочие характеристики по прямой.