1.一种适用于大倾角斜井TBM的ABS支撑装置的结构优化方法,其特征在于,包括:步骤1:建立ABS支撑装置的简化模型,以ABS支撑装置的撑靴的中心作为原点建立坐标系;步骤2:建立ABS支撑装置的液压缸、连杆所需提供推力的推力方程;步骤3:根据步骤2得到的推力方程推导出ABS支撑装置的液压缸、连杆所需提供的推力系数,并采用梯形积分方法计算液压缸、连杆所需提供推力系数的积分值,并构建ABS支撑装置的结构优化函数;步骤4:以ABS支撑装置的撑靴与TBM主机的机架之间的水平距离、以及液压缸、连杆的推力系数之比作为约束条件,求解ABS支撑装置的结构优化函数的最小值,进而得到ABS支撑装置的最优结构尺寸;步骤2包括:对ABS支撑装置的撑靴进行受力分析,液压缸推力沿y轴方向的分力与连杆推力沿y轴方向的分力相互抵消;液压缸推力沿x轴方向的分力与连杆推力沿x轴方向的分力叠加提供ABS支撑装置的撑靴所需的压紧力,活塞杆伸出长度d时,液压缸所需提供推力的推力方程为: ;式中,F 压 为ABS支撑装置的撑靴所需压紧力;F 缸 为液压缸所需提供的推力;F 连 为连杆所需提供的推力;α为连杆与x轴的夹角;β为液压缸与y轴的夹角;L 1 为不含活塞杆的液压缸长度,L 2 为连杆的长度,L 3 与L 4 分别为连杆左端点距液压缸左端点的水平距离与垂直距离,d为活塞杆的伸出长度;活塞杆伸出长度d时,连杆所需提供推力的推力方程为: ;步骤3包括:将液压缸所需提供推力的推力方程中的撑靴所需撑紧力移出后,得到在活塞杆伸出长度d时,液压缸所需提供的推力系数: ;将连杆所需提供推力的推力方程中的撑靴所需撑紧力移出后,得到在活塞杆伸出长度d时,连杆所需提供的推力系数: ;使用梯形积分的方法近似计算液压缸所需提供推力系数的积分值: ;式中,c为积分的步长,表示计算一次推力系数后,活塞杆伸出的长度;D为液压缸中活塞杆的总伸出长度;使用梯形积分的方法近似计算连杆所需提供推力系数的积分值: ;分别对液压缸所需提供推力系数的积分值与连杆所需提供推力系数的积分值赋予权重,得到ABS支撑装置的结构优化函数: ;式中,w 1 为液压缸所需提供推力系数积分值的权重;w 2 ,为连杆所需提供推力系数积分值的权重;f 1 为液压缸所需提供推力系数的积分值;f 2 为连杆所需提供推力系数的积分值;步骤4中约束条件包括:将液压缸、连杆所需提供推力系数的积分值之比作为第一约束条件,第一约束条件的公式为: ;式中,C 1 为液压缸、连杆所需提供推力系数积分值的最小比值;C 2 为液压缸、连杆所需提供推力系数积分值的最大比值;对液压缸中的活塞杆未伸出以及完全伸出状态下,ABS支撑装置的撑靴与机架之间的水平距离范围作为第二约束条件,第二约束条件的公式为: ;式中,D 1 为液压缸中的活塞杆未伸出情况下,ABS支撑装置的撑靴与机架之间的最小水平距离;D 2 为液压缸中的活塞杆未伸出情况下,ABS支撑装置的撑靴与机架之间的最大水平距离;E 1 为液压缸中的活塞杆全部伸出情况下,ABS支撑装置的撑靴与机架之间的最小水平距离,E 2 为液压缸中的活塞杆全部伸出情况下,ABS支撑装置的撑靴与机架之间的最大水平距离;L 5 为液压缸中的活塞杆未伸出情况下,ABS支撑装置的撑靴与机架之间的水平距离;L 6 为液压缸中的活塞杆全部伸出情况下,ABS支撑装置的撑靴与机架之间的水平距离;所述适用于大倾角斜井TBM的ABS支撑装置包括用于压紧围岩的撑靴、蓄能器,撑靴包括与连杆(3)一端连接的若干第一铰支座(602)、呈弧形的撑靴板(601),撑靴板与第一铰支座通过凸台(5)连接,连杆另一端与第二铰支座(2)连接,第二铰支座与TBM主机的机架(1)连接,液压缸(4)的输出端与任意一个第一铰支座连接、其另一端与TBM主机的机架连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于大倾角斜井TBM的ABS支撑装置的结构优化方法,其特征在于,凸台上设置有多个电机,电机输出轴连接有防滑钉(7),撑靴板上设置与防滑钉对应的若干通孔。
3.根据权利要求1所述的一种适用于大倾角斜井TBM的ABS支撑装置的结构优化方法,其特征在于,撑靴板与围岩接触的一面设置有增阻槽。
4.根据权利要求1所述的一种适用于大倾角斜井TBM的ABS支撑装置的结构优化方法,其特征在于,步骤4中求解ABS支撑装置的结构优化函数的最小值,进而得到ABS支撑装置的最优结构尺寸包括:步骤4.1:在MATLAB程序中输入参数;步骤4.2:基于输入的参数计算ABS支撑装置的结构优化函数与条件约束函数;步骤4.3:判断步骤4.2得到的结构优化函数与条件约束函数是否满足第一约束条件和第二约束条件,若满足,更新ABS支撑装置的结构优化函数的最小值,并继续迭代计算;若不满足,直接迭代计算;步骤4.4:达到最大迭代次数时,输出ABS支撑装置的最优结构尺寸。