一種多功能架拱鑿巖臺車的製作方法
2023-12-09 21:11:36 1
本發明涉及工程機械，特別涉及一種隧道多功能架拱鑿巖臺車。
背景技術：
在隧道施工中，當圍巖等級較差時，往往需要進行拱架支護，以提高圍巖的穩定性。
現有拱架機一般為兩臂，配置有一個或兩個吊籃，臂架一般為兩節伸縮臂。由於臂架不能摺疊，臂架前端的機械手並不能伸到隧道三臺階內部進行拱架的安裝，而實際施工中三臺階的拱架支護是非常普遍的，因而還是需要人工來進行三臺階的拱架支護。另外拱架安裝完畢需打鎖腳錨杆及系統錨杆，如果圍巖很差的話，還需進行超前小導管支護，由於現有拱架機並無鑽孔裝置，目前還是人工操作氣支腿錨杆機來鑽孔及進行錨杆的安裝，效率很低。
目前拱架機均使用卡車底盤或履帶底盤，有的甚至是對挖機的簡單改裝，結構、功能都比較簡單，並沒有形成拱架支護的全套解決方案，都不是全新的拱架安裝設備，因而都沒有在隧道施工中得到成功使用。
總之，現有拱架機均不能實現隧道拱架安裝的全工況（全斷面、二臺階、三臺階）、全工序（拱架對接、掛鋼筋網、焊橫筋、打錨杆）施工，並且效率低，嚴重製約了拱架機在隧道施工中的使用，到目前為止，國內沒有一臺真正能滿足隧道拱架安裝施工的設備。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種全新的隧道多功能架拱鑿巖臺車，該臺車能進行隧道三種臺階開挖時（全斷面、二臺階、三臺階）的拱架施工，同時能實現拱架對接、掛鋼筋網、焊橫筋、打錨杆、超前小導管支護的所有工序施工，並且效率遠高於人工。
為了解決上述問題，本發明所採用的技術方案是：一種多功能架拱鑿巖臺車，包括主機平臺，主機平臺的底部設置底盤，主機平臺的兩側布置支腿，其特點在於：
所述主機平臺的前部通過迴轉支承安裝隨車吊；
所述主機平臺的後部並列設置兩個帶機械手的機械手臂架和一個帶鑿巖機系統的鑿巖臂架，且所述鑿巖臂架設置在兩所述機械手臂架中間，機械手和鑿巖機系統上安裝快拆式吊籃；
所述機械手臂架通過第一迴轉座安裝在所述主機平臺上，且所述機械手臂架包括第一大臂和第一伸縮臂；第一大臂一端鉸接在第一迴轉座上，第一大臂油缸一端鉸接在第一迴轉座上，另一端鉸接在第一大臂的下沿；第一伸縮臂一端鉸接在第一大臂上，另一端鉸接在機械手上，第一伸縮臂油缸一端鉸接在第一大臂上，另一端鉸接在第一伸縮臂的下沿；機械手鉸接在第一伸縮臂上，且機械手同時連接有用於保持水平的第一調平油缸、用於水平擺動的第一擺動油缸、用於垂直方向擺動的第一變幅油缸、用於拱架裝夾的第一張緊油缸，使機械手為具有六自由度機械手；
所述鑿巖臂架通過第二迴轉座安裝在所述主機平臺上，且所述鑿巖臂架包括第二大臂和第二伸縮臂；第二大臂一端鉸接在第二迴轉座上，第二大臂油缸一端鉸接在第二迴轉座上，另一端鉸接在第二大臂的下沿；第二伸縮臂一端鉸接在第二大臂上，另一端鉸接在鑿巖機系統上，第二伸縮臂油缸一端鉸接在第二大臂上，另一端鉸接在第二伸縮臂的下沿；鑿巖機系統鉸接在第二伸縮臂上，且鑿巖機系統同時連接有用於調平的第二調平油缸、用於實現水平擺動的第二擺動油缸、用於實現迴轉的360°擺動油缸、用於實現微調的第二微調油缸。
所述支腿包含前支腿、中支腿及後支腿，在長臺階開挖法中，打開前支腿和後支腿支撐，在短臺階開挖法中，打開前支腿和中支腿支撐。
所述多功能架拱鑿巖臺車包含彼此獨立的柴油機動力系統和電動機動力系統，所述柴油機動力系統為行駛、支腿動作提供動力，所述電動機動力系統通過電纜與隧道中的電站相連，為工作裝置及輔助系統提供動力。
在行駛或靜止狀態下，第一大臂在第一大臂油缸作用下，反向翻轉平行放置在主機平臺上，第一伸縮臂在第一伸縮臂油缸作用下，平行摺疊放置在第一大臂上；第二大臂在第二大臂油缸作用下，反向翻轉平行放置在主機平臺上，第二伸縮臂在第二伸縮臂油缸作用下，平行摺疊放置在第二大臂上；隨車吊在變幅油缸作用下，平行放置在主機平臺上；機械手臂架和鑿巖臂架平行放置，隨車吊平行放置在機械手臂架和鑿巖臂架的中間。
所述底盤為四輪驅動的輪式底盤。
本發明多功能架拱鑿巖臺車由隨車吊將拱架吊裝到機械手的裝夾頭上，裝夾頭夾緊拱架後調整姿態，在空中進行兩段拱架的對接，之後施工人員在吊籃上用螺栓將拱架固定。安裝好一榀拱架後，焊橫筋，掛鋼筋網。最後由鑿巖機鑽孔，安裝錨杆。這樣就完成了拱架的一次安裝。當本發明多功能隧道架拱臺車面臨隧道全斷面、二臺階或三臺階的拱架施工時，可通過機械手臂架和鑿巖臂架的俯仰角度調整，滿足各種工況需要。
附圖說明
圖1為本發明一種多功能架拱鑿巖臺車的立體圖。
圖2為本發明的機械手臂架及機械手的示意圖。
圖3為本發明的鑿巖臂架及鑿巖機系統的示意圖。
圖4為本發明的三臂架組合展開後的示意圖。
圖5為本發明的三臂架組合收縮後的示意圖。
圖6為圖5的俯視圖。
圖7為本發明的支腿結構示意圖。
圖8為本發明的雙動力系統示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本發明進一步說明。
如圖1所示，本發明提供的一種多功能架拱鑿巖臺車，主要由底盤8、主機平臺6、支腿9、機械手臂架3、機械手1、鑿巖臂架5、鑿巖機系統4、隨車吊7、吊籃2組成。底盤8為輪式底盤，四輪驅動，有較快的行駛速度及較好的爬坡能力。在主機平臺6上，布置有液壓、電控、動力系統及其他輔助系統，主機平臺6的兩側布置有支腿9，在拱架機施工時保持整車穩定性，避免傾翻。機械手臂架3通過第一迴轉座27安裝在主機平臺6上，且機械手臂架3有兩個，結構類似，布置在兩側。機械手1裝設在機械手臂架3的末端，且在兩機械手1分別裝夾拱架後，通過遙控操作實現兩個拱架段的空中對接。鑿巖臂架5布置在整車中部，通過第二迴轉座37安裝在主機平臺6上。鑿巖臂架5由第二大臂35、第二伸縮臂34組成，通過遙控操作可實現錨杆、超前導管的鑽孔及安裝。隨車吊7通過迴轉支承安裝在主機平臺6前端，能俯仰、伸縮，可360°迴轉將拱架吊裝到機械手1的裝夾頭上。吊籃2可快速安裝在機械手臂架3和鑿巖臂架5的前端，可快速拆裝，通過電控實現吊籃6的實時水平。
如圖2所示，本發明的機械手臂架3包括第一迴轉座27，第一大臂18一端鉸接在第一迴轉座27上，第一大臂油缸17一端鉸接在第一迴轉座27上，另一端鉸接在第一大臂18下沿的支座上，第一伸縮臂19一端鉸接在第一大臂18上，另一端鉸接在機械手1上，第一伸縮臂油缸16一端鉸接在第一大臂18上，另一端鉸接在第一伸縮臂19的下沿的支座上，第一伸縮臂19為伸縮結構，通過第一伸縮油缸26的伸縮來驅動。機械手1通過第一調平油缸25保持水平，由第一擺動油缸24驅動其水平擺動，由第一變幅油缸23驅動其在垂直方向的擺動，第一張緊油缸22驅動裝夾機構21實現拱架的裝夾。獨創的摺疊臂加伸縮臂的組合結構，能使臂架伸得更長更高。更由於有摺疊臂，在隧道施工中，能使臂架越過中臺階，伸到三臺階內部進行拱架支護。全新設計的六自由度機械手，能靈活方便將拱架就位，並在不更換夾具的情況下就可裝夾鋼拱架和花拱架。
如圖3所示，本發明鑿巖臂架5包括第二迴轉座37，第二大臂35一端鉸接在第二迴轉座37上，第二大臂油缸36一端鉸接在第二迴轉座37上，另一端鉸接在第二大臂35下沿的支座上，第二伸縮臂34一端鉸接在第二大臂35上，另一端鉸接在鑿巖機系統4上，第二伸縮臂油缸33一端鉸接在第二大臂35上，另一端鉸接在第二伸縮臂34下沿的支座上，第二伸縮臂34為伸縮結構，通過第二伸縮油缸32的伸縮來驅動。鑿巖機系統4鉸接在第二伸縮臂34上，通過第二擺動油缸31實現水平擺動，通過第二調平油缸30實現調平，通過360°擺動油缸28實現迴轉，通過第二微調油缸29實現微調。專為隧道錨杆及超前小導管鑽孔設計的鑿巖臂架及鑿巖裝置，不但能鑽正前方的孔，也能鑽兩側的孔，特別適合在三臺階上的狹窄空間施工。
如圖4所示，在工作狀態下，機械手臂架3、鑿巖臂架5在第一大臂油缸17和第一伸縮臂油缸16的作用下向前展開。機械手臂架3布置在兩側，前端有機械手1，用來夾持拱架並調整姿態。鑿巖臂架5布置在中部，前端有鑿巖機系統4，用來打錨杆孔和安裝錨杆。可拆裝吊籃2的數量為3個，根據隧道施工的實際需要，可快速安裝在機械手臂架3或鑿巖臂架5的前端小臂上。可拆裝吊籃2通過電液控制自動調平，作為施工平臺搭載工作人員進行螺栓固定、掛鋼網、焊橫筋等工作。
如圖5所示，在行駛或靜止狀態下，兩機械手臂架3的第一大臂18在第一大臂油缸17的作用下，反向翻轉平行放置在主機平臺6上，第一伸縮臂19在第一伸縮臂油缸16的作用下，平行摺疊放置在第一大臂18上。隨車吊7在變幅油缸20的作用下，平行放置在主機平臺6上。圖6為機械手臂架3、鑿巖臂架5及隨車吊7收回後的俯視圖，機械手臂架3、鑿巖臂架5平行放置，隨車吊7平行放置在機械手臂架3和鑿巖臂架5的中間。此種獨創的多臂架摺疊收回方式，完美解決了以往拱架機臂架不能收回導致整車過長轉彎半徑大的難題，而且臂架展開速度快。本發明提供的多功能架拱鑿巖臺車，能在截面寬度為6m的單線隧道裡順利通行和施工。
如圖7所示，支腿9包含前支腿10、中支腿11、後支腿12，能解決隧道不同長度臺階開挖中的整車支撐難題。在長臺階開挖法中，臺階長度大於車長，可打開前支腿10和後支腿12來支撐整車。在短臺階開挖法中，臺階長度短於車長，可打開前支腿10和中支腿11來支撐整車。
如圖8所示，本發明提供的一種多功能架拱鑿巖臺車，包含兩套獨立的動力系統。柴油機動力系統14可為行駛、支腿動作提供動力。電動機動力系統13通過自帶的電纜與隧道中的電站相連，為工作裝置及其他輔助系統提供動力。專為隧道封閉空間施工而設計的這兩套動力系統，既能使臺車靈活快速的轉場，也能使臺車在封閉隧道中施工時無廢氣、噪音汙染，並能節約使用成本。