CN107916897B - 一种多功能架拱凿岩台车的工作机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能架拱凿岩台车的工作机构，其包括通过第一回转支承装置（5）与臂架（4）的小臂（41）前端连接的抓拱凿岩装置（1）、通过第二回转支承装置（6）与小臂（41）连接的随车吊（2）、通过第三回转支承装置（7）与小臂（41）连接的高空作业平台（3），抓拱凿岩装置安装于小臂的一侧，随车吊和高空作业平台安装于小臂的另一侧。本发明不仅在一个工作机构上整合了抓拱、凿岩、随车吊、作业平台，而且整个凿岩装置在相同工作行程的情况下推进梁的长度尺寸将是传统装置推进梁长度的一半，且明显提高了凿岩装置的工作稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及多功能架拱凿岩台车，特别是一种多功能架拱凿岩台车的工作机构。
背景技术
在水电隧道、地铁工程、铁路隧道、公路隧道、地下厂房、军事地下工程施工中，当围岩等级较差时，往往需要进行拱架支护，以提高围岩的稳定性。拱架支护的工作内容包含拱架对接、挂钢筋网、焊横筋、锚杆和超前小导管的钻孔及安装。目前虽然有相应的辅助施工设备，如现有的拱架机，但其结构、功能都比较简单，没有形成拱架支护的全套解决方案，因而都没有在隧道施工中得到成功使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能架拱凿岩台车的工作机构，该工作机构同时能实现拱架对接、挂钢筋网、焊横筋、锚杆及超前小导管的钻孔及安装的所有工序施工，并且效率远高于人工。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种多功能架拱凿岩台车的工作机构，包括通过第一回转支承装置与臂架的小臂前端连接的抓拱凿岩装置、通过第二回转支承装置与小臂连接的随车吊、通过第三回转支承装置与小臂连接的高空作业平台，抓拱凿岩装置安装于小臂的一侧，随车吊和高空作业平台安装于小臂的另一侧。
所述抓拱凿岩装置包括一滑架，该滑架的顶面或底面设置抓拱装置，抓拱装置安装面的相对面设置凿岩装置；所述滑架的中部一侧固定在能使滑架翻转的X轴回转装置一端，X轴回转装置的另一端通过回转固定座与Y轴回转装置固定。X轴回转装置与Y轴回转装置分别可以绕X轴与Y轴旋转，从而达到抓拱装置与凿岩装置的切换以及工作范围的变化。
所述抓拱装置包括一抓拱座，该抓拱座的两端分别设置夹持结构和导向结构，该夹持结构包括两个分别连接固定于抓拱座两侧的安装座，两夹持臂的中部分别与安装座的外侧铰接，且两夹持臂的上端固定连接连接板的一端，两连接板的另一端分别通过销轴铰接压块，两夹持臂的下端之间设置夹持油缸；所述导向结构包括相对设立的两导向板，两导向板的上端分别设置为相对倾斜的斜边。
所述凿岩装置包括凿岩机、上导向板、钻杆、推进油缸、推进梁、补偿油缸、下导向板，所述凿岩机通过上导向板与推进梁连接组成第一移动副，所述推进油缸的一端与推进梁连接，推进油缸的另一端通过钢丝绳滑轮机构与凿岩机连接；所述推进梁通过下导向板与滑架连接组成第二移动副，补偿油缸一端与滑架连接，另一端与推进梁连接。
所述随车吊包括一固定于第二回转支承装置上的支座，该支座的一端铰接第一连杆的一端，另一端铰接第二连杆的一端，第一、二连杆的另一端分别铰接于吊臂轴向方上的两处，使支座、第一连杆、第二连杆、吊臂形成一四连杆机构，且该四连杆机构的两对角铰接点连接一驱动油缸，吊臂的后端装设卷扬机，吊臂的前端装设滑轮和吊钩，一端固定于吊臂后端的钢丝绳沿吊臂延伸并绕过滑轮后经卷扬机的卷扬筒固定于卷扬机上，整体结构简单，体积小，动作灵活，工作可靠。
所述高空作业平台包括一伸缩外臂，一伸缩内臂滑套于伸缩外臂里面，第一油缸的一端连接伸缩外臂，另一端连接伸缩内臂；一连杆包括两根杆体，两根杆体的两端分别与伸缩内臂和吊篮总成铰接而形成一组平行四边形机构，该平行四边形机构的两对角铰接点上连接能使连杆顺时针或逆时针转动进而抬升或回收吊篮总成的第二油缸。
本发明在一个平台上合理的整合随车吊、高空作业平台、抓拱装置、凿岩装置,且凿岩装置采用两级伸缩原理，其中凿岩机相对推进梁的位移作为凿岩装置的一半行程，推进梁相对滑架的位移作为凿岩装置的另外一半行程。这样不仅在一个工作平台上整合了多种功能，而且整个凿岩装置在相同工作行程的情况下推进梁的长度尺寸将是传统装置推进梁长度的一半。
另外，为提高凿岩装置的工作稳定性，第一、在滑架前端设置有扶钎器。当凿岩机在工作时，凿岩机远端的扶钎器将扶住钻杆，防止钻杆晃动，提高钻孔稳定性。第二、在滑架前端设置有定位杆。当凿岩装置确定好打孔位置后，定位杆通过定位油缸动作伸出，直至其顶到工作面上。这样可以有效的减少凿岩装置在工作过程中的晃动，提高钻孔稳定性。
本发明装置使用时，工人站在高空作业平台内，可近距离操作抓拱装置，近距离操作凿岩装置进行打孔、设置锚杆作业，接收由随车吊运送过来的拱架进行支护作业，还可接收由随车吊运送过来的横筋、钢筋网等进行支护作业。
附图说明
图1为本发明多功能架拱凿岩台车工作机构一个实施例的装配图。
图2为本发明多功能架拱凿岩台车工作机构与臂架的装配图。
图3为图2的侧视图。
图4为图2的俯视图。
图5为本发明抓拱凿岩装置的凿岩状态图。
图6为本发明抓拱凿岩装置的抓拱状态图。
图7为本发明抓拱装置的装配图。
图8为本发明抓拱装置用于工字钢拱架的夹持机构装配图。
图9是本发明凿岩装置的装配图。
图10是本发明凿岩装置的凿岩机相对推进梁移动一半行程的装配图。
图11是本发明凿岩装置的推进梁相对滑架移动一半行程的装配图。
图12是本发明推进梁与上、下导向板的横截面结构示意图。
图13为本发明随车吊的装配结构图。
图14为本发明随车吊的展开状态图。
图15为本发明随车吊的四连杆机构简图。
图16为本发明随车吊的轴测图。
图17为本发明高空作业平台的侧视图。
图18为本发明高空作业平台的立体图。
具体实施方式
下面给出本发明在隧道凿岩架拱台车上的一个应用实例。
如图1－图4所示，本发明多功能架拱凿岩台车的工作机构一实施例包括通过第一回转支承装置5与臂架4的小臂41前端连接的抓拱凿岩装置1、通过第二回转支承装置6与小臂41连接的随车吊2、通过第三回转支承装置7与小臂41连接的高空作业平台3，其中，抓拱凿岩装置1安装于小臂41的一侧，随车吊2和高空作业平台3安装于小臂41的另一侧。
如图5-图8所示，抓拱凿岩装置1包括一滑架14，该滑架14的顶面设置抓拱装置11，底面设置凿岩装置12。
滑架14的中部一侧固定在X轴回转装置13的一端。该X轴回转装置13可使得滑架14绕X轴旋转，当X轴回转装置13逆时针或顺时针旋转，直至抓拱装置11或凿岩装置12暴露在机械手前端，即完成抓拱功能和凿岩功能的切换。如图5所以为凿岩功能状态。如图6所示为抓拱功能状态。
X轴回转装置13的另一端通过回转固定座15与绕Y轴旋转的第一回转支承装置5固定连接。该第一回转支承装置5可使得滑架14绕Y轴旋转，当第一回转支承装置5旋转时将带动滑架14两端的抓拱装置11和凿岩装置12一起转动，达到调整抓拱装置11或凿岩装置12工作角度的目的，从而能扩大其工作范围。
如图7、图8所示，本发明抓拱装置11包括一抓拱座113，该抓拱座113的两端分别设置夹持结构111和导向结构112。
该夹持结构111包括两个分别连接固定于抓拱座113两侧的安装座1115，两夹持臂1112的中部分别与安装座1115的外侧铰接，且两夹持臂1112的上端分别通过螺栓固定连接连接板1113的一端，两连接板1113的另一端分别通过销轴铰接压块1114，两夹持臂1112的下端之间设置夹持油缸1111。两夹持臂1112、两连接板1113、两压块1114分别相对对称设置。
该导向结构112包括相对设立的两导向板1121，两导向板1121的上端分别设置为斜边，以方便拱架滑入两导向板1121之间。
在抓拱装置11接收工字钢型拱架前，夹持油缸1111缩回到最短状态，此时夹持油缸1111将夹持臂1112拉回，两夹持臂1112分别绕安装座1115上的铰接点转动使得两连接板1113和两压块1114分别向上方打开，准备接收工字钢型拱架。此时，举起工字钢型拱架，并使其顺着两导向板1121滑入导向结构112内，并落到抓拱座113上。随后将夹持油缸1111伸出，使夹持油缸1111作用于夹持臂1112并使夹持臂1112绕安装座1115上的铰接点转动使得两连接板1113和两压块1114往下方运动直至将工字钢型拱架压紧。
抓拱座113的底部与第一回转装置114连接，第一回转装置114的轴心与抓拱座113的轴向垂直，使抓拱座113可绕第一回转装置114的轴线转动。第一回转装置114与第二回转装置115上下连接，且第一、二回转装置114、115的轴线相互垂直，使抓拱座113和第一回转装置114可绕第二回转装置115的轴线转动。这种结构最终使得置于抓拱座113上的工字钢型拱架可以在第一、二回转装置114、115的两个垂直轴线上转动，因而在施工过程中能够快速的定位。
如图9-图12所示，凿岩装置12包含凿岩机121、上导向板122、钻杆123、推进油缸124、推进梁125、补偿油缸126、下导向板127、定位油缸128、定位杆129、扶钎器1210，其中上导向板122、下导向板127优选为横截面为V型的导向板。
凿岩机121通过上导向板122与推进梁125连接，组成第一移动副。推进油缸124的一端与推进梁125连接，推进油缸124的另一端通过钢丝绳滑轮机构与凿岩机121连接。当推进油缸124工作时将通过钢丝绳滑轮机构作用于凿岩机121，实现凿岩机121相对推进梁125的相对运动，从而实现凿岩装置的一半行程。
推进梁125通过下导向板127与滑架14连接，组成第二移动副。补偿油缸126一端与滑架14连接，另外一端与推进梁125连接。当补偿油缸126工作时将推动推进梁125相对滑架14运动，以实现凿岩装置的另一半行程。
扶钎器1210设置在滑架14的前端，用于扶住钻杆123前端。钻杆123尾端与凿岩机121连接。
滑架14前端设置有定位油缸128。定位油缸128的前端设置有定位杆129，定位油缸128伸出时将带动定位杆129往前伸，直至其顶到工作面上。
如图13-图16所示，随车吊2包括一固定于第二回转支承装置6上的支座22，该支座22的一端铰接第一连杆23的一端，支座22的另一端铰接第二连杆24的一端，第一、二连杆23、24的另一端分别铰接于吊臂25轴向方上的两处，使支座22、第一连杆23、第二连杆24、吊臂25形成一四连杆机构。该四连杆机构的两对角铰接点连接驱动油缸26。吊臂25的后端装设卷扬机27，吊臂25的前端装设滑轮28和吊钩21，一端固定于吊臂25后端的钢丝绳29沿吊臂25延伸并绕过滑轮28后经卷扬机27的卷扬筒固定于卷扬机27上。
驱动油缸26伸出时，第一连杆23、第二连杆24将绕支座22上的铰接点顺时针旋转，同时与第一连杆23、第二连杆24另外一端铰接的吊臂25抬升。当第一连杆23、第二连杆24长度相等时吊臂25的水平姿态不会发生改变，当第一连杆23的长度大于第二连杆24的长度时吊臂25与水平面将会有一个夹角，吊钩21将会进一步抬高。
驱动油缸26缩回时，第一连杆23、第二连杆24将绕支座22上的铰接点逆时针旋转，同时与第一连杆23、第二连杆24另外一端铰接的吊臂25下降，驱动油缸26的缩回到位时，即完成吊臂25的回收。
调整驱动油缸26的伸缩量，以及第二回转支承装置6的转动量，使吊钩21处于合适位置后启动卷扬机27带动钢丝绳运动即可完成起吊动作。
如图17、18所示，高空作业平台3包括一固定于第三回转支承装置7上的伸缩外臂31、第一油缸32、伸缩内臂33、连杆34、第二油缸35、吊篮总成36，通过驱动第三回转支承装置7使得伸缩外臂31绕第三回转支承装置7中心回转，进而驱动整个高空工作平台3的回转。
伸缩内臂33滑套于伸缩外臂31里面，第一油缸32相对伸缩外臂31运动。
连杆34包括两根杆体341，两根杆体341的两端分别与伸缩内臂33和吊篮总成36铰接，形成一组平行四边形机构。该平行四边形机构的两对角铰接点上连接能使连杆34顺时针或逆时针转动进而抬升或回收吊篮总成36的第二油缸35。
Claims (4)
1.一种多功能架拱凿岩台车的工作机构，其特征在于包括通过第一回转支承装置（5）与臂架（4）的小臂（41）前端连接的抓拱凿岩装置（1）、通过第二回转支承装置（6）与小臂（41）连接的随车吊（2）、通过第三回转支承装置（7）与小臂（41）连接的高空作业平台（3），抓拱凿岩装置安装于小臂的一侧，随车吊和高空作业平台安装于小臂的另一侧；
所述抓拱凿岩装置包括一滑架（14），该滑架的顶面或底面设置抓拱装置（11），抓拱装置安装面的相对面设置凿岩装置（12）；所述滑架的中部一侧固定在能使滑架翻转的X轴回转装置（13）一端；
所述抓拱装置包括一抓拱座（113），该抓拱座的两端分别设置夹持结构（111）和导向结构（112），该夹持结构包括两个分别连接固定于抓拱座两侧的安装座（1115），两夹持臂（1112）的中部分别与安装座（1115）的外侧铰接，且两夹持臂的上端固定连接连接板（1113）的一端，两连接板的另一端分别通过销轴铰接压块（1114），两夹持臂的下端之间设置夹持油缸（1111）；所述导向结构包括相对设立的两导向板（1121），两导向板的上端分别设置为相对倾斜的斜边。
2.根据权利要求1所述的一种多功能架拱凿岩台车的工作机构，其特征在于，所述凿岩装置包括凿岩机（121）、上导向板（122）、钻杆（123）、推进油缸（124）、推进梁（125）、补偿油缸（126）、下导向板（127），所述凿岩机通过上导向板与推进梁连接组成第一移动副，所述推进油缸的一端与推进梁连接，推进油缸的另一端通过钢丝绳滑轮机构与凿岩机连接；所述推进梁通过下导向板与滑架连接组成第二移动副，补偿油缸一端与滑架连接，另一端与推进梁连接。
3.根据权利要求1所述的一种多功能架拱凿岩台车的工作机构，其特征在于，所述随车吊包括一固定于第二回转支承装置上的支座（22），该支座的一端铰接第一连杆（23）的一端，另一端铰接第二连杆（24）的一端，第一、二连杆的另一端分别铰接于吊臂（25）轴向方上的两处，使支座、第一连杆、第二连杆、吊臂形成一四连杆机构，且该四连杆机构的两对角铰接点连接一驱动油缸（26），吊臂的后端装设卷扬机（27），吊臂的前端装设滑轮（28）和吊钩（21），一端固定于吊臂后端的钢丝绳（29）沿吊臂延伸并绕过滑轮后经卷扬机的卷扬筒固定于卷扬机上。
4.根据权利要求1所述的一种多功能架拱凿岩台车的工作机构，其特征在于，所述高空作业平台包括一伸缩外臂（31），一伸缩内臂（33）滑套于伸缩外臂里面，第一油缸（32）的一端连接伸缩外臂，另一端连接伸缩内臂；一连杆（34）包括两根杆体（341），两根杆体的两端分别与伸缩内臂和吊篮总成（36）铰接而形成一组平行四边形机构，该平行四边形机构的两对角铰接点上连接能使连杆顺时针或逆时针转动进而抬升或回收吊篮总成的第二油缸（35）。
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