本發(fā)明涉及隧道鑿巖工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車及其工作方法。

背景技術(shù)：

前國(guó)際、國(guó)內(nèi)隧道新奧法施工機(jī)械化施工在鉆孔、預(yù)加固領(lǐng)域的設(shè)備工藝，存在設(shè)備不能使用于軟弱圍巖地質(zhì)條件下作業(yè)的缺陷，由于軟弱圍巖隧道掌子面穩(wěn)定性不足，需要放坡或分臺(tái)階施工，嚴(yán)重制約隧道鑿巖機(jī)械的作業(yè)。國(guó)外采用預(yù)先加固隧道掌子面的方式，再使用鑿巖設(shè)備進(jìn)行全斷面施工。這種預(yù)加固的施工作業(yè)方式成本高、施工周期長(zhǎng)，不能適應(yīng)國(guó)內(nèi)施工的成本和工期要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車及其工作方法，其解決隧道機(jī)械化施工工藝轉(zhuǎn)換平繁、適應(yīng)軟弱圍巖地質(zhì)隧道能力不足，機(jī)械、人工兩種施工工藝并存的施工難題。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車，包括車體，還包括伸縮大臂、大臂俯仰油缸、連接座、擺角油缸、旋轉(zhuǎn)油缸、連接筒、托架、鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)和托架俯仰油缸，所述伸縮大臂底端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在車體上，所述大臂俯仰油缸底端與車體可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，大臂俯仰油缸的輸出端與伸縮大臂可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述連接座可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在伸縮大臂的頂端，所述擺角油缸的底端與伸縮大臂可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，擺角油缸的輸出端與連接座可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述旋轉(zhuǎn)油缸安裝在連接座上，所述連接筒安裝在旋轉(zhuǎn)油缸的輸出端側(cè)邊，所述托架可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在連接筒端部，所述鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)在托架上，所述托架俯仰油缸底端與連接筒可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，托架俯仰油缸的輸出端與托架可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述擺角油缸有兩個(gè)，且兩個(gè)擺角油缸輸出端分別連接于連接座的左右側(cè)。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述連接座的其中一側(cè)面用于安裝旋轉(zhuǎn)油缸，連接座另一側(cè)面設(shè)有三個(gè)擺角軸座，其中兩個(gè)擺角軸座同高度分列在左右側(cè)，用于與兩個(gè)擺角油缸輸出端連接，另一個(gè)擺角軸座上活動(dòng)連接有轉(zhuǎn)接件，所述伸縮大臂頂端設(shè)有俯仰軸座，所述俯仰軸座與轉(zhuǎn)接件活動(dòng)連接。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)包括推進(jìn)梁、前扶釬座、后扶釬座、鑿巖機(jī)、釬桿、釬頭、推進(jìn)油缸、所述推進(jìn)梁設(shè)在托架頂部，所述前扶釬座安裝在推進(jìn)梁前端，所述后扶釬座和鑿巖機(jī)均通過(guò)滑塊活動(dòng)設(shè)在推進(jìn)梁上，所述釬桿后端與鑿巖機(jī)連接，釬桿前端依次穿過(guò)后扶釬座和前扶釬座，所述釬頭安裝在釬桿前端，所述推進(jìn)油缸沿推進(jìn)梁長(zhǎng)度方向設(shè)置，且推進(jìn)油缸的輸出端與后扶釬座連接，且后扶釬座與鑿巖機(jī)之間通過(guò)鋼絲繩牽引聯(lián)動(dòng)。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述推進(jìn)梁可移動(dòng)連接在托架頂部，且在托架上設(shè)有補(bǔ)償油缸，所述補(bǔ)償油缸的輸出端與推進(jìn)梁連接。

本發(fā)明還提供了一種所述隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車的工作方法，步驟包括：

通過(guò)車體移動(dòng)進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，通過(guò)大臂俯仰油缸的伸縮驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)伸縮大臂及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰角度調(diào)節(jié)，通過(guò)伸縮大臂的自身伸縮，帶動(dòng)連接座及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，通過(guò)兩個(gè)擺角油缸的同步伸長(zhǎng)或縮短，帶動(dòng)連接座及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰角度調(diào)節(jié)，通過(guò)兩個(gè)擺角油缸一個(gè)伸長(zhǎng)另一個(gè)縮短，帶動(dòng)連接座及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行左右水平角度調(diào)節(jié)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)油缸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，帶動(dòng)托架及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)；

完成上述調(diào)節(jié)后，通過(guò)鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉆孔工作。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)采用可升縮、可多維旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂，增長(zhǎng)設(shè)備伸臂長(zhǎng)度，可滿足三臺(tái)階、兩臺(tái)階、全斷面隧道鑿巖鉆孔施工要求，且可同時(shí)完成管棚鉆進(jìn)、注漿導(dǎo)管鉆進(jìn)、爆破孔鉆孔、錨桿鉆孔等施工。

(2)操作方便，穩(wěn)定性高。

附圖說(shuō)明

圖1為隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)及相連結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3為連接座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、車體；2、伸縮大臂；3、大臂俯仰油缸；4、連接座；5、擺角油缸；6、旋轉(zhuǎn)油缸；7、連接筒；8、托架；9、鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)；901、推進(jìn)梁；902、前扶釬座；903、后扶釬座；904、鑿巖機(jī)；905、釬桿；906、釬頭；907、推進(jìn)油缸；10、托架俯仰油缸；11、輔助支撐機(jī)構(gòu)；12、擺角軸座；13、轉(zhuǎn)接件；14、俯仰軸座。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)描述，有必要在此指出的是，以下具體實(shí)施方式只用于對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本申請(qǐng)保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述申請(qǐng)內(nèi)容對(duì)本申請(qǐng)作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。

結(jié)合圖1至圖3所示，一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車，包括車體1，還包括伸縮大臂2、大臂俯仰油缸3、連接座4、擺角油缸5、旋轉(zhuǎn)油缸6、連接筒7、托架8、鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)9和托架俯仰油缸10，伸縮大臂2采用液壓伸縮多桿結(jié)構(gòu)，伸縮大臂2底端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在車體1上，大臂俯仰油缸3底端與車體1可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，大臂俯仰油缸3的輸出端與伸縮大臂2可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，連接座4可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在伸縮大臂2的頂端，擺角油缸5的底端與伸縮大臂2可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，擺角油缸5的輸出端與連接座4可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，旋轉(zhuǎn)油缸6安裝在連接座4上，連接筒7安裝在旋轉(zhuǎn)油缸6的輸出端側(cè)邊，托架8可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在連接筒7端部，鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)9設(shè)在托架8上，托架俯仰油缸10底端與連接筒7可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，托架俯仰油缸10的輸出端與托架8可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。上述可轉(zhuǎn)動(dòng)連接均可采用軸座與轉(zhuǎn)軸的配合結(jié)構(gòu)，滿足在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明中，車體1的兩側(cè)設(shè)有輔助支撐機(jī)構(gòu)11，輔助支撐機(jī)構(gòu)11由液壓伸縮筒和設(shè)在液壓伸縮筒底部的支撐底板組成，通過(guò)液壓伸縮筒的伸縮可使支撐底板支撐于地面，增加穩(wěn)定性和承重性能。

本發(fā)明中，擺角油缸5有兩個(gè)，且兩個(gè)擺角油缸5輸出端分別連接于連接座4的左右側(cè)。在工作時(shí)，兩個(gè)擺角油缸5同時(shí)伸長(zhǎng)或縮短，可帶動(dòng)連接座4及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰角度調(diào)節(jié)，通過(guò)兩個(gè)擺角油缸5一個(gè)伸長(zhǎng)另一個(gè)縮短，則帶動(dòng)連接座4及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行左右水平角度調(diào)節(jié)，這樣既可實(shí)現(xiàn)上下擺動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)水平轉(zhuǎn)動(dòng)，一舉兩得。

本發(fā)明中，連接座4的其中一側(cè)面用于安裝旋轉(zhuǎn)油缸6，連接座4另一側(cè)面設(shè)有三個(gè)擺角軸座12，其中兩個(gè)擺角軸座12同高度分列在左右側(cè)，用于與兩個(gè)擺角油缸5輸出端連接；另一個(gè)擺角軸座12上活動(dòng)連接有轉(zhuǎn)接件13，伸縮大臂2頂端設(shè)有俯仰軸座14，俯仰軸座14與轉(zhuǎn)接件13活動(dòng)連接，通過(guò)擺角軸座12、轉(zhuǎn)接件13和俯仰軸座14的配合，可實(shí)現(xiàn)連接座4及其安裝結(jié)構(gòu)上下擺動(dòng)和左右擺動(dòng)。

本發(fā)明中，鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)9包括推進(jìn)梁901、前扶釬座902、后扶釬座903、鑿巖機(jī)904、釬桿905、釬頭906、推進(jìn)油缸907、推進(jìn)梁901設(shè)在托架8頂部，前扶釬座902安裝在推進(jìn)梁901前端，后扶釬座903和鑿巖機(jī)904均通過(guò)滑塊活動(dòng)設(shè)在推進(jìn)梁901上，釬桿905后端與鑿巖機(jī)904連接，釬桿905前端依次穿過(guò)后扶釬座903和前扶釬座902，釬頭906安裝在釬桿905前端，推進(jìn)油缸907沿推進(jìn)梁901長(zhǎng)度方向設(shè)置，且推進(jìn)油缸907的輸出端與后扶釬座903連接。

上述后扶釬座903與鑿巖機(jī)904之間通過(guò)鋼絲繩牽引聯(lián)動(dòng)，具體的，可以在推進(jìn)梁901后端設(shè)置一個(gè)卷管盤，在后扶釬座903上設(shè)滑輪，通過(guò)一根鋼絲繩纏繞在滑輪上，該鋼絲繩的兩端向后延伸并分別連接在鑿巖機(jī)904底部和推進(jìn)梁901尾部，另外再通過(guò)一根鋼絲繩纏繞在卷管盤上，該鋼絲繩的兩端向前延伸并分別連接在鑿巖機(jī)904底部和推進(jìn)梁901上。這樣，當(dāng)推進(jìn)油缸907驅(qū)動(dòng)后扶釬座903向前移動(dòng)時(shí)，鑿巖機(jī)904也隨著向前移動(dòng)，且移動(dòng)量為后扶釬座903的兩倍，當(dāng)推進(jìn)油缸907收縮時(shí)，在卷管盤的作用下，拉動(dòng)鑿巖機(jī)904和后扶釬座903向后移動(dòng)，鑿巖機(jī)904的移動(dòng)量同樣為后扶釬座903的兩倍。因此，后扶釬座903可始終位于前扶釬座902與鑿巖機(jī)904之間的正中間位置，提供最佳的扶釬效果。

本發(fā)明中，推進(jìn)梁901可移動(dòng)連接在托架8頂部，且在托架8上設(shè)有補(bǔ)償油缸(圖中未示出)，補(bǔ)償油缸的輸出端與推進(jìn)梁901連接。在補(bǔ)償油缸的作用下，推進(jìn)梁901可在托架8上前后滑動(dòng)，補(bǔ)充進(jìn)給量程。

本發(fā)明還提供了一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車的工作方法，步驟包括

通過(guò)車體1移動(dòng)進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，通過(guò)大臂俯仰油缸3的伸縮驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)伸縮大臂2及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰角度調(diào)節(jié)，通過(guò)伸縮大臂2的自身伸縮，帶動(dòng)連接座4及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，通過(guò)兩個(gè)擺角油缸5的同步伸長(zhǎng)或縮短，帶動(dòng)連接座4及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰角度調(diào)節(jié)，通過(guò)兩個(gè)擺角油缸5一個(gè)伸長(zhǎng)另一個(gè)縮短，帶動(dòng)連接座4及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行左右水平角度調(diào)節(jié)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)油缸6的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，帶動(dòng)托架8及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)；

完成上述調(diào)節(jié)后，通過(guò)鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)9進(jìn)行鉆孔工作。其中，推進(jìn)油缸907用于控制后扶釬座903、鑿巖機(jī)904、釬桿905、釬頭906的前后移動(dòng)，同時(shí)鑿巖機(jī)904通過(guò)釬頭906進(jìn)行鉆孔掘進(jìn)。

該隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車解決了隧道機(jī)械化施工工藝轉(zhuǎn)換平繁、適應(yīng)軟弱圍巖地質(zhì)隧道能力不足，機(jī)械、人工兩種施工工藝并存的施工難題。采用可升縮、可多維旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂，增長(zhǎng)設(shè)備伸臂長(zhǎng)度，滿足三臺(tái)階、兩臺(tái)階、全斷面隧道鑿巖鉆孔施工；鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)為可以同時(shí)完成管棚鉆進(jìn)、注漿導(dǎo)管鉆進(jìn)、爆破孔鉆孔、錨桿鉆孔的集成鑿巖機(jī)，長(zhǎng)臂機(jī)械手輔助安裝可以固定在掌子面的穩(wěn)定液壓支撐。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

1.一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車，包括車體(1)，其特征在于：還包括伸縮大臂(2)、大臂俯仰油缸(3)、連接座(4)、擺角油缸(5)、旋轉(zhuǎn)油缸(6)、連接筒(7)、托架(8)、鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)(9)和托架俯仰油缸(10)，所述伸縮大臂(2)底端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在車體(1)上，所述大臂俯仰油缸(3)底端與車體(1)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，大臂俯仰油缸(3)的輸出端與伸縮大臂(2)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述連接座(4)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在伸縮大臂(2)的頂端，所述擺角油缸(5)的底端與伸縮大臂(2)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，擺角油缸(5)的輸出端與連接座(4)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述旋轉(zhuǎn)油缸(6)安裝在連接座(4)上，所述連接筒(7)安裝在旋轉(zhuǎn)油缸(6)的輸出端側(cè)邊，所述托架(8)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在連接筒(7)端部，所述鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)(9)設(shè)在托架(8)上，所述托架俯仰油缸(10)底端與連接筒(7)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，托架俯仰油缸(10)的輸出端與托架(8)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車，其特征在于：所述擺角油缸(5)有兩個(gè)，且兩個(gè)擺角油缸(5)輸出端分別連接于連接座(4)的左右側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車，其特征在于：所述連接座(4)的其中一側(cè)面用于安裝旋轉(zhuǎn)油缸(6)，連接座(4)另一側(cè)面設(shè)有三個(gè)擺角軸座(12)，其中兩個(gè)擺角軸座(12)同高度分列在左右側(cè)，用于與兩個(gè)擺角油缸(5)輸出端連接，另一個(gè)擺角軸座(12)上活動(dòng)連接有轉(zhuǎn)接件(13)，所述伸縮大臂(2)頂端設(shè)有俯仰軸座(14)，所述俯仰軸座(14)與轉(zhuǎn)接件(13)活動(dòng)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車，其特征在于：所述鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)(9)包括推進(jìn)梁(901)、前扶釬座(902)、后扶釬座(903)、鑿巖機(jī)(904)、釬桿(905)、釬頭(906)、推進(jìn)油缸(907)、所述推進(jìn)梁(901)設(shè)在托架(8)頂部，所述前扶釬座(902)安裝在推進(jìn)梁(901)前端，所述后扶釬座(903)和鑿巖機(jī)(904)均通過(guò)滑塊活動(dòng)設(shè)在推進(jìn)梁(901)上，所述釬桿(905)后端與鑿巖機(jī)(904)連接，釬桿(905)前端依次穿過(guò)后扶釬座(903)和前扶釬座(902)，所述釬頭(906)安裝在釬桿(905)前端，所述推進(jìn)油缸(907)沿推進(jìn)梁(901)長(zhǎng)度方向設(shè)置，且推進(jìn)油缸(907)的輸出端與后扶釬座(903)連接，且后扶釬座(903)與鑿巖機(jī)(904)之間通過(guò)鋼絲繩牽引聯(lián)動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車，其特征在于：所述推進(jìn)梁(901)可移動(dòng)連接在托架(8)頂部，且在托架(8)上設(shè)有補(bǔ)償油缸，所述補(bǔ)償油缸的輸出端與推進(jìn)梁(901)連接。

6.一種如權(quán)利要求2所述隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車的工作方法，其特征在于：步驟包括

通過(guò)車體(1)移動(dòng)進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，通過(guò)大臂俯仰油缸(3)的伸縮驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)伸縮大臂(2)及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰角度調(diào)節(jié)，通過(guò)伸縮大臂(2)的自身伸縮，帶動(dòng)連接座(4)及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，通過(guò)兩個(gè)擺角油缸(5)的同步伸長(zhǎng)或縮短，帶動(dòng)連接座(4)及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰角度調(diào)節(jié)，通過(guò)兩個(gè)擺角油缸(5)一個(gè)伸長(zhǎng)另一個(gè)縮短，帶動(dòng)連接座(4)及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行左右水平角度調(diào)節(jié)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)油缸(6)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，帶動(dòng)托架(8)及其安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)；

完成上述調(diào)節(jié)后，通過(guò)鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)(9)進(jìn)行鉆孔工作。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種隧道長(zhǎng)臂鑿巖臺(tái)車及其工作方法，鑿巖臺(tái)車包括車體、伸縮大臂、大臂俯仰油缸、連接座、擺角油缸、旋轉(zhuǎn)油缸、連接筒、托架、鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)和托架俯仰油缸，伸縮大臂連接于車體，大臂俯仰油缸與車體連接，大臂俯仰油缸輸出端與伸縮大臂連接，連接座連接于伸縮大臂，擺角油缸與伸縮大臂連接，擺角油缸輸出端與連接座連接，旋轉(zhuǎn)油缸安裝于連接座，連接筒安裝于旋轉(zhuǎn)油缸，托架連接在連接筒上，鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)與托架上，托架俯仰油缸輸出端與托架連接。該鑿巖臺(tái)車采用可升縮、可多維旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂，增長(zhǎng)設(shè)備伸臂長(zhǎng)度，可滿足三臺(tái)階、兩臺(tái)階、全斷面隧道鑿巖鉆孔施工要求，且可完成管棚鉆進(jìn)、注漿導(dǎo)管鉆進(jìn)、爆破孔鉆孔、錨桿鉆孔等施工。

技術(shù)研發(fā)人員：曾可琴;王建;朱長(zhǎng)偉;王姣

受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽鐵創(chuàng)新材料科技有限公司;鐵科創(chuàng)恒新材料科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.16

技術(shù)公布日：2021.03.16