一種隧道多功能作業(yè)臺(tái)車

金景梅

摘要：介紹了一種隧道多功能作業(yè)臺(tái)車，包括：車身，作為配裝載體部分;裝于車身上且能實(shí)施單獨(dú)和平行作業(yè)的主工作臂、第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂，兩側(cè)工作臂分居于主工作臂兩側(cè);主工作臂的前端鉸接主機(jī)械手，第一側(cè)工作臂的前端鉸接第一側(cè)機(jī)械手，第二側(cè)工作臂的前端鉸接第二側(cè)機(jī)械手;主機(jī)械手、第一側(cè)機(jī)械手、第二側(cè)機(jī)械手均鉸接有第一驅(qū)動(dòng)件，第一驅(qū)動(dòng)件連接有改變第一驅(qū)動(dòng)件位置的第二驅(qū)動(dòng)件，第二驅(qū)動(dòng)件設(shè)置在對(duì)應(yīng)工作臂前端。隧道多功能作業(yè)臺(tái)車能使各工作臂便捷、省時(shí)地實(shí)現(xiàn)配合操作，且能實(shí)現(xiàn)緩慢調(diào)節(jié)，使得工件較準(zhǔn)易于操作，且校準(zhǔn)精確。

關(guān)鍵詞：臺(tái)車;隧道多功能作業(yè);工作臂;機(jī)械手

0? 引言

隨著我國(guó)交通事業(yè)的快速發(fā)展，高等級(jí)公路、鐵路建設(shè)步伐的加速，迫切需要提高我國(guó)隧道施工的機(jī)械化水平。在軟弱圍巖隧道施工中支護(hù)是一個(gè)重要步驟，支護(hù)的其中一個(gè)重要工序就需要隧道多功能作業(yè)臺(tái)車來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本設(shè)計(jì)涉及隧道施工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更確切地說(shuō)涉及一種隧道多功能作業(yè)臺(tái)車，為了更快更完善的進(jìn)入國(guó)家隧道行業(yè)，要設(shè)計(jì)更好更先進(jìn)的隧道多功能作業(yè)臺(tái)車去滿足市場(chǎng)和國(guó)家需要。

在鐵路、公路、地下工程、引水工程等隧道施工中，常需要進(jìn)行一些操作，如：沿隧道的長(zhǎng)度方向間隔鋪設(shè)多個(gè)鋼拱架以防止隧道塌方、輔助錨桿錨網(wǎng)的安裝、輔助撬毛和通風(fēng)管作業(yè)等。而對(duì)于多項(xiàng)作業(yè)的實(shí)施，常需要多臺(tái)設(shè)備配合完成，由此帶來(lái)成本增加，且操作不便。

為此，多功能作業(yè)臺(tái)車適時(shí)出現(xiàn)，但該類型的臺(tái)車僅具備有限作業(yè)功能的組合，且在配合實(shí)施時(shí)，特別是各工作臂之間的配合操作較為困難，很難做到單獨(dú)作業(yè)或平行作業(yè)，且在作業(yè)調(diào)節(jié)時(shí)，很難靈活做到緩慢調(diào)節(jié)，致使工件校準(zhǔn)難度化提升。

1? 一種隧道多功能作業(yè)臺(tái)車機(jī)構(gòu)

本設(shè)計(jì)要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種隧道多功能作業(yè)臺(tái)車，能使各工作臂便捷、省時(shí)地實(shí)現(xiàn)配合操作，且能實(shí)現(xiàn)緩慢調(diào)節(jié)，使得工件較準(zhǔn)易于操作，且校準(zhǔn)精確。

一種隧道多功能作業(yè)臺(tái)車，其特征在于，包括：車身，用以作為臺(tái)車組成部件的配裝載體部分;配裝于車身上且能實(shí)施單獨(dú)作業(yè)和平行作業(yè)的主工作臂、第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂，第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分居于主工作臂兩側(cè);主工作臂的前端鉸接主機(jī)械手，第一側(cè)工作臂的前端鉸接第一側(cè)機(jī)械手，第二側(cè)工作臂的前端鉸接第二側(cè)機(jī)械手;主機(jī)械手、第一側(cè)機(jī)械手、第二側(cè)機(jī)械手均鉸接有驅(qū)動(dòng)自身樞轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動(dòng)件，的第一驅(qū)動(dòng)件連接有改變第一驅(qū)動(dòng)件位置的第二驅(qū)動(dòng)件，的第二驅(qū)動(dòng)件設(shè)置在對(duì)應(yīng)工作臂前端;主工作臂、第一側(cè)工作臂、第二側(cè)工作臂的前端均通過(guò)小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)配裝有底座，第二驅(qū)動(dòng)件設(shè)置于底座;底座上配裝有工作操作平臺(tái)。

第二驅(qū)動(dòng)件包括第二缸體以及滑動(dòng)連接在第二缸體內(nèi)的第二伸縮桿，第二缸體固定連接在底座，第二伸縮桿端部與第一驅(qū)動(dòng)件連接;第一驅(qū)動(dòng)件包括第一缸體以及滑動(dòng)連接在第一缸體內(nèi)的第一伸縮桿，第一伸縮桿與對(duì)應(yīng)機(jī)械手鉸接;第二伸縮桿與第一缸體固定連接;第二伸縮桿與第一缸體鉸接;第一缸體遠(yuǎn)離第一伸縮桿的端部與第二伸縮桿鉸接;底座包括支撐框，第二缸體固定連接支撐框內(nèi);第二驅(qū)動(dòng)件沿水平方向設(shè)置;主工作臂鉸接于車身，主工作臂還配置驅(qū)動(dòng)其在豎直平面內(nèi)樞轉(zhuǎn)的第三驅(qū)動(dòng)件。

第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分別鉸接在配裝于車身的大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上以實(shí)現(xiàn)在水平平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分別配置驅(qū)動(dòng)其在豎直平面內(nèi)樞轉(zhuǎn)的第四驅(qū)動(dòng)件;主機(jī)械手包括頂部配設(shè)第一夾頭的中心機(jī)械手，中心機(jī)械手包括外管和內(nèi)管，外管的下端與底座轉(zhuǎn)動(dòng)配合，第一驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)使外管轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)管滑動(dòng)配合于外管內(nèi)，內(nèi)管背離底座的上端露置于外管外，第一夾頭與內(nèi)管的上端轉(zhuǎn)動(dòng)配合，外管的兩側(cè)分別安裝有用于抵靠工件且推動(dòng)工件抬高的動(dòng)力臂;動(dòng)力臂的頂部配設(shè)頂托架;第一側(cè)機(jī)械手和第二側(cè)機(jī)械手的端部均鉸接有第二夾頭，第二夾頭與對(duì)應(yīng)側(cè)機(jī)械手間安裝有第一輔助驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)第二夾頭的上下擺動(dòng);第一側(cè)機(jī)械手和第二側(cè)機(jī)械手均包括若干節(jié)臂段，若干節(jié)臂段間通過(guò)鉸接方式并依次串聯(lián)形成臂體，臂段的擺動(dòng)方向側(cè)安裝有第二輔助驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)整個(gè)側(cè)機(jī)械手的左右擺動(dòng);第二夾頭包括主夾頭、側(cè)托架，側(cè)托架的一端與所述主夾頭共同鉸接于臂體的頂部，側(cè)托架的另一端與所述臂體間通過(guò)第一輔助驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，側(cè)托架的主體與所述主夾頭的主體間呈活動(dòng)連接;主工作臂還通過(guò)樞轉(zhuǎn)軸連接于所述車身，車身上還配裝有第五驅(qū)動(dòng)件，第五驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)端還通過(guò)連接架體連接所述主工作臂以驅(qū)動(dòng)主工作臂于水平方向的樞轉(zhuǎn)。

2? 工作原理

本設(shè)計(jì)的隧道多功能作業(yè)臺(tái)車，具有三個(gè)工作臂、三個(gè)工作操作平臺(tái)及三個(gè)機(jī)械手。三個(gè)工作臂能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，可單獨(dú)或平行作業(yè)，操作可控及自由度得到優(yōu)化。三個(gè)工作操作平臺(tái)均可供操作者站于平臺(tái)上進(jìn)行如輔助錨桿錨網(wǎng)的安裝、輔助撬毛和通風(fēng)管作業(yè)等操作，更加凸顯多功能化。而三個(gè)機(jī)械手在第一驅(qū)動(dòng)件、第二驅(qū)動(dòng)件的配設(shè)下，能實(shí)現(xiàn)自身擺動(dòng)端10-15毫米/秒的擺動(dòng)，大大降低了擺動(dòng)速度，即能實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)角度的微調(diào)，利于夾持工件的調(diào)整校準(zhǔn)，機(jī)械手能十分準(zhǔn)確的到達(dá)安裝位置，實(shí)現(xiàn)工件的精準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)操作。而所述第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分居于主工作臂兩側(cè)，該布局配設(shè)，適合于拱架的多段夾持、對(duì)接、安裝于隧道，由此使得作業(yè)臺(tái)車的多功能化更加凸顯。

本機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，寬度僅為1.2m，機(jī)器機(jī)面無(wú)頂棚高度僅為1.27m，因此特別適用于狹窄及低矮工作面作業(yè)。整體布局合理，易于保養(yǎng)，油泵及控制閥防護(hù)罩可完全打開，便于檢查、保養(yǎng)。全液壓系統(tǒng)控制，液壓系統(tǒng)先進(jìn)，管路布置合理，安全穩(wěn)定性好。

本設(shè)計(jì)的隧道多功能作業(yè)臺(tái)車，具有三個(gè)工作臂、三個(gè)工作操作平臺(tái)及三個(gè)機(jī)械手。三個(gè)工作臂能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，可單獨(dú)或平行作業(yè)，操作可控及自由度得到優(yōu)化。三個(gè)工作操作平臺(tái)均可供操作者站于平臺(tái)上進(jìn)行如輔助錨桿錨網(wǎng)的安裝、輔助撬毛和通風(fēng)管作業(yè)等操作，更加凸顯多功能化。而三個(gè)機(jī)械手在第一驅(qū)動(dòng)件、第二驅(qū)動(dòng)件的配設(shè)下，能實(shí)現(xiàn)自身擺動(dòng)端10-15毫米/秒的擺動(dòng)，大大降低了擺動(dòng)速度，即能實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)角度的微調(diào)，利于夾持工件的調(diào)整校準(zhǔn)，機(jī)械手能十分準(zhǔn)確的到達(dá)安裝位置，實(shí)現(xiàn)工件的精準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)操作。而所述第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分居于主工作臂兩側(cè)，該布局配設(shè)，適合于拱架的多段夾持、對(duì)接、安裝于隧道，由此使得作業(yè)臺(tái)車的多功能化更加凸顯。

本設(shè)計(jì)的隧道多功能作業(yè)臺(tái)車，包括車身、主工作臂、第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂。其中車身用以作為臺(tái)車組成部件的配裝載體部分，也就是說(shuō)車身可以理解為各部件的安裝載體，可供各部件進(jìn)行安裝、布設(shè)。

主工作臂、第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂配裝于車身上且能實(shí)施單獨(dú)作業(yè)和平行作業(yè)，而所述第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂則分居于主工作臂的兩側(cè)。可以理解的是，主工作臂第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂可以單獨(dú)作業(yè)，同時(shí)也可以平行作業(yè)，也就是協(xié)同配合作業(yè)，由此作業(yè)方式可選性強(qiáng)，適合作業(yè)方式多需求工況。

主工作臂的前端鉸接主機(jī)械手，所述第一側(cè)工作臂的前端鉸接第一側(cè)機(jī)械手，所述第二側(cè)工作臂的前端鉸接第二側(cè)機(jī)械手。各機(jī)械手分別鉸接在各自的工作臂上，由此每個(gè)工作臂的前端都配設(shè)機(jī)械手，以用于抓取相應(yīng)的工件，如拱架，并在機(jī)械手和工作臂的配合作用下實(shí)現(xiàn)工件的對(duì)準(zhǔn)、安裝。

主機(jī)械手、第一側(cè)機(jī)械手、第二側(cè)機(jī)械手均鉸接有驅(qū)動(dòng)自身相對(duì)相應(yīng)工作臂轉(zhuǎn)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)件，所述的第一驅(qū)動(dòng)件連接有改變第一驅(qū)動(dòng)件位置的第二驅(qū)動(dòng)件，所述的第二驅(qū)動(dòng)件設(shè)置在對(duì)應(yīng)工作臂的前端。

主工作臂、第一側(cè)工作臂、第二側(cè)工作臂的前端均配裝有小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的輸出端上配裝有底座，而所述第二驅(qū)動(dòng)件則設(shè)置于所述底座中，相應(yīng)機(jī)械手則與對(duì)應(yīng)的底座連接。

其中小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以理解為能實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)輸出運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，可以是回轉(zhuǎn)電機(jī)等回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，也可以是非回轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如采用連桿機(jī)構(gòu)，并利用油缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。隨著小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)輸出端的回轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)底座回轉(zhuǎn)，在底座的回轉(zhuǎn)下，同時(shí)帶動(dòng)與其連接的相應(yīng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)，當(dāng)然回轉(zhuǎn)角度可按照所需設(shè)計(jì)進(jìn)行限制。通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)件調(diào)節(jié)第一驅(qū)動(dòng)件的位置，當(dāng)相應(yīng)機(jī)械手由第一位置轉(zhuǎn)動(dòng)至第二位置時(shí)，前段部分第二驅(qū)動(dòng)件沿機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)方向調(diào)節(jié)第一驅(qū)動(dòng)件的位置，即可以加快擺動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)快速擺動(dòng)。當(dāng)機(jī)械手快擺動(dòng)至第二位置時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)件調(diào)節(jié)第一驅(qū)動(dòng)件的位置，第一驅(qū)動(dòng)件不運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)小角度微調(diào)第一驅(qū)動(dòng)件的位置，即實(shí)現(xiàn)了第一驅(qū)動(dòng)件對(duì)機(jī)械手的微調(diào)，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)端10-15毫米/秒的擺動(dòng)，大大降低了擺動(dòng)速度，即能實(shí)現(xiàn)角度的微調(diào)。在本實(shí)施例中，需要說(shuō)明的是，第一位置和第二位置是根據(jù)工件拾取位置、工件對(duì)準(zhǔn)位置而來(lái)的，當(dāng)然，也可以是所需求的其他適合位置。

且可以根據(jù)機(jī)械手與底座之間的鉸接位置設(shè)置第一驅(qū)動(dòng)件，而第二驅(qū)動(dòng)件可以根據(jù)第一驅(qū)動(dòng)件的位置進(jìn)行設(shè)置，即只要能沿相應(yīng)機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)方向調(diào)節(jié)第一驅(qū)動(dòng)件的位置即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)擺動(dòng)速度的調(diào)節(jié)，不僅能快速調(diào)節(jié)且能實(shí)現(xiàn)角度的微調(diào)，利于夾持工件的調(diào)整校準(zhǔn)，第二驅(qū)動(dòng)件可以水平設(shè)置、豎直設(shè)置也可以傾斜設(shè)置。第一驅(qū)動(dòng)件和第二驅(qū)動(dòng)件為長(zhǎng)度上變化的驅(qū)動(dòng)件即可，例如油缸、氣缸、螺桿等。

動(dòng)力單一化，能耗低，整機(jī)功率37千瓦，全部動(dòng)力集中組成動(dòng)力模塊，分別用于一聯(lián)主泵、一聯(lián)輔泵。液壓系統(tǒng)采用先進(jìn)的負(fù)載敏感變量系統(tǒng)采用比例先導(dǎo)集成控制，大大提高了系統(tǒng)的工作效率，降低了能耗，在提高工作效率的前提下，同時(shí)降低了功率損耗，減少了液壓及電氣系統(tǒng)的發(fā)熱，提高了整機(jī)及液壓系統(tǒng)的可靠性。

挖斗可與破碎錘靈活互換，可對(duì)巷道底板、側(cè)幫底部進(jìn)行破碎、修護(hù)等，對(duì)大塊巖石、煤塊等進(jìn)行破碎，以便裝運(yùn)。

隧道多功能作業(yè)臺(tái)車操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易會(huì)，操作方便舒適，標(biāo)準(zhǔn)配置的操作桿、操作平穩(wěn)，靠背椅接近人體形狀，牢固耐用，可有效緩解駕駛員的操作疲勞。配有可拆卸司機(jī)頂棚，在為操作者提供防護(hù)的同時(shí)還可調(diào)節(jié)頂棚高度，提高設(shè)備的通過(guò)能力，配備有礦用隔爆型電纜卷筒，能實(shí)現(xiàn)設(shè)備進(jìn)退場(chǎng)靈活自動(dòng)收放電纜，節(jié)省人力物力，提高安全性，自動(dòng)化程度更高，使裝載機(jī)進(jìn)退場(chǎng)更靈活自如，結(jié)構(gòu)合理緊湊、動(dòng)作靈活、操作簡(jiǎn)便，該機(jī)型受巷道寬度和高度方向的限制小，充分體現(xiàn)了產(chǎn)品的先進(jìn)性、可靠性、適用性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。

3? 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹一種隧道多功能作業(yè)臺(tái)車機(jī)構(gòu)，并就其原理予以較為詳實(shí)的闡述。通過(guò)試驗(yàn)和應(yīng)用得出：隧道多功能作業(yè)臺(tái)車機(jī)構(gòu)的機(jī)械性能和液壓性能以及電氣性能同時(shí)滿足了我們的需求，通過(guò)對(duì)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行星減速機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)解決了驅(qū)動(dòng)方面的一大難題，也大大減少了零件的數(shù)量，提高了安裝和拆卸的效率。

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