一种多功能架拱凿岩台车的制作方法

本发明涉及工程机械，特别涉及一种隧道多功能架拱凿岩台车。

背景技术：

在隧道施工中，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。

现有拱架机一般为两臂，配置有一个或两个吊篮，臂架一般为两节伸缩臂。由于臂架不能折叠，臂架前端的机械手并不能伸到隧道三台阶内部进行拱架的安装，而实际施工中三台阶的拱架支护是非常普遍的，因而还是需要人工来进行三台阶的拱架支护。另外拱架安装完毕需打锁脚锚杆及系统锚杆，如果围岩很差的话，还需进行超前小导管支护，由于现有拱架机并无钻孔装置，目前还是人工操作气支腿锚杆机来钻孔及进行锚杆的安装，效率很低。

目前拱架机均使用卡车底盘或履带底盘，有的甚至是对挖机的简单改装，结构、功能都比较简单，并没有形成拱架支护的全套解决方案，都不是全新的拱架安装设备，因而都没有在隧道施工中得到成功使用。

总之，现有拱架机均不能实现隧道拱架安装的全工况（全断面、二台阶、三台阶）、全工序（拱架对接、挂钢筋网、焊横筋、打锚杆）施工，并且效率低，严重制约了拱架机在隧道施工中的使用，到目前为止，国内没有一台真正能满足隧道拱架安装施工的设备。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种全新的隧道多功能架拱凿岩台车，该台车能进行隧道三种台阶开挖时（全断面、二台阶、三台阶）的拱架施工，同时能实现拱架对接、挂钢筋网、焊横筋、打锚杆、超前小导管支护的所有工序施工，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，包括主机平台，主机平台的底部设置底盘，主机平台的两侧布置支腿，其特点在于：

所述主机平台的前部通过回转支承安装随车吊；

所述主机平台的后部并列设置两个带机械手的机械手臂架和一个带凿岩机系统的凿岩臂架，且所述凿岩臂架设置在两所述机械手臂架中间，机械手和凿岩机系统上安装快拆式吊篮；

所述机械手臂架通过第一回转座安装在所述主机平台上，且所述机械手臂架包括第一大臂和第一伸缩臂；第一大臂一端铰接在第一回转座上，第一大臂油缸一端铰接在第一回转座上，另一端铰接在第一大臂的下沿；第一伸缩臂一端铰接在第一大臂上，另一端铰接在机械手上，第一伸缩臂油缸一端铰接在第一大臂上，另一端铰接在第一伸缩臂的下沿；机械手铰接在第一伸缩臂上，且机械手同时连接有用于保持水平的第一调平油缸、用于水平摆动的第一摆动油缸、用于垂直方向摆动的第一变幅油缸、用于拱架装夹的第一张紧油缸，使机械手为具有六自由度机械手；

所述凿岩臂架通过第二回转座安装在所述主机平台上，且所述凿岩臂架包括第二大臂和第二伸缩臂；第二大臂一端铰接在第二回转座上，第二大臂油缸一端铰接在第二回转座上，另一端铰接在第二大臂的下沿；第二伸缩臂一端铰接在第二大臂上，另一端铰接在凿岩机系统上，第二伸缩臂油缸一端铰接在第二大臂上，另一端铰接在第二伸缩臂的下沿；凿岩机系统铰接在第二伸缩臂上，且凿岩机系统同时连接有用于调平的第二调平油缸、用于实现水平摆动的第二摆动油缸、用于实现回转的360°摆动油缸、用于实现微调的第二微调油缸。

所述支腿包含前支腿、中支腿及后支腿，在长台阶开挖法中，打开前支腿和后支腿支撑，在短台阶开挖法中，打开前支腿和中支腿支撑。

所述多功能架拱凿岩台车包含彼此独立的柴油机动力系统和电动机动力系统，所述柴油机动力系统为行驶、支腿动作提供动力，所述电动机动力系统通过电缆与隧道中的电站相连，为工作装置及辅助系统提供动力。

在行驶或静止状态下，第一大臂在第一大臂油缸作用下，反向翻转平行放置在主机平台上，第一伸缩臂在第一伸缩臂油缸作用下，平行折叠放置在第一大臂上；第二大臂在第二大臂油缸作用下，反向翻转平行放置在主机平台上，第二伸缩臂在第二伸缩臂油缸作用下，平行折叠放置在第二大臂上；随车吊在变幅油缸作用下，平行放置在主机平台上；机械手臂架和凿岩臂架平行放置，随车吊平行放置在机械手臂架和凿岩臂架的中间。

所述底盘为四轮驱动的轮式底盘。

本发明多功能架拱凿岩台车由随车吊将拱架吊装到机械手的装夹头上，装夹头夹紧拱架后调整姿态，在空中进行两段拱架的对接，之后施工人员在吊篮上用螺栓将拱架固定。安装好一榀拱架后，焊横筋，挂钢筋网。最后由凿岩机钻孔，安装锚杆。这样就完成了拱架的一次安装。当本发明多功能隧道架拱台车面临隧道全断面、二台阶或三台阶的拱架施工时，可通过机械手臂架和凿岩臂架的俯仰角度调整，满足各种工况需要。

附图说明

图1为本发明一种多功能架拱凿岩台车的立体图。

图2为本发明的机械手臂架及机械手的示意图。

图3为本发明的凿岩臂架及凿岩机系统的示意图。

图4为本发明的三臂架组合展开后的示意图。

图5为本发明的三臂架组合收缩后的示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为本发明的支腿结构示意图。

图8为本发明的双动力系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明提供的一种多功能架拱凿岩台车，主要由底盘8、主机平台6、支腿9、机械手臂架3、机械手1、凿岩臂架5、凿岩机系统4、随车吊7、吊篮2组成。底盘8为轮式底盘，四轮驱动，有较快的行驶速度及较好的爬坡能力。在主机平台6上，布置有液压、电控、动力系统及其他辅助系统，主机平台6的两侧布置有支腿9，在拱架机施工时保持整车稳定性，避免倾翻。机械手臂架3通过第一回转座27安装在主机平台6上，且机械手臂架3有两个，结构类似，布置在两侧。机械手1装设在机械手臂架3的末端，且在两机械手1分别装夹拱架后，通过遥控操作实现两个拱架段的空中对接。凿岩臂架5布置在整车中部，通过第二回转座37安装在主机平台6上。凿岩臂架5由第二大臂35、第二伸缩臂34组成，通过遥控操作可实现锚杆、超前导管的钻孔及安装。随车吊7通过回转支承安装在主机平台6前端，能俯仰、伸缩，可360°回转将拱架吊装到机械手1的装夹头上。吊篮2可快速安装在机械手臂架3和凿岩臂架5的前端，可快速拆装，通过电控实现吊篮6的实时水平。

如图2所示，本发明的机械手臂架3包括第一回转座27，第一大臂18一端铰接在第一回转座27上，第一大臂油缸17一端铰接在第一回转座27上，另一端铰接在第一大臂18下沿的支座上，第一伸缩臂19一端铰接在第一大臂18上，另一端铰接在机械手1上，第一伸缩臂油缸16一端铰接在第一大臂18上，另一端铰接在第一伸缩臂19的下沿的支座上，第一伸缩臂19为伸缩结构，通过第一伸缩油缸26的伸缩来驱动。机械手1通过第一调平油缸25保持水平，由第一摆动油缸24驱动其水平摆动，由第一变幅油缸23驱动其在垂直方向的摆动，第一张紧油缸22驱动装夹机构21实现拱架的装夹。独创的折叠臂加伸缩臂的组合结构，能使臂架伸得更长更高。更由于有折叠臂，在隧道施工中，能使臂架越过中台阶，伸到三台阶内部进行拱架支护。全新设计的六自由度机械手，能灵活方便将拱架就位，并在不更换夹具的情况下就可装夹钢拱架和花拱架。

如图3所示，本发明凿岩臂架5包括第二回转座37，第二大臂35一端铰接在第二回转座37上，第二大臂油缸36一端铰接在第二回转座37上，另一端铰接在第二大臂35下沿的支座上，第二伸缩臂34一端铰接在第二大臂35上，另一端铰接在凿岩机系统4上，第二伸缩臂油缸33一端铰接在第二大臂35上，另一端铰接在第二伸缩臂34下沿的支座上，第二伸缩臂34为伸缩结构，通过第二伸缩油缸32的伸缩来驱动。凿岩机系统4铰接在第二伸缩臂34上，通过第二摆动油缸31实现水平摆动，通过第二调平油缸30实现调平，通过360°摆动油缸28实现回转，通过第二微调油缸29实现微调。专为隧道锚杆及超前小导管钻孔设计的凿岩臂架及凿岩装置，不但能钻正前方的孔，也能钻两侧的孔，特别适合在三台阶上的狭窄空间施工。

如图4所示，在工作状态下，机械手臂架3、凿岩臂架5在第一大臂油缸17和第一伸缩臂油缸16的作用下向前展开。机械手臂架3布置在两侧，前端有机械手1，用来夹持拱架并调整姿态。凿岩臂架5布置在中部，前端有凿岩机系统4，用来打锚杆孔和安装锚杆。可拆装吊篮2的数量为3个，根据隧道施工的实际需要，可快速安装在机械手臂架3或凿岩臂架5的前端小臂上。可拆装吊篮2通过电液控制自动调平，作为施工平台搭载工作人员进行螺栓固定、挂钢网、焊横筋等工作。

如图5所示，在行驶或静止状态下，两机械手臂架3的第一大臂18在第一大臂油缸17的作用下，反向翻转平行放置在主机平台6上，第一伸缩臂19在第一伸缩臂油缸16的作用下，平行折叠放置在第一大臂18上。随车吊7在变幅油缸20的作用下，平行放置在主机平台6上。图6为机械手臂架3、凿岩臂架5及随车吊7收回后的俯视图，机械手臂架3、凿岩臂架5平行放置，随车吊7平行放置在机械手臂架3和凿岩臂架5的中间。此种独创的多臂架折叠收回方式，完美解决了以往拱架机臂架不能收回导致整车过长转弯半径大的难题，而且臂架展开速度快。本发明提供的多功能架拱凿岩台车，能在截面宽度为6m的单线隧道里顺利通行和施工。

如图7所示，支腿9包含前支腿10、中支腿11、后支腿12，能解决隧道不同长度台阶开挖中的整车支撑难题。在长台阶开挖法中，台阶长度大于车长，可打开前支腿10和后支腿12来支撑整车。在短台阶开挖法中，台阶长度短于车长，可打开前支腿10和中支腿11来支撑整车。

如图8所示，本发明提供的一种多功能架拱凿岩台车，包含两套独立的动力系统。柴油机动力系统14可为行驶、支腿动作提供动力。电动机动力系统13通过自带的电缆与隧道中的电站相连，为工作装置及其他辅助系统提供动力。专为隧道封闭空间施工而设计的这两套动力系统，既能使台车灵活快速的转场，也能使台车在封闭隧道中施工时无废气、噪音污染，并能节约使用成本。