一种伸缩回转机构及水平旋喷钻机的制作方法

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种伸缩回转机构及水平旋喷钻机。

背景技术：

水平旋喷法又被称作水平旋喷预支护施工技术，在隧道工程中，水平旋喷可作为一种超前支护手段。水平旋喷钻机需要依据隧道直径大小而改变工作半径进行隧道施工。水平旋喷钻机中的前后举升摇臂机构是连接工作装置及机架的重要部件，起到支撑工作装置和调整工作装置举升高度、带动工作装置转动的作用。设备施工时，调整前后举升摇臂机构的伸缩机构使隧道中心线和设备工作装置回转中心重合，带动工作装置绕回转中心转动，使设备沿隧道轮廓进行旋喷注浆。提高水平旋喷钻机对不同直径隧道的适用性可以提高设备施工效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种伸缩行程长的伸缩回转机构及水平旋喷钻机来提高水平旋喷钻机对不同直径隧道的适用性。

本发明涉及的伸缩回转机构，包括拆卸式的固定座、滑移伸缩机构、回转机构和套筒伸缩机构。固定座与滑移伸缩机构通过滑移油缸连接。固定座两侧设有用于滑移伸缩机构滑移的滑轨。回转机构分别与滑移伸缩机构和套筒伸缩机构连接。

滑移伸缩机构与固定座之间通过液压油缸控制滑移伸缩机构沿固定座两侧的滑轨滑移，形成滑移伸缩。滑移伸缩机构内部也可以采用液压伸缩油缸控制多级滑移伸缩组合的结构来增加机构伸缩行程。同样地，套筒伸缩机构内部也可以采用通过多级伸缩油缸控制多级伸缩组合的结构来进一步增加伸缩行程。因此采用滑移伸缩机构与套筒伸缩机构的多级组合回转伸缩机构伸缩总行程长，提升了水平旋喷钻机对不同直径隧道的适用性，进而提高了设备的施工效率。

优选地，固定座为设有凹槽的箱体。固定座凹槽内设有用于固定滑移油缸缸筒端部的耳座。滑移伸缩机构底部设有用于固定滑移油缸活塞杆端部的耳座。

通过液压系统来控制滑移油缸的伸缩来控制滑移伸缩机构的伸缩动作，使得滑移伸缩机构的滑移过程平稳，也可以使得整个伸缩机构的结构紧凑。并且采用液压系统控制的方式，可以保证伸缩机构的承载能力、容易实现伸缩机构的无级调速获得极低的速度和过载保护以提高整个伸缩机构的可靠性。

优选地，滑移伸缩机构包括一级滑移伸缩机构和二级滑移伸缩机构。一级滑移伸缩机构通过一级滑移油缸与固定座连接。一级滑移伸缩机构与二级滑移伸缩机构通过二级滑移油缸连接。一级滑移伸缩机构两侧设有用于二级滑移伸缩机构滑移的二级滑轨。二级滑移伸缩机构与回转机构相连。

多级滑移伸缩机构进一步增加了伸缩回转机构的伸缩总行程。通过液压系统来控制滑移油缸的伸缩来控制一级滑移伸缩机构和二级滑移伸缩机构的工作过程可以确保一级伸缩和二级伸缩过程平稳，也可以使得整个伸缩机构的结构紧凑。并且采用液压系统控制的方式，可以保证伸缩机构的承载能力、容易实现伸缩机构的无级调速获得极低的速度和过载保护以提高整个伸缩机构的可靠性。

优选地，一级滑移伸缩机构包括第一滑移座。第一滑移座为设有凹槽的箱体。第一滑移座两侧设有与固定座两侧滑轨配合的拆卸式滑块。固定座凹槽内和第一滑移座底部分别设有用于固定一级滑移油缸缸筒端部和活塞杆端部的耳座。第一滑移座凹槽底部和所述二级滑移伸缩机构的底部分别设有用于固定所述二级滑移油缸缸筒端部和活塞杆端部的耳座。

拆卸式的滑块结构保证滑块的安装和拆卸简单快捷。

优选地，第一滑移座底部设有与固定座凹槽两侧面配合的限位装置。

通过设置的限位装置可以保证第一滑移座的滑移伸缩过程平稳。

优选地，二级滑移伸缩机构包括第二滑移座。第二滑移座为长条形板式结构。第二滑移座两侧设有与第一滑移座两侧滑轨配合的拆卸式滑块。

拆卸式的滑块结构保证滑块的安装和拆卸简单快捷。

带有凹槽的箱式第一滑移座分别与带有凹槽的箱式固定座和长条形板式第二滑移座互相配合形成一级滑移伸缩和二级滑移伸缩的伸缩机构在增加伸缩机构伸缩行程的同时保证了伸缩机构的结构紧凑。

优选地，第二滑移座底部设有与所述第一滑移座凹槽两侧面配合的限位装置。

通过设置的限位装置可以保证第二滑移座的滑移伸缩过程平稳。

优选地，回转机构包括回转箱体、回转支承、回转马达减速机。回转支承的外齿圈布置在回转箱体上的。回转支承的内圈与第二滑移座连接。回转马达减速机均匀布置在回转箱体上，其输出端齿轮与所述回转支承外齿圈啮合。

通过均匀布置在回转箱体上的回转马达减速机驱动回转支承外齿圈转动，带动整个回转箱体转动从而带动固定在回转箱体上的套筒式伸缩机构相对第二滑移座平稳转动。

优选地，套筒伸缩机构包括外臂、中臂、内臂、二级伸缩油缸。二级伸缩油缸的第一缸筒端部与内臂连接。二级伸缩油缸第二缸筒端部与中臂连接。二级伸缩油缸的活塞杆端部与外臂连接。外臂下端与回转机构连接。

这种三层套筒式结构的伸缩机构，可以通过液压系统控制二级油缸分别带动中臂和外臂平稳实现伸缩回转机构的三级伸缩和四级伸缩。也可以进一步确保整个伸缩机构结构紧凑的前提下增加伸缩机构的伸缩总行程，进一步保证伸缩机构的承载能力和容易实现套筒式伸缩机构的无级调速获得极低的速度和过载保护以提高整个回转伸缩机构的可靠性。

由于中臂嵌套于外臂内、内臂嵌套于中臂内，这种多级套筒式的伸缩机构在进一步增加伸缩机构的伸缩总行程的前提下进一步确保了整个伸缩机构的结构紧凑。

本发明涉及的水平旋喷钻机，包括上述所述的伸缩回转机构及机架。伸缩回转机构的固定座与机架通过机架连接法兰相连。

本发明提供的伸缩回转机构及水平旋喷钻机，采用滑移伸缩机构与套筒伸缩机构的多级组合回转伸缩机构伸缩总行程长，提升了水平旋喷钻机对不同直径隧道的适应性。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明实施例的伸缩回转机构的结构示意图。

图2为本发明实施例的伸缩回转机构截面示意图。

图3为本发明实施例的套筒伸缩机构结构示意图。

图4为本发明实施例的伸缩回转机构初始状态示意图。

图5为本发明实施例的伸缩回转机构举升高度最高时示意图。

图6为本发明实施例的回转机构的结构示意图。

图7为本发明实施例的水平旋喷钻机的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。图中各标号表示：1、伸缩回转机构；10、固定座；11、一级滑轨；12、固定座凹槽；13、机架；14、连接法兰；2、滑移伸缩机构；21、一级滑移伸缩机构；211、二级滑轨；212、第一滑移座；2121、第一滑移座凹槽；22、二级滑移伸缩机构；221、第二滑移座；3、回转机构；31、回转箱体；32、回转支承；321、外齿圈；322、内圈；33、回转马达减速机；331、输出端齿轮；4、套筒伸缩机构；41、外臂；42、中臂；43、内臂；44、二级伸缩油缸；441、第一缸筒；442、第二缸筒；443、活塞杆；5、滑移油缸；51、一级滑移油缸；52、二级滑移油缸；6、耳座；7、限位装置；8、拆卸式滑块；9、安装座。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例中的伸缩回转机构，包括拆卸式的固定座10、滑移伸缩机构2、回转机构3和套筒伸缩机构4。固定座10与滑移伸缩机构2通过滑移油缸5连接。固定座10两侧设有用于滑移伸缩机构2滑移的一级滑轨11。回转机构3分别与滑移伸缩机构2和套筒伸缩机构4连接。

滑移伸缩机构通过液压油缸的控制作用沿固定座两侧的滑轨滑移，形成滑移伸缩。滑移伸缩机构内部可以采用液压伸缩油缸控制多级滑移伸缩组合的结构来增加机构伸缩行程。同样地，套筒伸缩机构内部也可以采用通过多级伸缩油缸控制多级伸缩组合的结构来进一步增加伸缩行程。采用滑移伸缩机构与套筒伸缩机构的多级组合回转伸缩机构伸缩总行程长，能够提升水平旋喷钻机对不同直径隧道的适用性，进而提高设备的施工效率。

如图2所示，优选地，固定座10为设有凹槽的箱体。固定座凹槽12底部设有用于固定滑移油缸5缸筒端部的耳座6。滑移伸缩机构2底部设有用于固定滑移油缸5活塞杆端部的耳座6。

通过液压系统来控制滑移油缸的伸缩来控制滑移伸缩机构的伸缩动作，使得滑移伸缩机构的滑移过程平稳，也可以使得整个伸缩机构的结构紧凑。并且采用液压系统控制的方式，可以保证伸缩机构的承载能力、容易实现伸缩机构的无级调速获得极低的速度和过载保护以提高整个伸缩机构的可靠性。

固定座10箱体下端有安装板或机架连接法兰14通过螺栓与机架13相连。一级滑轨11一般为两侧伸出的翼板。固定座10也可以采用横截面为凹形的焊接箱形结构，这样既可以节约材料又可以减轻设备重量。

优选地，滑移伸缩机构2底部设有与固定座凹槽12两侧面相对配合的限位装置7。

两侧的限位装置可以保证滑移伸缩机构的定位可靠，滑移过程平稳。

限位装置7一般为底部突出的翼板。

优选地，滑移伸缩机构2包括一级滑移伸缩机构21和二级滑移伸缩机构22。一级滑移伸缩机构21通过一级滑移油缸51与固定座10连接。一级滑移伸缩机构21与二级滑移伸缩机构22通过二级滑移油缸52连接。一级滑移伸缩机构21两侧设有用于二级滑移伸缩机构22滑移的二级滑轨211。二级滑移伸缩机构22与拆卸式的回转机构3相连。

多级滑移伸缩机构进一步增加了伸缩回转机构的伸缩总行程。通过液压系统来控制滑移油缸的伸缩来控制一级滑移伸缩机构和二级滑移伸缩机构的工作过程可以确保一级伸缩和二级伸缩过程平稳，也可以使得整个伸缩机构的结构紧凑。并且采用液压系统控制的方式，可以保证伸缩机构的承载能力、容易实现伸缩机构的无级调速获得极低的速度和过载保护以提高整个伸缩机构的可靠性。

二级滑轨211一般为一级滑移伸缩机构21两侧伸出的翼板。

优选地，一级滑移伸缩机构21包括第一滑移座212。第一滑移座212为设有凹槽的箱体。第一滑移座212两侧设有与固定座10两侧一级滑轨11配合的拆卸式滑块8。固定座凹槽12内和第一滑移座212底部分别设有用于固定一级滑移油缸51两端的耳座6。第一滑移座凹槽2121底部和二级滑移伸缩机构22底部分别设有用于固定二级滑移油缸52缸筒端部和活塞杆端部的耳座6。

拆卸式的滑块结构保证滑块的安装和拆卸简单快捷。

第一滑移座212也可以采用横截面为凹形的焊接箱式结构，这样既可以节约材料又可以减轻设备重量。

一般地，拆卸式滑块8通过螺栓安装在固定座10两侧。

优选地，第一滑移座212底部设有与固定座凹槽12两侧面配合的限位装置7。

通过设置的限位装置可以保证第一滑移座的定位可靠且沿固定座两侧滑轨的滑移伸缩过程平稳。

优选地，二级滑移伸缩机构22包括第二滑移座221。第二滑移座221为长条形板式结构。第二滑移座221两侧设有与第一滑移座212两侧二级滑轨211配合的拆卸式滑块8。

拆卸式的滑块结构保证滑块的安装和拆卸简单快捷。

一般地，拆卸式滑块8通过螺栓安装在第一滑移座212两侧。

带有凹槽的箱式第一滑移座分别与带有凹槽的箱式固定座和长条形板式第二滑移座互相嵌入配合形成一级滑移伸缩和二级滑移伸缩的伸缩机构在增加伸缩机构伸缩行程的同时保证了伸缩机构的结构紧凑。

优选地，第二滑移座221底部设有与所述第一滑移座凹槽2121两侧面配合的限位装置7。

通过均匀布置在回转箱体上的回转马达减速机驱动回转支承外齿圈转动，带动整个回转箱体转动从而带动固定在回转箱体上的套筒式伸缩机构相对第二滑移座平稳转动。

如图6所示，优选地，拆卸式的回转机构3包括回转箱体31、回转支承32、回转马达减速机33。回转支承32的外齿圈321布置在回转箱体31上。回转支承32的内圈322与第二滑移座221连接。回转马达减速机33均匀布置在回转箱体31上。回转马达减速机33的输出端齿轮331与回转支承32的外齿圈321啮合。

通过均匀布置在回转箱体上的回转马达减速机驱动齿轮带动回转支承转动，使得回转机构绕回转支承轴线相对第二滑移座平稳转动。

回转支承32的内圈322通过螺栓安装在第二滑移座221上。

如图3所示，优选地，拆卸式的套筒伸缩机构4包括外臂41、中臂42、内臂43、二级伸缩油缸44。二级伸缩油缸44的第一缸筒441端部与内臂43连接。二级伸缩油缸44第二缸筒442端部与中臂42连接。二级伸缩油缸44的活塞杆443端部与外臂41连接。外臂41与回转机构3连接。

采用三层套筒式结构的伸缩机构，通过液压系统控制二级伸缩油缸分别带动中臂和外臂平稳实现伸缩回转机构的三级伸缩和四级伸缩。可以进一步确保增加伸缩机构的伸缩总行程，进一步保证伸缩机构的承载能力和实现套筒式伸缩机构的无级调速获得极低的速度和过载保护以提高整个回转伸缩机构的可靠性。同时由于中臂嵌套于外臂内、内臂嵌套于中臂内，这种多级套筒式的伸缩机构在进一步增加伸缩机构的伸缩总行程的前提下进一步确保了整个伸缩机构的结构紧凑。

外臂41通过螺栓固定在回转箱体31上。外臂41与二级伸缩油缸44的活塞杆443端部通过耳座连接。中臂42与二级伸缩油缸44第二缸筒442端部通过法兰连接。内臂43顶端通过销轴与二级伸缩油缸44的第一缸筒441端部连接。内臂43顶端有安装座9与设备工作装置连接，使得整个套筒伸缩机构能在马达减速机的驱动下带动工作装置绕回转中心进行转动。

本发明实施例中的伸缩回转机构举升高度最低时，一级滑移油缸51、二级滑移油缸52、二级伸缩油缸44处于收回状态。如图4所示。

本发明实施例中的伸缩回转机构举升高度最高时，一级滑移油缸51、二级滑移油缸52、二级伸缩油缸44处于完全伸出状态。如图5所示。

如图7所示，本发明实施例中的水平旋喷钻机，包括机架13及上述伸缩回转机构1。伸缩回转机构1的固定座10与机架13通过机架连接法兰14相连。

本发明实施例中的伸缩回转机构工作过程如下：

通过液压系统对一级滑移油缸51的控制作用，第一滑移座212在固定座10上沿一级滑轨11上下滑移，实现一级伸缩。然后通过液压系统对二级滑移油缸52的控制作用，第二滑移座221在第一滑移座212上沿二级滑轨211上下滑移，实现二级伸缩。

回转机构3与第二滑移座221连接，固定在回转机构3上的减速马达驱动回转机构3绕其中心相对于第二滑移座221转动。套筒伸缩机构4中的外臂41与回转机构3连接，另一端与工作装置连接，带动工作装置伸缩并随回转机构3转动。

拆卸式的套筒伸缩机构4包括外臂41、中臂42、内臂43、二级伸缩油缸44。二级伸缩油缸44的第一缸筒441端部与内臂43连接。二级伸缩油缸44的第二缸筒442端部与中臂42连接。二级伸缩油缸44的活塞杆443端部与外臂41连接。外臂41下端与回转机构3连接。

通过液压系统控制二级伸缩油缸44分别带动中臂42和外臂41平稳实现伸缩回转机构的三级伸缩和四级伸缩。

通过两级滑移伸缩机构和两级套筒伸缩机构相结合的伸缩方式增加了工作装置的举升行程，提升了水平旋喷钻机对不同直径隧道的适应性从而提高了设备的施工效率。

由于二级滑移伸缩机构中的固定座和第一滑移座及第二滑移座均采用箱式嵌入配合形式，二级套筒式伸缩机构中的中臂嵌套于外臂中、内臂嵌套于中臂中，在形成四级伸缩机构保证了整个伸缩机构伸缩总行程长的前提下还确保了整个伸缩机构的结构紧凑。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。