多功能操作臂及地下隧道挖掘设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种多功能操作臂及地下隧道挖掘设备。
【背景技术】
[0002]在隧道及地下建筑工程领域，暗挖法是一种非常常见的施工方法，即不挖开地面，采用在地下挖洞的方式施工。
[0003]目前，约55%的地铁施工采用暗挖法施工工艺，该工艺成熟度高，其主要工序包括:挖上方土、开槽、打导管、支护、湿喷、挖土、出渣，其中，挖上方土和开槽两个工序是必不可少的主要环节，挖上方土以及开槽的质量好坏将直接影响后续工序的进行。
[0004]在暗挖法施工过程中，由于空间狭小、工序复杂，普通工程机械根本无法满足施工要求，所以当今的暗挖法施工机械化程度非常低，而其中的挖上方土和开槽两个工序均靠人工来完成，需要大量的作业人员长时间、高强度工作，施工环境恶劣且安全程度也难以保证，耗用劳动力多，工作效率极低，工程进度得不到有效保障，而且人工成本越来越高，因此非常有必要开发一种代替人力的暗挖法施工工程机械。
【实用新型内容】
[0005]为克服以上技术缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供一种多功能操作臂及地下隧道挖掘设备，该多功能操作臂能够机械化地实现暗挖法中不同的施工工序，提高了施工安全性和施工效率。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多功能操作臂，包括:操作定位臂、主旋转机构、摆动机构以及挖土开槽装置，操作定位臂一端用于连接在车架上，另一端与主旋转机构后端连接，主旋转机构前端与摆动机构连接，摆动机构可相对于主旋转机构的轴向转动，挖土开槽装置包括圆柱形的刀体和驱动刀体在其轴向转动的驱动系统，刀体顶端设有凸起的挖土刀，圆柱面上螺旋地设有开槽刀，挖土开槽装置与摆动机构连接，摆动机构能够驱动挖土开槽装置相对于主旋转机构上下摆动，以使刀体转轴在前向和竖直向上的方向上切换。
[0007]在该基本的技术方案中，操作定位臂作为基本的定位机构，能够实现对挖土开槽装置的辅助定位，使前端的挖土开槽装置的定位更加精准、高效，主旋转机构通过旋转能够改变挖土开槽装置与操作定位臂的相对位置，使挖土开槽装置处于预设的工作位置，摆动机构使挖土开槽装置的刀体转轴在前向和竖直向上的方向上切换，挖土开槽装置启动，继而实现不同的工序。
[0008]进一步地，在挖上方土工序下，摆动机构驱动挖土开槽装置使刀体转轴垂直于隧道断面，在开槽工序下，摆动机构驱动挖土开槽装置使刀体转轴平行于隧道断面。
[0009]在该改进的技术方案中，摆动机构通过旋转使挖土开槽装置的刀体转轴垂直于隧道断面，挖土开槽装置在启动状态下，挖土刀在操作定位臂和主旋转机构的联合定位下完成挖上方土工序；摆动机构使得挖土开槽装置的刀体转轴平行于隧道断面，挖土开槽装置在启动状态下，开槽刀在操作定位臂和主旋转机构的联合定位下完成开槽工序。
[0010]进一步地，开槽刀的刀刃为锯齿形。
[0011]在该改进的技术方案中，锯齿形的刀刃能够提高开槽刀的破土开槽能力，开槽效率高。
[0012]进一步地，挖土刀凸起的长度方向以相对于刀体转轴方向倾斜的方式设置。
[0013]在该改进的技术方案中，凸起的长度方向相对于刀体转轴方向倾斜设置的挖土刀能够更大面积地挖上方土，提高工作效率。
[0014]进一步地，多功能操作臂还包括导管导入装置，主旋转机构的一侧连接并托起导管导入装置。
[0015]在该改进的技术方案中，导管导入装置能够实现打导管工序，使多功能操作臂实现更多的工序。
[0016]进一步地，主旋转机构包括旋转油缸和转接体，旋转油缸与操作定位臂另一端连接，摆动机构通过转接体与旋转油缸连接，旋转油缸和转接体连接并托起导管导入装置。
[0017]在该优选的技术方案中，由于导管导入装置较长，主旋转机构具体包括旋转油缸和转接体，旋转油缸和转接体共同连接并托起导管导入装置，具有较高的稳定性。
[0018]进一步地，导管导入装置包括推进机构和夹持机构，推进机构包括轨道梁、推进油缸和滑台，滑台设置在轨道梁上，且能够沿轨道梁前后滑动，推进油缸的一端固定连接轨道梁，另一端固定连接滑台，夹持机构设置在滑台上；夹持机构用于夹持导管，推进机构用于使夹持机构向前或向后移动，便于将导管插入土层。
[0019]在该优选的技术方案中，推进机构通过带动夹持导管的夹持机构向前或向后移动，避免了推进机构在推进过程中对导管的直接磨损，推进机构的推进通过液压驱动的油缸来实现，具有较好的推进稳定性能。
[0020]进一步地，夹持机构包括壳体，壳体内设置有锥形空腔，锥形空腔内设置有分体式夹紧套，分体式夹紧套外部成锥形，与锥形空腔相适配，分体式夹紧套内轴向形成的通孔用于夹持导管，导管位于分体式夹紧套内径较大的一端用于插入土层。
[0021 ] 在该优选的技术方案中，采用锥形结构，夹持机构具有较好的夹持性能。
[0022]进一步地，多功能操作臂还包括设置在摆动机构上的湿喷装置，摆动机构能够驱动湿喷装置相对于主旋转机构上下摆动，湿喷装置的喷射口的开口方向以相对于刀体转轴方向倾斜的方式设置。
[0023]在该改进的技术方案中，湿喷装置能够实现湿喷工序，进一步地使多功能操作臂实现更多的工序，湿喷装置的喷射口的开口方向与刀体转轴方向倾斜一定的角度，摆动机构驱动湿喷装置，湿喷装置的喷射口在竖直方向时，挖土开槽装置不影响湿喷工序的进行。
[0024]进一步地，湿喷装置包括锥形喷管，锥形喷管内径较大的一端可拆卸地安装在湿喷装置的喷射口上。
[0025]在该改进的技术方案中，湿喷装置从锥形喷管的内径较小的一端的喷口喷出的混凝土液体流速较大，便于湿喷，锥形喷管可拆卸地安装在湿喷装置的喷射口上，在非湿喷工序下，锥形喷管可拆卸下来，不影响其他工序的实施。
[0026]进一步地，操作定位臂包括操作主臂、后伸缩油缸、前伸缩油缸以及用于连接主旋转机构的连接件，操作主臂的后端用于铰接车架，前端与连接件铰接，后伸缩油缸一端用于铰接车架，另一端与操作主臂的中部铰接，前伸缩油缸一端与操作主臂的中部铰接，另一端与连接件铰接，操作主臂在后伸缩油缸的作用下可左右摆动和上下升降，连接件在前伸缩油缸的作用下可左右摆动和上下俯仰。
[0027]在该优选的技术方案中，操作定位臂通过采用双三角式定位结构，既能够实现按水平和垂直方向分步定位，还能够直接实现斜上或斜下定位，而且结构简单，定位性能稳定可靠。
[0028]进一步地，操作定位臂为电力驱动的机械手臂。
[0029]在该优选的技术方案中，操作定位臂通过采用电力驱动的机械手臂，也能够实现按水平和垂直方向分步定位以及斜上或斜下定位，而且定位精确、灵活。
[0030]本实用新型还提供了一种地下隧道挖掘设备，该地下隧道挖掘设备具有上述的多功能操作臂。由于该多功能操作臂能够至少机械化地实现挖上方土和开槽工序，相应地，该地下隧道挖掘设备也具有上述性能。
[0031]基于上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果:
[0032]多功能操作臂通过设置操作定位臂、主旋转机构、摆动机构实现了挖土开槽装置的刀体转轴在前向和竖直向上的方向上切换，继而实现不同的工序。多功能操作臂能够替代现有的全人工的施工方式，降低了劳动强度，显著地提高了工作效率。
[0033]在另一个实施例中，多功能操作臂还包括导管导入装置，主旋转机构的一侧连接并托起导管导入装置，导管导入装置能够实现打导管工序，使多功能操作臂能够替代更多现有的全人工的施工工序。
[0034]在另一个实施例中，多功能操作臂还包括湿喷装置，湿喷装置能够实现湿喷工序，进一步地使多功能操作臂能够替代更多现有的全人工的施工工序。
【附图说明】
[0035]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0036]图1为本实用新型多功能操作臂实施例的结构示意图；
[0037]图2为本实用新型多功能操作臂实施例不同视角的结构示意图；
[0038]图3为本实用新型多功能操作臂的导管导入装置实施例的结构示意图；
[0039]图4为本实用新型多功能操作臂的导管导入装置中夹持机构实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0041]本实用新型的【具体实施方式】是为了便于对本实用新型的构思、所解决的技术问题