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、拐臂体、铣刨头以及铣刨头旋转机构，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，主旋转机构前端与拐臂体连接，拐臂体可相对于主旋转机构的轴向转动，拐臂体的一侧连接且托起铣刨头旋转机构，铣刨头与铣刨头旋转机构连接，铣刨头旋转机构能够驱动铣刨头相对于拐臂体转动，以使铣刨头的铣刀转轴在前后方向上和前后方向的垂直方向上切换。
[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，能够实现对铣刨头的辅助定位，使前端的铣刨头的定位更加精准、高效，主旋转机构通过旋转能够改变铣刨头与操作定位臂的相对位置，使铣刨头处于预设的工作位置，铣刨头旋转机构使铣刨头的铣刀转轴在前后方向上和前后方向的垂直方向上切换，继而实现不同的工序。
[0008]进一步地，在挖上方土工序下，铣刨头在操作定位臂的作用下处于向前伸出状态，铣刨头旋转机构驱动铣刨头使其铣刀转轴平行于隧道断面，在开槽工序下，铣刨头在操作定位臂和铣刨头旋转机构的作用下其铣刀转轴垂直于隧道断面。
[0009]在该改进的技术方案中，操作定位臂使得铣刨头处于向前伸出状态，铣刨头旋转机构通过旋转使铣刨头的铣刀转轴平行于隧道断面，铣刨头在启动状态下完成挖上方土工序；操作定位臂使得铣刨头旋转机构的转轴处于竖直位置，继而铣刨头旋转机构使得铣刨头的铣刀转轴垂直于隧道断面，铣刨头在启动状态下完成开槽工序。
[0010]进一步地，多功能操作臂还包括铣刨头摆动机构，铣刨头旋转机构通过铣刨头摆动机构与拐臂体的一侧连接，铣刨头可相对于拐臂体前后摆动。
[0011]在该改进的技术方案中，设置铣刨头摆动机构能够更进一步地扩大铣刨头的伸出和收回的位置范围，提高铣刨头的定位灵活性。
[0012]进一步地，操作定位臂的另一端与主旋转机构后端的输出轴连接，铣刨头摆动机构包括铣刨头摆动油缸和设置在主旋转机构壳体后端的铣刨头摆动油缸座，铣刨头摆动油缸一端铰接铣刨头摆动油缸座，另一端铰接铣刨头旋转机构的固定体。
[0013]在该优选的技术方案中，铣刨头摆动机构的摆动通过设置伸缩油缸来实现，伸缩油缸具有较高的工作稳定性能。
[0014]进一步地，多功能操作臂还包括工作杆导入装置，拐臂体的另一侧连接并托起工作杆导入装置。
[0015]在该改进的技术方案中，工作杆导入装置能够实现打小导管工序，使多功能操作臂能够实现更多的工序。
[0016]进一步地，多功能操作臂还包括工作杆导入装置俯仰机构，工作杆导入装置通过工作杆导入装置俯仰机构与拐臂体的另一侧连接，工作杆导入装置可相对于拐臂体俯仰摆动。
[0017]在该改进的技术方案中，工作杆导入装置俯仰机构能够使得工作杆导入装置相对于拐臂体俯仰摆动，提高工作杆导入装置的定位灵活性。
[0018]进一步地，工作杆导入装置俯仰机构包括俯仰油缸，俯仰油缸的一端铰接拐臂体，另一端铰接工作杆导入装置。
[0019]在该优选的技术方案中，工作杆导入装置的俯仰通过设置伸缩油缸来实现，伸缩油缸具有较高的工作稳定性能。
[0020]进一步地，工作杆导入装置包括推进机构，推进机构上设置有夹持机构，夹持机构用于夹持工作杆，推进机构用于带动夹持机构向前或向后移动，将工作杆插入土层。
[0021]在该优选的技术方案中，推进机构通过带动夹持工作杆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工作杆的直接磨损。
[0022]进一步地，推进机构上还设置有敲击锤，敲击锤用于通过击打夹持机构将工作杆打入土层。
[0023]在该改进的技术方案中，在土层较硬或推进机构的推动力不足的情况下，通过敲击锤击打工作杆，将工作杆打入土层。
[0024]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工作杆，工作杆位于分体式夹紧套的内径较大的一端用于插入土层。
[0025]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。
[0026]进一步地，推进机构还包括设有上滑轨道的轨道梁、推进油缸、前滑台和后滑台，前滑台和后滑台设置在上滑轨道上，且能够沿上滑轨道滑动，推进油缸一端固定在轨道梁上，另一端固定连接后滑台，夹持机构固定设置在前滑台上，敲击锤固定设置在后滑台上。
[0027]在该优选的技术方案中，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。
[0028]进一步地，推进机构还包括托梁、下滑台和推进补偿油缸，轨道梁设有下滑轨道，下滑轨道设置在下滑台上，且能够沿下滑台滑动，下滑台固定设置在托梁上，推进补偿油缸的一端固定在托梁上，另一端固定连接轨道梁。
[0029]在该改进的技术方案中，通过设置推进补偿油缸，工作杆导入装置可向前移动至最前端，增加工作杆插入土层的长度。
[0030]进一步地，推进机构上还设有用于支撑工作杆的导向支撑座。
[0031]在该改进的技术方案中，导向支撑座能稳定支撑工作杆，避免工作杆插入土层过程中折弯，进一步提高工作杆导入装置的稳定可靠性。
[0032]进一步地，多功能操作臂还包括设置在铣刨头摆动机构的固定体上的湿喷装置，湿喷装置可相对于拐臂体前后摆动。
[0033]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能够实现更多的工序。
[0034]进一步地，湿喷装置的喷射口的开口方向以相对于铣刨头旋转机构的轴向倾斜的方式设置。
[0035]在该改进的技术方案中，湿喷装置的喷射口与铣刨头旋转机构的轴向倾斜一定角度，湿喷装置与铣刨头在各自的工作过程中互不影响。
[0036]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。
[0037]在该改进的技术方案中，湿喷装置从锥形喷管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。
[0038]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