一种悬臂式掘进机用拱架自动提升装置及其工作方法与流程

本发明属于隧道掘进施工技术领域，涉及隧道中拱架支护施工设备，尤其是涉及一种悬臂式掘进机用拱架自动提升装置及其工作方法。

背景技术：

目前，国内在软弱围岩的隧道施工中，需要进行拱架安装、配合钢筋网喷射混凝土支护，以加强隧道围岩结构强度。拱架的举升安装分为人工和机械两种方式：1、人工安装方式，是靠人力将拱架抬放于岩层边上，通过锚杆固定，然后依次连接成环状，形成围岩的支撑结构。拱架单件重量一般都在100kg以上，需多人配合安装，劳动强度极大，对位调节时费工费力，劳动时间长，而且安全性差；2、机械安装方式，是由机械手将所需钢拱架抓取，通过机械臂举升到安装位置，自动调平后由人工进行固定，整个提升、调平、对位都是由机械完成，大大减轻了人的劳动强度，保障了劳动安全。

根据施工方案及施工现场的需要，有各种结构的机械提升装置的装备。有专门为提升安装拱架而设计的专用设备，也有对其他机械进行改装而加装机械手提升装置的设备，这些设备结构和功能各有千秋。而针对悬臂式掘进机施工法的拱架安装，目前国内主要还是靠人工或其他的专用装备来辅助安装。根据隧道施工的工序：掘进——支护——锚喷加固——掘进，悬臂式掘进机每掘进一段进尺后，必须退出作业面，为下一道工序（支护和锚喷）腾让作业空间。这种机械的反复进场、出场，无形中加重了机械的损耗和能耗，增加了机械维护成本，降低了施工的经济效益；而且随着掘进的不断推进，每次作业循环机械进场、出场的无效工作时间也不断加长，尤其是在超长隧道的掘进施工中，这种进、出场的无效工作时间占去了大部分施工时间，对掘进机的施工速度造成巨大影响。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单、轻巧方便、对位调节灵活的悬臂式掘进机用拱架自动提升装置及其工作方法，其能够提高拱架安装的机械化、自动化程度，为悬臂式掘进机“掘锚喷”一体化施工提供条件，降低机械出场、进场频率，提升施工效益。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种悬臂式掘进机用拱架自动提升装置，其包括框架、提升臂、调整油缸和旋转平台，所述框架安装在悬臂掘进机的截割臂上，框架顶部一端安装有位于框架前、后侧的安装板，两安装板之间固定安装有位于框架上方的定位轴，定位轴上套装有两个轴套；所述调整油缸通过安装座固定安装在框架顶部中央，调整油缸的活塞杆朝向两个轴套，且活塞杆尾部设有的耳环与两个轴套上设置的耳座铰接；所述提升臂为两根，分别位于调整油缸两侧，且平行布置，两根提升臂一端分别固定套装在相对应的两个轴套上；所述旋转平台固定安装在提升臂的另一端，旋转平台顶部固定安装有平衡杆，平衡杆内部为中空结构，内部安装有两个伸缩油缸，两个伸缩油缸的活塞杆分别从平衡杆的两端伸出，且活塞杆端部均安装有用于夹紧拱架的定位板。

进一步地，上述的两个轴套内端面之间具有间隙。

进一步地，上述的旋转平台底部两端分别设置有连接座，提升臂的端部与连接座通过销轴连接。

一种悬臂式掘进机用拱架自动提升装置的工作方法，其包括以下步骤：

步骤1、将拱架自动提升装置通过框架安装在悬臂掘进机的截割臂上，安装拱架时，拱架的上下和左右移动通过控制截割臂的相应运动来实现；

步骤2、利用悬臂掘进机的动力系统，控制调整油缸、伸缩油缸运行工作；调整油缸工作时，活塞杆伸出经由活塞杆尾部的耳环与两个轴套上设置的耳座铰接使耳座、轴套转动进而使两根提升臂以其与两个轴套的连接部为圆心进行圆周旋转，带动平衡杆、伸缩油缸、定位板以及定位板上夹持的拱架随之转动；拱架能够始终保持竖直向上；伸缩油缸工作时，通过活塞杆的伸缩能够调整两个定位板之间的水平距离，以适应不同隧道跨度的钢拱梁支护。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

该悬臂式掘进机用拱架自动提升装置，其结构简单，灵活高效，能够将支护拱架（钢梁）托至所需支护的位置，配合伸缩油缸，能够增加工作的适用范围，节省大量人力物力，大大降低了设备成本，提高了施工效率及安全性；具有自调向功能，在托爪托举钢梁升降过程中，能确保持托爪及钢梁始终竖直向上，便于操作者架设顶梁；满足不同高度、宽度的隧道架设各类支护拱架，能够托举的拱架重量不得大于600kg，具有良好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明悬臂式掘进机用拱架自动提升装置的主视结构图；

图2是本发明悬臂式掘进机用拱架自动提升装置的侧视结构图；

图3是本发明悬臂式掘进机用拱架自动提升装置的俯视结构图；

图4是本发明悬臂式掘进机用拱架自动提升装置的立体结构图；

图5是图4中的旋转平台的结构示意图；

图6是本发明悬臂式掘进机用拱架自动提升装置的工作状态示意图；

图中：1－框架；2－安装板；3－定位轴；4－耳座；5－耳环；6－提升臂；7－调整油缸；8－旋转平台；9－安装座；10－平衡杆；11－轴套；12－定位板13－伸缩油缸；14－连接座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1～6所示，该悬臂式掘进机用拱架自动提升装置，其包括框架1、提升臂6、调整油缸7和旋转平台8，所述框架1安装在悬臂掘进机的截割臂上，框架顶部一端安装有位于框架前、后侧的安装板2，两安装板之间固定安装有位于框架上方的定位轴3，定位轴上套装有两个轴套11，两个轴套内端面之间具有间隙；所述调整油缸7通过安装座9固定安装在框架1顶部中央，调整油缸的活塞杆朝向两个轴套，且活塞杆尾部设有的耳环5与两个轴套上设置的耳座4铰接；所述提升臂6为两根，分别位于调整油缸7两侧，且平行布置，两根提升臂一端分别固定套装在相对应的两个轴套11上；所述旋转平台8底部两端分别设置有连接座14，两根提升臂的另一端分别与两个连接座通过销轴连接，旋转平台8顶部固定安装有平衡杆10，平衡杆内部为中空结构，内部安装有两个伸缩油缸13，两个伸缩油缸的活塞杆分别从平衡杆的两端伸出，且活塞杆端部均安装有用于夹紧拱架的定位板12。

本发明悬臂式掘进机用拱架自动提升装置，其利用悬臂掘进机的动力系统，控制调整油缸7、伸缩油缸13运行工作；调整油缸工作时，活塞杆伸出经由活塞杆尾部的耳环5与两个轴套11上设置的耳座4铰接使耳座、轴套转动进而使两根提升臂6以其与两个轴套的连接部为圆心进行圆周旋转，带动平衡杆10、伸缩油缸13、定位板12以及定位板上夹持的拱架随之转动；拱架能够始终保持竖直向上；伸缩油缸13工作时，通过活塞杆的伸缩能够调整两个定位板12之间的水平距离，以适应不同隧道跨度的钢拱梁支护。

本发明的拱架自动提升装置通过框架安装在悬臂掘进机的截割臂上，依托悬臂掘进机的动力系统；安装拱架时，拱架的上下和左右移动通过控制截割臂的相应运动带动整个自动提升装置来实现，拱架的前后移动及微调通过控制调整油缸及伸缩油缸来实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。