金景梅

摘要：介紹了一種隧道多功能作業(yè)臺車，包括：車身，作為配裝載體部分;裝于車身上且能實施單獨和平行作業(yè)的主工作臂、第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂，兩側(cè)工作臂分居于主工作臂兩側(cè);主工作臂的前端鉸接主機械手，第一側(cè)工作臂的前端鉸接第一側(cè)機械手，第二側(cè)工作臂的前端鉸接第二側(cè)機械手;主機械手、第一側(cè)機械手、第二側(cè)機械手均鉸接有第一驅(qū)動件，第一驅(qū)動件連接有改變第一驅(qū)動件位置的第二驅(qū)動件，第二驅(qū)動件設置在對應工作臂前端。隧道多功能作業(yè)臺車能使各工作臂便捷、省時地實現(xiàn)配合操作，且能實現(xiàn)緩慢調(diào)節(jié)，使得工件較準易于操作，且校準精確。

關鍵詞：臺車;隧道多功能作業(yè);工作臂;機械手

0? 引言

隨著我國交通事業(yè)的快速發(fā)展，高等級公路、鐵路建設步伐的加速，迫切需要提高我國隧道施工的機械化水平。在軟弱圍巖隧道施工中支護是一個重要步驟，支護的其中一個重要工序就需要隧道多功能作業(yè)臺車來實現(xiàn)。

本設計涉及隧道施工設備技術(shù)領域，更確切地說涉及一種隧道多功能作業(yè)臺車，為了更快更完善的進入國家隧道行業(yè)，要設計更好更先進的隧道多功能作業(yè)臺車去滿足市場和國家需要。

在鐵路、公路、地下工程、引水工程等隧道施工中，常需要進行一些操作，如：沿隧道的長度方向間隔鋪設多個鋼拱架以防止隧道塌方、輔助錨桿錨網(wǎng)的安裝、輔助撬毛和通風管作業(yè)等。而對于多項作業(yè)的實施，常需要多臺設備配合完成，由此帶來成本增加，且操作不便。

為此，多功能作業(yè)臺車適時出現(xiàn)，但該類型的臺車僅具備有限作業(yè)功能的組合，且在配合實施時，特別是各工作臂之間的配合操作較為困難，很難做到單獨作業(yè)或平行作業(yè)，且在作業(yè)調(diào)節(jié)時，很難靈活做到緩慢調(diào)節(jié)，致使工件校準難度化提升。

1? 一種隧道多功能作業(yè)臺車機構(gòu)

本設計要解決的技術(shù)問題是，提供一種隧道多功能作業(yè)臺車，能使各工作臂便捷、省時地實現(xiàn)配合操作，且能實現(xiàn)緩慢調(diào)節(jié)，使得工件較準易于操作，且校準精確。

一種隧道多功能作業(yè)臺車，其特征在于，包括：車身，用以作為臺車組成部件的配裝載體部分;配裝于車身上且能實施單獨作業(yè)和平行作業(yè)的主工作臂、第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂，第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分居于主工作臂兩側(cè);主工作臂的前端鉸接主機械手，第一側(cè)工作臂的前端鉸接第一側(cè)機械手，第二側(cè)工作臂的前端鉸接第二側(cè)機械手;主機械手、第一側(cè)機械手、第二側(cè)機械手均鉸接有驅(qū)動自身樞轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動件，的第一驅(qū)動件連接有改變第一驅(qū)動件位置的第二驅(qū)動件，的第二驅(qū)動件設置在對應工作臂前端;主工作臂、第一側(cè)工作臂、第二側(cè)工作臂的前端均通過小回轉(zhuǎn)機構(gòu)配裝有底座，第二驅(qū)動件設置于底座;底座上配裝有工作操作平臺。

第二驅(qū)動件包括第二缸體以及滑動連接在第二缸體內(nèi)的第二伸縮桿，第二缸體固定連接在底座，第二伸縮桿端部與第一驅(qū)動件連接;第一驅(qū)動件包括第一缸體以及滑動連接在第一缸體內(nèi)的第一伸縮桿，第一伸縮桿與對應機械手鉸接;第二伸縮桿與第一缸體固定連接;第二伸縮桿與第一缸體鉸接;第一缸體遠離第一伸縮桿的端部與第二伸縮桿鉸接;底座包括支撐框，第二缸體固定連接支撐框內(nèi);第二驅(qū)動件沿水平方向設置;主工作臂鉸接于車身，主工作臂還配置驅(qū)動其在豎直平面內(nèi)樞轉(zhuǎn)的第三驅(qū)動件。

第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分別鉸接在配裝于車身的大回轉(zhuǎn)機構(gòu)上以實現(xiàn)在水平平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分別配置驅(qū)動其在豎直平面內(nèi)樞轉(zhuǎn)的第四驅(qū)動件;主機械手包括頂部配設第一夾頭的中心機械手，中心機械手包括外管和內(nèi)管，外管的下端與底座轉(zhuǎn)動配合，第一驅(qū)動件用于驅(qū)使外管轉(zhuǎn)動，內(nèi)管滑動配合于外管內(nèi)，內(nèi)管背離底座的上端露置于外管外，第一夾頭與內(nèi)管的上端轉(zhuǎn)動配合，外管的兩側(cè)分別安裝有用于抵靠工件且推動工件抬高的動力臂;動力臂的頂部配設頂托架;第一側(cè)機械手和第二側(cè)機械手的端部均鉸接有第二夾頭，第二夾頭與對應側(cè)機械手間安裝有第一輔助驅(qū)動機構(gòu)以實現(xiàn)第二夾頭的上下擺動;第一側(cè)機械手和第二側(cè)機械手均包括若干節(jié)臂段，若干節(jié)臂段間通過鉸接方式并依次串聯(lián)形成臂體，臂段的擺動方向側(cè)安裝有第二輔助驅(qū)動機構(gòu)并實現(xiàn)整個側(cè)機械手的左右擺動;第二夾頭包括主夾頭、側(cè)托架，側(cè)托架的一端與所述主夾頭共同鉸接于臂體的頂部，側(cè)托架的另一端與所述臂體間通過第一輔助驅(qū)動機構(gòu)連接，側(cè)托架的主體與所述主夾頭的主體間呈活動連接;主工作臂還通過樞轉(zhuǎn)軸連接于所述車身，車身上還配裝有第五驅(qū)動件，第五驅(qū)動件的驅(qū)動端還通過連接架體連接所述主工作臂以驅(qū)動主工作臂于水平方向的樞轉(zhuǎn)。

2? 工作原理

本設計的隧道多功能作業(yè)臺車，具有三個工作臂、三個工作操作平臺及三個機械手。三個工作臂能實現(xiàn)獨立控制，可單獨或平行作業(yè)，操作可控及自由度得到優(yōu)化。三個工作操作平臺均可供操作者站于平臺上進行如輔助錨桿錨網(wǎng)的安裝、輔助撬毛和通風管作業(yè)等操作，更加凸顯多功能化。而三個機械手在第一驅(qū)動件、第二驅(qū)動件的配設下，能實現(xiàn)自身擺動端10-15毫米/秒的擺動，大大降低了擺動速度，即能實現(xiàn)擺動角度的微調(diào)，利于夾持工件的調(diào)整校準，機械手能十分準確的到達安裝位置，實現(xiàn)工件的精準對準操作。而所述第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分居于主工作臂兩側(cè)，該布局配設，適合于拱架的多段夾持、對接、安裝于隧道，由此使得作業(yè)臺車的多功能化更加凸顯。

本機設備結(jié)構(gòu)緊湊，寬度僅為1.2m，機器機面無頂棚高度僅為1.27m，因此特別適用于狹窄及低矮工作面作業(yè)。整體布局合理，易于保養(yǎng)，油泵及控制閥防護罩可完全打開，便于檢查、保養(yǎng)。全液壓系統(tǒng)控制，液壓系統(tǒng)先進，管路布置合理，安全穩(wěn)定性好。

本設計的隧道多功能作業(yè)臺車，具有三個工作臂、三個工作操作平臺及三個機械手。三個工作臂能實現(xiàn)獨立控制，可單獨或平行作業(yè)，操作可控及自由度得到優(yōu)化。三個工作操作平臺均可供操作者站于平臺上進行如輔助錨桿錨網(wǎng)的安裝、輔助撬毛和通風管作業(yè)等操作，更加凸顯多功能化。而三個機械手在第一驅(qū)動件、第二驅(qū)動件的配設下，能實現(xiàn)自身擺動端10-15毫米/秒的擺動，大大降低了擺動速度，即能實現(xiàn)擺動角度的微調(diào)，利于夾持工件的調(diào)整校準，機械手能十分準確的到達安裝位置，實現(xiàn)工件的精準對準操作。而所述第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂分居于主工作臂兩側(cè)，該布局配設，適合于拱架的多段夾持、對接、安裝于隧道，由此使得作業(yè)臺車的多功能化更加凸顯。

本設計的隧道多功能作業(yè)臺車，包括車身、主工作臂、第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂。其中車身用以作為臺車組成部件的配裝載體部分，也就是說車身可以理解為各部件的安裝載體，可供各部件進行安裝、布設。

主工作臂、第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂配裝于車身上且能實施單獨作業(yè)和平行作業(yè)，而所述第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂則分居于主工作臂的兩側(cè)?？梢岳斫獾氖?，主工作臂第一側(cè)工作臂和第二側(cè)工作臂可以單獨作業(yè)，同時也可以平行作業(yè)，也就是協(xié)同配合作業(yè)，由此作業(yè)方式可選性強，適合作業(yè)方式多需求工況。

主工作臂的前端鉸接主機械手，所述第一側(cè)工作臂的前端鉸接第一側(cè)機械手，所述第二側(cè)工作臂的前端鉸接第二側(cè)機械手。各機械手分別鉸接在各自的工作臂上，由此每個工作臂的前端都配設機械手，以用于抓取相應的工件，如拱架，并在機械手和工作臂的配合作用下實現(xiàn)工件的對準、安裝。

主機械手、第一側(cè)機械手、第二側(cè)機械手均鉸接有驅(qū)動自身相對相應工作臂轉(zhuǎn)動的第一驅(qū)動件，所述的第一驅(qū)動件連接有改變第一驅(qū)動件位置的第二驅(qū)動件，所述的第二驅(qū)動件設置在對應工作臂的前端。

主工作臂、第一側(cè)工作臂、第二側(cè)工作臂的前端均配裝有小回轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述小回轉(zhuǎn)機構(gòu)的輸出端上配裝有底座，而所述第二驅(qū)動件則設置于所述底座中，相應機械手則與對應的底座連接。

其中小回轉(zhuǎn)機構(gòu)可以理解為能實現(xiàn)回轉(zhuǎn)輸出運動的驅(qū)動器，可以是回轉(zhuǎn)電機等回轉(zhuǎn)驅(qū)動設備，也可以是非回轉(zhuǎn)電機驅(qū)動，如采用連桿機構(gòu)，并利用油缸進行驅(qū)動的機構(gòu)。隨著小回轉(zhuǎn)機構(gòu)輸出端的回轉(zhuǎn)，從而帶動底座回轉(zhuǎn)，在底座的回轉(zhuǎn)下，同時帶動與其連接的相應機械手回轉(zhuǎn)，當然回轉(zhuǎn)角度可按照所需設計進行限制。通過第二驅(qū)動件調(diào)節(jié)第一驅(qū)動件的位置，當相應機械手由第一位置轉(zhuǎn)動至第二位置時，前段部分第二驅(qū)動件沿機械手轉(zhuǎn)動方向調(diào)節(jié)第一驅(qū)動件的位置，即可以加快擺動速度，實現(xiàn)快速擺動。當機械手快擺動至第二位置時，第二驅(qū)動件調(diào)節(jié)第一驅(qū)動件的位置，第一驅(qū)動件不運行，以實現(xiàn)小角度微調(diào)第一驅(qū)動件的位置，即實現(xiàn)了第一驅(qū)動件對機械手的微調(diào)，能實現(xiàn)機械手擺動端10-15毫米/秒的擺動，大大降低了擺動速度，即能實現(xiàn)角度的微調(diào)。在本實施例中，需要說明的是，第一位置和第二位置是根據(jù)工件拾取位置、工件對準位置而來的，當然，也可以是所需求的其他適合位置。

且可以根據(jù)機械手與底座之間的鉸接位置設置第一驅(qū)動件，而第二驅(qū)動件可以根據(jù)第一驅(qū)動件的位置進行設置，即只要能沿相應機械手擺動方向調(diào)節(jié)第一驅(qū)動件的位置即可以實現(xiàn)對擺動速度的調(diào)節(jié)，不僅能快速調(diào)節(jié)且能實現(xiàn)角度的微調(diào)，利于夾持工件的調(diào)整校準，第二驅(qū)動件可以水平設置、豎直設置也可以傾斜設置。第一驅(qū)動件和第二驅(qū)動件為長度上變化的驅(qū)動件即可，例如油缸、氣缸、螺桿等。

動力單一化，能耗低，整機功率37千瓦，全部動力集中組成動力模塊，分別用于一聯(lián)主泵、一聯(lián)輔泵。液壓系統(tǒng)采用先進的負載敏感變量系統(tǒng)采用比例先導集成控制，大大提高了系統(tǒng)的工作效率，降低了能耗，在提高工作效率的前提下，同時降低了功率損耗，減少了液壓及電氣系統(tǒng)的發(fā)熱，提高了整機及液壓系統(tǒng)的可靠性。

挖斗可與破碎錘靈活互換，可對巷道底板、側(cè)幫底部進行破碎、修護等，對大塊巖石、煤塊等進行破碎，以便裝運。

隧道多功能作業(yè)臺車操作簡單，易學易會，操作方便舒適，標準配置的操作桿、操作平穩(wěn)，靠背椅接近人體形狀，牢固耐用，可有效緩解駕駛員的操作疲勞。配有可拆卸司機頂棚，在為操作者提供防護的同時還可調(diào)節(jié)頂棚高度，提高設備的通過能力，配備有礦用隔爆型電纜卷筒，能實現(xiàn)設備進退場靈活自動收放電纜，節(jié)省人力物力，提高安全性，自動化程度更高，使裝載機進退場更靈活自如，結(jié)構(gòu)合理緊湊、動作靈活、操作簡便，該機型受巷道寬度和高度方向的限制小，充分體現(xiàn)了產(chǎn)品的先進性、可靠性、適用性和經(jīng)濟性等特點。

3? 結(jié)束語

本文介紹一種隧道多功能作業(yè)臺車機構(gòu)，并就其原理予以較為詳實的闡述。通過試驗和應用得出：隧道多功能作業(yè)臺車機構(gòu)的機械性能和液壓性能以及電氣性能同時滿足了我們的需求，通過對液壓馬達驅(qū)動行星減速機結(jié)構(gòu)的特殊設計解決了驅(qū)動方面的一大難題，也大大減少了零件的數(shù)量，提高了安裝和拆卸的效率。

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