一種隧道多功能作業臺車

金景梅

摘要：介紹了一種隧道多功能作業臺車，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的主工作臂、第一側工作臂和第二側工作臂，兩側工作臂分居于主工作臂兩側;主工作臂的前端鉸接主機械手，第一側工作臂的前端鉸接第一側機械手，第二側工作臂的前端鉸接第二側機械手;主機械手、第一側機械手、第二側機械手均鉸接有第一驅動件，第一驅動件連接有改變第一驅動件位置的第二驅動件，第二驅動件設置在對應工作臂前端。隧道多功能作業臺車能使各工作臂便捷、省時地實現配合操作，且能實現緩慢調節，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;工作臂;機械手

0? 引言

隨著我國交通事業的快速發展，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臺車來實現。

本設計涉及隧道施工設備技術領域，更確切地說涉及一種隧道多功能作業臺車，為了更快更完善的進入國家隧道行業，要設計更好更先進的隧道多功能作業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、輔助錨桿錨網的安裝、輔助撬毛和通風管作業等。而對于多項作業的實施，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，多功能作業臺車適時出現，但該類型的臺車僅具備有限作業功能的組合，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，很難做到單獨作業或平行作業，且在作業調節時，很難靈活做到緩慢調節，致使工件校準難度化提升。

1? 一種隧道多功能作業臺車機構

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

一種隧道多功能作業臺車，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和平行作業的主工作臂、第一側工作臂和第二側工作臂，第一側工作臂和第二側工作臂分居于主工作臂兩側;主工作臂的前端鉸接主機械手，第一側工作臂的前端鉸接第一側機械手，第二側工作臂的前端鉸接第二側機械手;主機械手、第一側機械手、第二側機械手均鉸接有驅動自身樞轉的第一驅動件，的第一驅動件連接有改變第一驅動件位置的第二驅動件，的第二驅動件設置在對應工作臂前端;主工作臂、第一側工作臂、第二側工作臂的前端均通過小回轉機構配裝有底座，第二驅動件設置于底座;底座上配裝有工作操作平臺。

第二驅動件包括第二缸體以及滑動連接在第二缸體內的第二伸縮桿，第二缸體固定連接在底座，第二伸縮桿端部與第一驅動件連接;第一驅動件包括第一缸體以及滑動連接在第一缸體內的第一伸縮桿，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;第二驅動件沿水平方向設置;主工作臂鉸接于車身，主工作臂還配置驅動其在豎直平面內樞轉的第三驅動件。

第一側工作臂和第二側工作臂分別鉸接在配裝于車身的大回轉機構上以實現在水平平面內的轉動，第一側工作臂和第二側工作臂分別配置驅動其在豎直平面內樞轉的第四驅動件;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管，外管的下端與底座轉動配合，第一驅動件用于驅使外管轉動，內管滑動配合于外管內，內管背離底座的上端露置于外管外，第一夾頭與內管的上端轉動配合，外管的兩側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;第一側機械手和第二側機械手的端部均鉸接有第二夾頭，第二夾頭與對應側機械手間安裝有第一輔助驅動機構以實現第二夾頭的上下擺動;第一側機械手和第二側機械手均包括若干節臂段，若干節臂段間通過鉸接方式并依次串聯形成臂體，臂段的擺動方向側安裝有第二輔助驅動機構并實現整個側機械手的左右擺動;第二夾頭包括主夾頭、側托架，側托架的一端與所述主夾頭共同鉸接于臂體的頂部，側托架的另一端與所述臂體間通過第一輔助驅動機構連接，側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軸連接于所述車身，車身上還配裝有第五驅動件，第五驅動件的驅動端還通過連接架體連接所述主工作臂以驅動主工作臂于水平方向的樞轉。

2? 工作原理

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

本機設備結構緊湊，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。整體布局合理，易于保養，油泵及控制閥防護罩可完全打開，便于檢查、保養。全液壓系統控制，液壓系統先進，管路布置合理，安全穩定性好。

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

本設計的隧道多功能作業臺車，包括車身、主工作臂、第一側工作臂和第二側工作臂。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、第一側工作臂和第二側工作臂配裝于車身上且能實施單獨作業和平行作業，而所述第一側工作臂和第二側工作臂則分居于主工作臂的兩側。可以理解的是，主工作臂第一側工作臂和第二側工作臂可以單獨作業，同時也可以平行作業，也就是協同配合作業，由此作業方式可選性強，適合作業方式多需求工況。

主工作臂的前端鉸接主機械手，所述第一側工作臂的前端鉸接第一側機械手，所述第二側工作臂的前端鉸接第二側機械手。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工件的對準、安裝。

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

主工作臂、第一側工作臂、第二側工作臂的前端均配裝有小回轉機構，所述小回轉機構的輸出端上配裝有底座，而所述第二驅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。

其中小回轉機構可以理解為能實現回轉輸出運動的驅動器，可以是回轉電機等回轉驅動設備，也可以是非回轉電機驅動，如采用連桿機構，并利用油缸進行驅動的機構。隨著小回轉機構輸出端的回轉，從而帶動底座回轉，在底座的回轉下，同時帶動與其連接的相應機械手回轉，當然回轉角度可按照所需設計進行限制。通過第二驅動件調節第一驅動件的位置，當相應機械手由第一位置轉動至第二位置時，前段部分第二驅動件沿機械手轉動方向調節第一驅動件的位置，即可以加快擺動速度，實現快速擺動。當機械手快擺動至第二位置時，第二驅動件調節第一驅動件的位置，第一驅動件不運行，以實現小角度微調第一驅動件的位置，即實現了第一驅動件對機械手的微調，能實現機械手擺動端10-15毫米/秒的擺動，大大降低了擺動速度，即能實現角度的微調。在本實施例中，需要說明的是，第一位置和第二位置是根據工件拾取位置、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。

且可以根據機械手與底座之間的鉸接位置設置第一驅動件，而第二驅動件可以根據第一驅動件的位置進行設置，即只要能沿相應機械手擺動方向調節第一驅動件的位置即可以實現對擺動速度的調節，不僅能快速調節且能實現角度的微調，利于夾持工件的調整校準，第二驅動件可以水平設置、豎直設置也可以傾斜設置。第一驅動件和第二驅動件為長度上變化的驅動件即可，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，分別用于一聯主泵、一聯輔泵。液壓系統采用先進的負載敏感變量系統采用比例先導集成控制，大大提高了系統的工作效率，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的發熱，提高了整機及液壓系統的可靠性。

挖斗可與破碎錘靈活互換，可對巷道底板、側幫底部進行破碎、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，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節頂棚高度，提高設備的通過能力，配備有礦用隔爆型電纜卷筒，能實現設備進退場靈活自動收放電纜，節省人力物力，提高安全性，自動化程度更高，使裝載機進退場更靈活自如，結構合理緊湊、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，充分體現了產品的先進性、可靠性、適用性和經濟性等特點。

3? 結束語

本文介紹一種隧道多功能作業臺車機構，并就其原理予以較為詳實的闡述。通過試驗和應用得出：隧道多功能作業臺車機構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，通過對液壓馬達驅動行星減速機結構的特殊設計解決了驅動方面的一大難題，也大大減少了零件的數量，提高了安裝和拆卸的效率。

參考文獻：

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