【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于地下工程，具體涉及一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置及方法。
技術介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本專利技術相關的
技術介紹
信息，不必然構成在先技術。
2、隧洞工程在水利工程、交通工程和現代城市地下工程建設中扮演著至關重要的角色。為了實現高效、安全的隧洞施工，懸臂掘進機成為了一種被廣泛應用的機械化施工設備。懸臂掘進機能夠實現截割、裝載運輸、自行走等功能，尤其在軟巖隧洞的施工中得到了廣泛使用。相比傳統的鉆爆法，懸臂掘進機具有震動小、可連續施工等優勢。
3、然而，懸臂掘進機在面對強度較大、磨蝕性指數高的巖體時，懸臂掘進機會出現切割效率低、刀具磨損嚴重、施工進度緩慢等問題，增加了隧洞建設成本。
技術實現思路
1、本專利技術為了解決上述問題，提出了一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置及方法，本專利技術利用新的切鋸與懸臂掘進機相融合的設計方案，能夠實現對硬巖的切鋸和機械的聯合掘進。
2、根據一些實施例，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，包括懸臂掘進機本體，所述懸臂掘進機本體上設置有同步多軌跡切割裝置、多用途破拆鉆進裝置和控制系統，其中：
4、所述同步多軌跡切割裝置包括可旋轉底座、執行大臂、旋轉裝置和切鋸組件，其中所述可旋轉底座設置于懸臂掘進機本體上，所述執行大臂的一端設置在可旋轉底座上，所述可旋轉底座能夠帶動所述執行大臂在水平方向上旋轉，以改變所述執行大臂的作業朝向；
5、所述執行大臂上設
6、所述執行大臂的另一端設置通過旋轉裝置和切鋸組件連接，通過旋轉裝置調節所述切鋸組件和執行大臂之間的角度，以調整切割角度；
7、所述多用途破拆鉆進裝置包括懸臂，所述懸臂的末端設置有對接頭，所述對接頭用于可拆卸連接截割頭或破碎錘；
8、所述控制系統，用于控制所述同步多軌跡切割裝置和所述多用途破拆鉆進裝置的動作，根據作業需求，進行切割、破拆和/或鉆進過程的控制。
9、作為可選擇的實施方式，所述可旋轉底座包括第一齒輪、第二齒輪、驅動機構和軸承，所述第一齒輪通過軸承固定在懸臂掘進機本體上，所述第一齒輪上設置有所述執行大臂；
10、所述第一齒輪、第二齒輪嚙合，所述第二齒輪固定在驅動機構的輸出軸，驅動機構設置于懸臂掘進機本體上，所述驅動機構用于驅動第二齒輪旋轉，第二齒輪旋轉帶動第一齒輪轉動，進而帶動所述執行大臂水平方向的轉動。
11、作為可選擇的實施方式，所述執行大臂包括底座、大臂部分和末端部分，各部分之間通過轉軸可轉動連接，所述底座設置于懸臂掘進機本體上，大臂部分的一端連接底座，另一端連接所述末端部分；
12、所述調節機構包括兩個分級控制油缸，其中的一級油缸設置于底座、大臂部分之間，用于控制大臂部分的上下調節；二級油缸設置于大臂部分和末端部分之間，用于控制末端部分的位移調節。
13、一級油缸控制大位置量程下的上下調節，可實現較大位移的移動；二級油缸控制執行機構末端切鋸裝置的小量程調節，實現更為精準的調控；通過上述兩個油缸的相互配合，實現切割末端切鋸進行切縫的上下移動的動作。
14、作為進一步的實施方式，所述末端部分的頂端設置有旋轉裝置，所述切鋸組件設置于所述旋轉裝置的末端。
15、作為可選擇的實施方式，所述切鋸組件包括連接軸、切鋸動力電機和切鋸鋸片，所述連接軸設置于旋轉裝置的末端，所述切鋸動力電機設置于所述連接軸上，所述連接軸的兩端分別設置有一個切鋸鋸片，所述切鋸動力電機用于驅動各切鋸鋸片同步切割。
16、作為進一步的，所述連接軸為中空結構，所述切鋸動力電機設置于所述中空結構內部。
17、作為可選擇的實施方式，所述切鋸鋸片的直徑根據切縫深度確定；
18、所述切鋸鋸片的間距根據巖石強度確定。
19、作為可選擇的實施方式，所述執行大臂上還設置有水冷管路，以對所述切鋸組件進行切割時降溫。
20、作為可選擇的實施方式，所述同步多軌跡切割裝置上設置有巖石強度測試識別系統，用于根據切割時電機扭矩和推進力，計算得到巖石強度和完整性，計算過程為p＝η*n*f，式中η為待定系數，n為電機的扭矩，f為推進力。
21、作為可選擇的實施方式，所述多用途破拆鉆進裝置設置于懸臂掘進機本體的前部，位于所述同步多軌跡切割裝置的下方。
22、作為可選擇的實施方式，所述控制系統，被配置為根據掌子面的巖石強度，設置作業流程：當巖石強度小于設定值時，控制同步多軌跡切割裝置旋轉至預設角度，運動至預設位置，不干擾多用途破拆鉆進裝置的作業；
23、當巖石強度大于于設定值時，控制同步多軌跡切割裝置在掌子面部分區域內進行切割，當該部分區域切割完畢后，控制同步多軌跡切割裝置移動到另一部分區域工作，并控制多用途破拆鉆進裝置在完成切割的部分區域沿著預制切縫進行破拆和/或掘進。
24、基于上述的新型切鋸聯合懸臂掘進裝置的工作方法，包括以下步驟：獲取掌子面的巖石強度數據；
25、當巖石強度小于設定值時，控制同步多軌跡切割裝置旋轉至預設角度，運動至預設位置，不干擾多用途破拆鉆進裝置的作業；
26、當巖石強度大于于設定值時，控制同步多軌跡切割裝置在掌子面部分區域內進行切割，當該部分區域切割完畢后，控制同步多軌跡切割裝置移動到另一部分區域工作，并控制多用途破拆鉆進裝置在完成切割的部分區域沿著預制切縫進行破拆和/或掘進。
27、作為可選擇的實施方式，若同步多軌跡切割裝置和多用途破拆鉆進裝置相互干涉時，先控制同步多軌跡切割裝置進行網格切割，產生預制裂縫，再控制多用途破拆鉆進裝置工作，若此時仍然產生干涉，則控制同步多軌跡切割裝置移動或/和旋轉，給多用途破拆鉆進裝置讓出掘進位置。
28、作為可選擇的實施方式，所述同步多軌跡切割裝置切割的切深模型為l＝η×n×l×f×s×d，其中η為待定系數，n為電機轉速，l為寬度，f為行進推進力，s為進給量,d是切鋸鋸片的直徑。
29、與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：
30、本專利技術提供了一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，增加了同步多軌跡切割裝置，通過同步多軌跡切割裝置的可旋轉底座，能夠實現同步多軌跡切割裝置可調節任意角度功能的實現。
31、本專利技術的同步多軌跡切割裝置的執行大臂上有兩個分級控制油缸，一級油缸控制大位置量程下的上下調節，可實現較大位移的移動；二級油缸控制執行機構末端切鋸裝置的小量程調節，實現更為精準的調控；通過上述兩個油缸的相互配合，實現切割末端切鋸進行切縫的上下移動的動作。
32、本專利技術的同步多軌跡切割裝置可根據實際需要，來進行切鋸的速度調節，來實現速度的高度旋轉，從而進行破巖，鋸片直徑可根據切縫深度，進行安裝和調節，使得切縫的切割效率有大幅提升。
33、本專利技術的多用途破拆鉆進裝置設置有對接頭，可可快本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，包括懸臂掘進機本體，所述懸臂掘進機本體上設置有同步多軌跡切割裝置、多用途破拆鉆進裝置和控制系統，其中：
2.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述可旋轉底座包括第一齒輪、第二齒輪、驅動機構和軸承，所述第一齒輪通過軸承固定在懸臂掘進機本體上，所述第一齒輪上設置有所述執行大臂；
3.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述執行大臂包括底座、大臂部分和末端部分，各部分之間通過轉軸可轉動連接，所述底座設置于懸臂掘進機本體上，大臂部分的一端連接底座，另一端連接所述末端部分；
4.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述切鋸組件包括連接軸、切鋸動力電機和切鋸鋸片，所述連接軸設置于旋轉裝置的末端，所述切鋸動力電機設置于所述連接軸上，所述連接軸的兩端分別設置有一個切鋸鋸片，所述切鋸動力電機用于驅動各切鋸鋸片同步切割；
5.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述切鋸鋸片的直徑根據切縫深度確定；
6.如權利
7.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述控制系統，被配置為根據掌子面的巖石強度，設置作業流程：當巖石強度小于設定值時，控制同步多軌跡切割裝置旋轉至預設角度，運動至預設位置，不干擾多用途破拆鉆進裝置的作業；
8.如權利要求1-7中任一項所述的新型切鋸聯合懸臂掘進裝置的工作方法，其特征是，包括以下步驟：獲取掌子面的巖石強度數據；
9.如權利要求8所述的工作方法，其特征是，若同步多軌跡切割裝置和多用途破拆鉆進裝置相互干涉時，先控制同步多軌跡切割裝置進行網格切割，產生預制裂縫，再控制多用途破拆鉆進裝置工作，若此時仍然產生干涉，則控制同步多軌跡切割裝置移動或/和旋轉，給多用途破拆鉆進裝置讓出掘進位置。
10.如權利要求8所述的工作方法，其特征是，所述同步多軌跡切割裝置切割的切深模型為L＝η×N×l×F×S×D，其中η為待定系數，N為電機轉速，l為寬度，F為行進推進力，S為進給量,D是切鋸鋸片的直徑。
...【技術特征摘要】
1.一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，包括懸臂掘進機本體，所述懸臂掘進機本體上設置有同步多軌跡切割裝置、多用途破拆鉆進裝置和控制系統，其中：
2.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述可旋轉底座包括第一齒輪、第二齒輪、驅動機構和軸承，所述第一齒輪通過軸承固定在懸臂掘進機本體上，所述第一齒輪上設置有所述執行大臂；
3.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述執行大臂包括底座、大臂部分和末端部分，各部分之間通過轉軸可轉動連接，所述底座設置于懸臂掘進機本體上，大臂部分的一端連接底座，另一端連接所述末端部分；
4.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述切鋸組件包括連接軸、切鋸動力電機和切鋸鋸片，所述連接軸設置于旋轉裝置的末端，所述切鋸動力電機設置于所述連接軸上，所述連接軸的兩端分別設置有一個切鋸鋸片，所述切鋸動力電機用于驅動各切鋸鋸片同步切割；
5.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述切鋸鋸片的直徑根據切縫深度確定；
6.如權利要求1所述的一種新型切鋸聯合懸臂掘進裝置，其特征是，所述同...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李彪，張波，楊瑞，王亞旭，于虎，王紀文，黎涵勖，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
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