[实用新型]土工离心机挖洞机械手

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种挖洞机械手，尤其涉及一种土工离心机挖洞机械手。

背景技术

土工离心模型试验利用相似原理，能很好的再现原型性状，目前土工模型试验技术已成为了解决岩土工程问题以及数值计算验证的有效手段。

土工离心模型试验可为研究土工基础的性状提供直接的理论数据，对探索理论分析与经验观察的差异提供有力的帮助。利用土工离心模型试验还可以研究隧洞开挖等课题，日本的研究人员曾用大量的离心模型试验模拟隧洞施工过程。利用离心试验可研究群洞隧道施工对地表沉降的影响，预测群洞隧道施工过程中地表沉降的空间分布形态，研究隧洞内支护压力与地层位移的关系以及土层稳定与破坏机理，并提出相应的支护土压力计算公式。

随着社会进步以及城市化进程的加快，为缓解城市压力以及满足交通便利的需求，地铁、高铁与高速公路修建工程与日剧增，伴随而来的隧道工程也日益增多。目前，由于在离心场下实现坑洞开挖非常困难，见到的报道也很少。很多的隧道工程通常是通过理论计算以及在隧道施工过程中，一边开挖、支护，一边进行现场参数检测，并根据监测结果进行调整来实施工程。由于地质条件复杂，边界条件难以确定，隧道开挖工程属于复杂的沿土工程问题，难以用理论和数值的计算方法获得准确的计算结果。理论或数值计算的不准确性往往给隧道施工带来了安全隐患，中国国内出现过多起隧道开挖过程中坍塌的安全事故；现场参数监测的时效性问题不仅会产生安全问题，同时也无法保证工程的连续高效作业。

发明内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种土工离心机挖洞机械手。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型包括管套、钻头、液压马达、收料斗、第一油缸、第二油缸、第一导轨、第二导轨、固定座、下支架、上支架和调节杆，所述钻头置于所述管套内，所述钻头的一端与所述液压马达的转轴固定连接后置于所述收料斗内，所述收料斗通过调节杆与所述上支架连接，所述上支架安装于所述第二导轨上并能够在所述第二导轨上移动，所述第二油缸的活塞杆与所述上支架连接，所述第二导轨安装在所述下支架的上面，所述下支架安装于所述第一导轨上并能够在所述第一导轨上移动，所述第一油缸的活塞杆与所述下支架连接，所述第一导轨安装在所述固定座的上面，所述第一导轨与所述第二导轨相互垂直。

所述调节杆与所述上支架的平面相互垂直。所述钻头为铝制钻头；所述钻头的头部设置有三个切齿。所述管套的前段为前薄后厚的锥管，所述锥管与所述管套后段之间形成外凸的台阶。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型在离心场下通过打洞机械手来模拟隧道开挖，能很好地再现挖洞过程中的力学性状，相对数值计算方法和现场实时参数测试，利用本实用新型能够真实、高效、经济地解决工程问题并可用以验证数值计算，修正计算方法。

附图说明

图1是本实用新型所述土工离心机挖洞机械手的主视图；

图2是本实用新型图1的A-A剖视图；

图3是本实用新型所述土工离心机挖洞机械手管套的剖视图；

1-管套，2-铝制钻头，3-液压马达，4-收料斗，5-第二油缸，6-第一导轨，7-下支架，8-第一油缸，9-固定座，10-上支架，11-第二导轨，12-调节杆，13-锥管，14-台阶。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1、图2和图3所示：本实用新型包括管套1、铝制钻头2、液压马达3、收料斗4、第一油缸8、第二油缸5、第一导轨6、第二导轨11、固定座9、下支架7、上支架10、调节杆12、锥管13、台阶14，铝制钻头2的头部设置有三个切齿，铝制钻头2置于管套1内，管套1的前段为前薄后厚的锥管13，锥管13与管套1的后段之间形成外凸的台阶14，铝制钻头2的一端与液压马达3的转轴固定连接后置于收料斗4内，收料斗4通过调节杆12与上支架10连接，调节杆12与上支架10的平面相互垂直，上支架10安装于第二导轨11上并能够在第二导轨11上移动，第二油缸5的活塞杆与上支架10连接，第二导轨5安装在下支架7的上面，下支架7安装于第一导轨6上并能够在第一导轨6上移动，第一油缸8的活塞杆与下支架7连接，第一导轨6安装在固定座9的上面，第一导轨6与第二导轨11相互垂直。

如图1、图2和图3所示，本实用新型的工作原理如下：

本实用新型具有四维运动，即X、Y方向上能连续的在行程范围内移动，在Z向能手动调整位置，同时具有Y向旋转运动；X方向为图中的前后方向，Y方向为图中的左右方向，Z方向为图中的上下方向。所述机械手的铝制钻头2上设置管套1，X方向、Y方向上的移动，通过第一油缸8和第二油缸5反复运动实现，Y向转动通过液压马达3实现。当需要在某位置挖孔时，先手动调整Z向位置到指定位置，然后运行土工离心机到指定转速，第一油缸8工作，到达指定位置后，第二油缸5推进，同时液压马达3开始钻孔取土，直到挖出合适的洞为止。管套1的前段为前薄后厚的锥管13，锥管13与管套1的后段之间形成外凸的台阶14，能够在挖洞到合适深度后、铝制钻头2退出过程中，管套1自动与铝制钻头2分离脱落在土中，从而保持土洞结构不致在离心场下出现崩塌，有效地保持了已挖好洞的形状。