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混凝土濕噴機機械臂的工藝及動力學(xué)分析
河南理工大學(xué)機械與動力工程學(xué)院 張文杰 王小林 2014/7/30 19:21:19
摘 要：簡述了巖石支護及混凝土濕噴機機械臂的基本概論及應(yīng)用，對人工操作與機械臂濕噴工藝做出了比較以及各關(guān)節(jié)動力學(xué)分析，總結(jié)了混凝土濕噴機機械臂的發(fā)展歷史、研制現(xiàn)狀、發(fā)展前景、以及目前存在的主要問題。
關(guān)鍵詞:機械臂；工藝；動力分析
Concrete wet spraying machine technology and the dynamic analysis of mechanical arm
Zhang Wen-jie1 Wang Xiao-lin2
(1.Henan Polytechnic University, School of Machinery and Power Engineering Henan，Jiaozuo 454003，China；2. Henan Polytechnic University, School of Machinery and Power Engineering Henan，Jiaozuo 454003)
Abstract: the basic introduction and application of the rock and concrete wet sprayer arm, made a comparison of manual and mechanical arm wet spray process and dynamics analysis, summarizes the concrete spraying machine mechanical arm development history, development status, problems and development prospects, existing.
Keywords: manipulator; technology; dynamics analysis
1 前言
當(dāng)今我國處于建設(shè)發(fā)展的新時代，隨著國家高鐵的快速發(fā)展和市政工程的建設(shè)需要，使用人工噴射混凝土，受到環(huán)境條件和工人個人因素影響，在人工作業(yè)過程中存在很多問題，人工噴射技術(shù)已經(jīng)日益不能滿足經(jīng)濟效益要求。一種可以提高效率又可以節(jié)省體力的機械--混凝土濕噴機隨著科技發(fā)展產(chǎn)生了。施工中的混凝土噴射作業(yè)，是用"光面爆破法"挖出隧道后，混凝土濕噴機利用空氣壓縮機，把攪混的混凝土在出口與速凝劑混合好噴到隧道頂部和側(cè)面巖石上，等待混凝土迅速凝固就起到了對隧道支護的作用。所以混凝土濕噴機機械臂在作業(yè)過程中的作用就是用于支護初期隧道。
2 人工操作與機械臂的對比
目前，巖石支護主要是人工和機械化兩種辦法。人工法是施工工人在搭好的架子上，手拿噴槍對圍巖來噴射混凝土。機械法是工程發(fā)展的必經(jīng)之路，機械化的施工廣泛使用的是液控自動化較高程度的機械臂，配合需要的輔助工藝支護。機械法施工極大的減短了施工時間，減少了工人的工作強度，也保障了工人的健康[1]。人工與機械臂工作比較見下表。
表1 人工與機械臂工作比較表
3 混凝土濕噴機的施工工藝
國內(nèi)，混凝土濕噴機得到廣泛應(yīng)用。比如三峽工程和二灘水電站等等，都是采用濕噴機作業(yè)[2]。主要優(yōu)點是：生產(chǎn)率高、粉塵小、回彈率低、噴射質(zhì)量好、工作環(huán)境得到改善。濕噴機的優(yōu)點非常突出，現(xiàn)在的施工很多都使用濕噴機。濕噴機工作流程圖如下圖所示：
圖1 施工工藝流程圖
濕噴機工作面由3人控制，1人使用控制器，1人負(fù)責(zé)料斗混凝土進(jìn)料，1人負(fù)責(zé)速凝劑的添加。噴射由底角或側(cè)邊墻從下而上進(jìn)行工作，按照初始設(shè)計噴射達(dá)到40cm厚度，再重復(fù)噴射到目標(biāo)厚度，結(jié)束后對施工礦洞清理。
圖2 噴漿工藝示意圖
Fig.2 Chart of spraying technology
圖3 噴射料束運動軌跡
Fig.3 Moving locus of spraying material beam
4 濕噴機的國內(nèi)外發(fā)展情況
混凝土噴射機是從噴水泥砂漿[3]發(fā)展由來的。1914年美國第一次在施工中采用并運用了混凝土噴射機。瑞士1942年Aliva公司推廣了噴射最大顆粒直徑達(dá)到25mm的混凝土噴射機。德國1947年BSM公司開發(fā)了新型的雙罐式混凝土噴射機，后來，瑞典、美國、法國、英國、加拿大、等國都在工程中陸續(xù)都使用了混凝土濕噴機機械臂。在國外，瑞士阿利瓦（ALIVA）公司于1992年研制出干式轉(zhuǎn)子（未完，下一頁）
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