一种自对齐顶紧装置

本发明涉及施工机械，具体涉及一种自对齐顶紧装置。

背景技术：

1、在隧道施工过程中，钻机常常面临着地质条件的多样性和不确定性，例如狭窄通道、不稳定的土壤或岩层等，这给钻机的稳定性带来了严峻挑战。传统的稳定性解决方案通常包括使用支撑结构或设置固定平台，但这些方法往往增加了设备的复杂性和重量，同时也可能限制了钻机在有限空间内的操作能力，尤其是在隧道环境中。由于隧道施工的复杂性，往往需要钻机进行多种角度钻进，此外钻机的动力装置通常悬挂在空中，悬挂状态使得钻机更容易受到地质条件、施工环境和钻孔过程的影响，从而时常发生卡钻，打偏孔等事故。

2、为了解决钻机钻进过程中稳定性的问题，目前现有技术中采用的是通过驱动机构驱动顶针向岩壁方向运动，直至顶针顶紧或者部分插入岩壁里面，进而提高钻进的稳定性。但是仅依靠一根顶杆，在实际钻进过程中，单根抵紧支撑依然会出现钻头容易偏移的情况，如果增加驱动结构，又会受到狭窄通道以及安装空间的限制，

3、另外，在需要预顶紧的机架或工作机构上，同样也面临着相似的问题，如各种需要与墙面发生交互作用的建筑机器人，为保证作业的稳定性与安全性，也需要将机架或支撑架与墙面之间相互顶紧，目前现有的支撑方式常以简单的单点顶紧或者整平面与墙面辅助顶紧。这些顶紧方式在已进行初次处理过的墙面表现还是比较可行，但是对于未进行初次处理的墙面中，发现现有的顶级方式稳定性较差，使得执行机构作业时稳定性差，并且会导致作业质量差等问题。因此，如何进一步有效利空空间，提高钻进过程的稳定性，就需要进一步进行考虑。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，操作可靠，能够提高装备顶紧使用稳定性的一种自对齐顶紧装置。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种自对齐顶紧装置，包括机架，机架上固定连接有顶紧伸缩装置，顶紧伸缩装置的前端伸出有能够沿前后方向进行伸缩的推杆，推杆上安装有自适应抵紧装置，自适应抵紧装置包括分别设置在推杆左右两侧的顶杆，顶杆的中心线方向平行于推杆的中心线方向，顶杆的前端固定连接有抵紧块，两根顶杆之间沿平行于顶杆中心线方向间隔设置有连杆，连杆的两端分别铰接连接在两根顶杆上，使得连杆和顶杆形成平行四边形机构，推杆分别通过沿竖向延伸设置的转轴与两根连杆转动连接在一起，抵紧块的位置位于推杆的斜前方。

4、在本发明中，将顶紧伸缩装置固定连接在钻机上，使用的时候，控制顶紧伸缩装置使顶杆向前伸出，这样两根顶杆就能够同时前进；由于隧道内岩壁并不是标准的平面，而是不规则的内凹或外凸结构，因此在顶杆前进的过程中，如果有顶杆先抵接在外凸的岩壁上，连杆受力不均匀，就能够在顶杆前进的过程中使连杆发生转动，进而使另一根顶杆继续前进，直至该顶杆抵接在相应的岩壁上；此时位于两根顶杆都抵接在岩壁上，顶杆就能够同时使两根顶杆均与岩壁进行顶紧，相对于现有技术，本发明仅使用了一个驱动装置，就能够同时驱动两根顶杆对岩壁进行顶紧，而且顶杆还能够针对不同形状的岩壁进行自适应调节，更好的进行抵紧支撑，提高了钻进的稳定性。

5、作为优化，靠近于所述推杆顶端所在方向一端的所述连杆为前连杆且整体呈弧形形状，另一根连杆为后连杆，前连杆的弧形凸起方向朝向于后连杆所在方向的一侧，所述推杆的前端固定连接有安装支杆，安装支杆对应后连杆的位置沿竖直方向穿设有转动孔，位于后连杆上的所述转轴穿过于转动孔且与转动孔转动连接在一起，安装支杆对应前连杆的位置沿竖直方向穿设有沿前后方向延伸的条形滑孔，位于前连杆上的所述转轴穿过于条形滑孔并与条形滑孔滑动且转动连接在一起。内凹的前连杆能够对前方的岩壁进行避让，避免与外凸的岩壁发生干涉。因为弧形结构的前连杆在转动的时候会与安装支杆之间的相对位置发生变化，因此通过设置条形滑孔，避免前连杆在转动的过程中发生卡死现象。

6、作为优化，所述自适应抵紧装置的数量为两个且分别安装在所述推杆的上下两侧。这样能够提供四个能够自适应不同岩壁形状的支撑点，进一步提高了支撑的稳定性。

7、作为优化，所述顶杆的左右两侧以所述顶杆的中心线为对称轴对称设置有抵紧调节装置，抵紧调节装置包括上下间隔设置的上侧边杆和下侧边杆，上侧边杆和下侧边杆相互平行且其中心线方向平行于所述顶杆的中心线方向，上侧边杆与下侧边杆之间沿平行于所述顶杆中心线方向间隔设置有转动杆，转动杆的两端分别铰接连接在上侧边杆和下侧边杆上，使得上侧边杆、下侧边杆和转动杆形成平行四边形机构，位于两根所述顶杆各自所在方向一侧的所述抵紧块的数量分别为两个，位于同一侧的其中一个所述抵紧块的两端分别与其所在侧的两根上侧边杆的前端连接在一起，另一个所述抵紧块的两端分别与其所在侧的两根下侧边杆的前端连接在一起，所述抵紧块的位置分别位于其所在侧的所述顶杆的斜前方。在原有顶杆的基础上，通过设置平行四边形机构，再次让抵紧块自适应岩壁进行调整，也使各抵紧块的作业面相互独立，确保钻进过程中稳定可靠。

8、作为优化，所述抵紧块的前端端面为抵紧面，抵紧面上凸起形成有阵列设置的顶尖。顶尖能够在抵紧的作用力下插入到岩壁内，能够提供更好的稳定效果。

9、作为优化，所述抵紧块的两端分别通过沿左右方向延伸设置的调节轴与其对应的所述上侧边杆或所述下侧边杆转动连接，所述抵紧块上凸起形成有用于抵接在所述上侧边杆或所述下侧边杆上的限位块，限位块能够对所述抵紧块向上或向下转动进行限位，使得所述抵紧块的抵紧面与竖向平面的最大夹角为25°～35°。通过限位块对抵紧块的转动进行限位，使得限位块只能向上或向下转动一定的角度，这样更能够适应不同形状的岩壁结构。

10、作为优化，所述机架包括安装板，安装板上固定连接有安装座，安装座上穿设有安装穿孔，所述顶紧伸缩装置穿过于安装穿孔且与安装穿孔间隙配合，安装板上对应所述顶紧伸缩装置后端的位置固定连接有固定座，固定座上设置有固定插槽，所述顶紧伸缩装置的后端凸起形成有插块，插块插入于固定插槽内，固定座上穿设有穿过于插块的固定插栓。安装结构简单，维护方便。

11、作为优化，所述顶紧伸缩装置上还安装有力反馈控制装置和用于检测所述推杆受到的反作用力大小的反馈力检测装置，反馈力检测装置与力反馈装置电连接，力反馈控制装置能够根据所述推杆受到的反作用力大小进而控制所述推杆的伸缩量。操作者能够通过对力反馈控制装置进行设置顶紧装置与接触面之间的交互力大小，根据作用力与反作用力相对的原理，这个交互力大小也就是推杆的推力大小。通过设置交互力的大小，在反馈力检测装置检测到推杆受到的反作用力大小后，根据预设的交互力值进行对比。当推杆还为接触到接触面时，推杆没有受到反作用力；当推杆开始接触到接触面后，随着推杆的持续前伸，推杆受到的反作用力逐渐增大，当这个反作用力大小小于预设交互力值时，会继续控制推杆前伸，只有在这个反作用力大小与预设交互力值相等时，顶紧伸缩装置才会停止运行。另外在出现反作用力大小大于预设交互力值时，还能够控制推杆回缩，进而能够实现顶紧装置的自适应顶紧操作。

12、作为优化，所述顶紧伸缩装置为气动缸、液压缸或电推缸中任意一种，当所述顶紧伸缩装置为气动缸或液压缸时，所述反馈力检测装置能够通过检测气动缸内的空气压力或液压缸内的液体压力计算得到所述推杆受到的反作用力大小。根据“负载决定压力”为基本准则，气压缸或液压缸中的压力值为p=f/a，其中f为抵紧块与接触端面之间的交互力，a为气压缸或液压缸的缸径，其a值恒定，那么压力p则仅受交互力f的限制，因此在液压缸或液压缸作业顶紧伸缩装置时，通过检测以及控制气压缸或液压缸无杆腔的压力即可。

13、作为优化，所述顶紧伸缩装置为气动缸、液压缸或电推缸中任意一种，当所述顶紧伸缩装置为气动缸或液压缸时，所述顶紧伸缩装置上安装有用于控制气动缸内的最大空气压力或液压缸内的最大液体压力的溢流阀。当推杆抵接在接触面并且顶紧伸缩装置持续工作的时候，其内部的气压或者液压就会持续增大，进而推杆与接触面的交互力也在增大，当气压或液压达到溢流阀的阈值后，空气或液体就会外泄，也就是使推杆与接触面的交互力保持一个恒定，实现交互力大小的控制。

14、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明能够在钻机动力装置悬挂在空中的情况下，显著提高钻机在隧道施工中的稳定性，这有助于防止由于地质条件、施工环境等因素引起的钻机晃动和不稳定，提高了施工的安全性和可靠性；

15、通过设置平行四边形机构相关的装置，能够在不同的隧道断面作业时进行灵活调整，这种自适应性有助于适应复杂的隧道断面结构，提高了钻机在施工过程中的适应能力；

16、另外本发明相对于现有技术，在只有一个驱动装置的情况下，不仅减轻了钻机的整体负担，还提高了机械设备的机动性和操作性，使得钻机能够在有限的空间内更加灵活地操作，这对于隧道等狭小工作环境下的施工尤为重要。