[科普中国]-喷射混凝土机械手

喷射混凝土机械手是为减轻喷射混凝土作业的劳动强度、改善工作条件而设计、制造的代替人工喷射混凝土的施工机械。一般由喷头、臂及回转或翻转机构、大臂的起落机械等组成。具有能使喷嘴前后俯仰、左右摆动或画圈，臂杆可伸缩、升降和旋转等功能，以满足喷射混凝土的施工要求。

简介喷射混凝土机械手是代替人工对混凝土喷射机的喷嘴进行远距离控制的装置。一般由带有伸缩机构、起落机构、回转及翻转机构的操作臂和喷嘴等部分组成。液压传动或机械传动，部分带有独立行走机构。用于实现喷射作业机械化。以提高喷射质量和效率，并改善工人的劳动条件。喷射机械手湿喷混凝土工作原理是将水泥、骨料、水和外加剂等按施工配合比搅拌均匀后，利用混凝土运输罐车运送至喷射地点并加入喷射机，通过喷射机泵将混凝土泵送至喷头处，与电脑全自动配比掺量控制的速凝剂混合，再用高压空气进行喷射1。

研究现状人们环保意识的增加、以及对工作环境的要求，国内外对混凝土喷射机械手的研究越来越关注。湿喷机械手已经应用于各种领域的工程建设中，国内外对其研究现状主要集中地表现为以下几方面：

一、混凝土喷射机械手结构不断更新，向系列化、配套化、标准化的方向发展，国内外相继研制的转子式混凝土喷射机，结构紧凑，体积小，重量轻，综合性能好，已在各类工程中广泛采用。

二、新型外加剂与喷射水泥的开发，改善了喷射混凝土的性能，提高了生产效率。国外都在加强对速凝剂和混凝土添加设备的研究。

三、随着材料行业的发展，对混凝土喷射机械手的材料研究也越来越受到研究者的重视。如何制造出强度、刚度满足要求，重量轻的混凝土喷射机械手是每个研究者关心的问题。

四、现有的混凝土喷射机械手体积都比较庞大，对空间的要求有所限制，因此国内外都在研究体积小、功能多满足多场合作业需要。

五、现有的混凝土喷射机械手自动化程度偏低，大部分还是需要人工操纵，因此国内外都在研究自动化程度较高的喷射机械手，例如研究具有自动冲洗功能的机械手

及远程操纵的机械手，以改善人的工作环境和劳动强度。

六、现有的混凝土喷射机械手，都是现场输送混凝土，如何进行长距离输送混凝土，使喷射自动化程度高也是研究的重点。

七、随着计算机技术的普及、机电液一体化技术的发展，对混凝土喷射机械手的研究越来越注重智能化的研究以及机械的自检功能的研究。

结构喷射混凝土机械手主要有行走系统、操控系统、液压系统、动力系统、混凝土泵送系统、润滑系统、工作装置等。混凝土喷射机械手可以分为上部的工作装置及下部的底盘构成，下部底盘主要用于安装电机、液压油箱、光缆线圈、操控室、水箱、油箱、液压管路、速凝剂箱、料斗等装置。混凝土喷射机器手应有八个自由度：腰部转动、大臂俯仰、小臂俯仰、大臂伸缩、水平臂伸缩、水平臂摆动、手腕转动、枪杆姿态调整等。喷射机械手在整个作业过程中喷枪与受喷面垂直且和最佳距离。喷射机械手工作装置可根据现场需要安装在不同的底盘上。混凝土喷射机械手工作原理：当需要对围岩和边坡等进行初期支护时，混凝土喷射机械手小臂折叠，喷头部位顺着小臂喷嘴朝内，整个工作装置处于运输状态，整机开到指定位置停下，支腿伸出，工作装置准备打开。到达最佳喷射位置后，支腿伸出整机停靠稳定，回转装置使整个工作装置打开成可以谨慎驾驶状态。大臂俯仰机构由主副油缸驱动完成俯仰定位，伸缩油缸伸缩距离由受喷面距离决定，以辅助小臂完成最佳喷射位置初步定位。大臂动作完成后，小臂开始动作。小臂打开，小臂托架俯仰实现小臂部分的俯仰，小臂伸缩油缸伸缩距离由喷嘴距离受喷面距离决定。最佳的喷射角度、距离由喷头部制动定位系统实现，其中根据时下最主流方式超声定位实现喷嘴的最佳喷射定位。喷众的作业场所，除地下洞室、高层建筑基坑等因用途不同而开挖的形状不同外，各种铁路公路隧道、地铁、矿山巷道、水利和水电的涵洞等，开挖后的断面轮廓形状基本形状都为半圆拱、或为圆弧拱、还有三心拱等等。根据喷工艺，最基本的原则有两条，一是保持喷枪与施工面垂直，二是保持喷枪口与施工面距离在米左右，即是最佳工艺原则2。

本词条内容贡献者为:

杨晓红 - 副教授 - 西南大学