一种强可控性隧道挖掘机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种强可控性隧道挖掘机，包括机体、第一驱动臂、第二驱动臂、挖掘斗、液压杆和滚轮?履带，所述机体、第一驱动臂、第二驱动臂和挖掘斗依次相连，滚轮?履带安装在机体下方，用于驱动机体运动；液压杆用于驱动所述第一驱动臂和第二驱动臂动作；该隧道挖掘机结构简单，能精准控制驱动臂动作，尤其适用于隧道作业，且具有散热条件良好，运行周期长，检修方便等优点。
【专利说明】
一种强可控性隧道挖掘机
技术领域
[0001 ]本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种强可控性隧道挖掘机。
【背景技术】
[0002]隧道施工，是施工工程中的一个重要分支。在隧道施工中，土矿的挖掘是一道重要的作业工序，挖掘的速度、质量都直接影响了隧道施工的进程和质量。
[0003]在现代的隧道施工中，往往不仅要求挖掘的速度要快，而且也通常要求挖掘的精准度要足够高，这一来可以使施工效果可控性更高，二来也有一定的节能效果。
[0004]铁磁性晶体在外加磁场的激励下，其长度和体积均会发生变化，当外加磁场激励去除后，其尺寸又恢复到原来的现象，称为磁致伸缩效应。超磁致伸缩栗是利用超磁致伸缩材料在外加磁场中可以发生伸缩变形的机理，使栗腔容积产生变化，形成液体的单向流动和栗送作用，其具有流量控制精确，体积小，结构简单等优点。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明提供一种强可控性隧道挖掘机。
[0006]本发明的目的采用以下技术方案来实现:
[0007]—种强可控性隧道挖掘机，其特征是，包括机体、第一驱动臂、第二驱动臂、挖掘斗、液压杆和滚轮-履带，所述机体、第一驱动臂、第二驱动臂和挖掘斗依次相连，滚轮-履带安装在机体下方，用于驱动机体运动;液压杆用于驱动所述第一驱动臂和第二驱动臂动作；所述挖掘斗上设置有重量感应器，用于感应挖掘斗内物料的重量;所述机体可水平旋转，其上设置有用于检测旋转角度的角度感应器。
[0008]优选地，所述第一驱动臂和第二驱动臂上均设置有位移感应器，用于感应第一驱动臂和第二驱动臂的位置。
[0009]优选地，上述重量感应器、角度感应器和位置感应器将检测到的数据传送到车体的控制器上，并且与设定的各个阈值做比较，如果超过报警值则发动蜂鸣器报警，如果超过保护值则强制停止挖掘机工作。
[0010]优选地，所述液压杆由超磁致伸缩栗供油驱动，所述超磁致伸缩栗整体竖直安装，包括栗体、超磁致伸缩棒、输出轴、活塞组件、单向阀组件、加压件、端盖、驱动线圈、间接冷却系统和应急冷却系统，栗体包括内栗体和外栗体，内栗体和外栗体之间形成环形的冷却腔;驱动线圈容纳于内栗体的内腔中，超磁致伸缩棒安装在驱动线圈的中轴线上;输出轴的下端与超磁致伸缩棒的上端相连，输出轴和栗体均由高磁导率的软磁材料制成，且超磁致伸缩棒的长度与驱动线圈的长度相等;超磁致伸缩棒为圆棒状，其制作材料包括稀土金属镇、镝和过渡族金属铁；
[0011]所述外栗体向上延伸形成扣合体，输出轴的下部水平固接有承接件，承接件和部分输出轴容纳于扣合体内，扣合体的壁体上以中轴线为中心对称设置有2个扣合槽，每个扣合槽包括竖直布置的滑动槽、多个固定槽和多个水平布置的连接槽，所述滑动槽、连接槽和固定槽依次连通;所述加压件通过弹簧与承接件相连，用于对超磁致伸缩棒施加预压力，所述弹簧套装在输出轴上;所述加压件的边沿上以中轴线为中心对称设置有2个与所述扣合槽配合使用的卡合部，其形状和大小与固定槽的形状和大小相匹配，当卡合部卡合在不同水平位置的固定槽时，超磁致伸缩棒获得不同等级的预压力;施加预压力时将加压件下压，卡合部进入滑动槽中，水平转动加压件使得卡合部进入连接槽，当到达固定槽的对应位置时松开加压件，卡合部在弹簧力的作用下卡合在固定槽中；
[0012]所述活塞组件包括固定体和活塞，输出轴穿过固定体与活塞固接，活塞底部设置有一由弹性薄膜材料制作的隔膜，其通过螺钉固定在固定体上，隔膜将活塞、栗腔与外界完全隔开，同时用于超磁致伸缩棒收缩时增强活塞的回复力；
[0013]所述单向阀组件包括进口单向阀和出口单向阀，两者按相反的方向安装在阀体上，阀片为悬臂梁式，通过阀片的弯曲和回复来实现阀口的开合，阀片的悬臂端与进口或出口紧密接触;所述阀片采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，经过三个小时保温的时效处理，并采用自然空气冷却的方式冷却;所述超磁致伸缩棒在变化的磁场中产生伸缩变形，带动活塞做直线往复运动，活塞运动导致栗腔容积变化，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动;单向阀的进出口、隔膜的圆周上均采用O形橡胶密封圈进行填充密封；
[0014]优选地，所述间接冷却系统包括管式冷却器、小型冷却风机、冷却入口和冷却出口，内栗体由导热较好的软磁材料制成，冷却入口设置在外栗体的上部，冷却出口设置在外栗体的下部;所述管式冷却器集成在外栗体的外表面上，冷却入口直接与管式冷却器相连，冷却出口通过小型冷却风机与所述管式冷却器相连，管式冷却器中的蛇形冷却管内通入冷却水;在超磁致伸缩栗运行过程中，当检测到内栗体内腔的空气温度值高于设定值Tl时，小型冷却风机自动启动，内栗体内腔的热量通过内栗体的壁体导出至冷却腔，同时冷却腔内的热空气在小型冷却风机的带动下进行循环冷却，从而降低驱动线圈的温度;所述小型冷却风机的功率为170w，所述超磁致伸缩棒长度为150mm，驱动电流大小为4A，频率为1HZ;
[0015]优选地，所述应急冷却系统包括应急冷却入口、应急冷却腔和2个应急冷却出口，2个所述应急冷却出口设置在栗体下方的底座中，应急冷却入口设置在内栗体的上部;所述应急冷却出口和应急冷却入口内填充有低熔点物质，其熔化温度T2> Tl，该低熔点物质中还掺入了的与所述栗体材料相同的软磁材料;所述应急冷却出口的截面为倒梯形状，应急冷却入口的截面设置成由左至右渐缩的梯形状;所述应急冷却出口与设置在其下方的应急通风腔相连通，应急通风腔的下表面为斜面，其一端与小型冷却风机的入口管道相连通，另一端与排蜡口连通；当内栗体内腔的空气温度大于Τ2时石蜡开始熔化，应急冷却出口和入口因石蜡的熔化被打开，内腔的热空气在小型冷却风机的带动下直接进行循环冷却;应急冷却出口中融化后的石蜡落入应急通风腔内，并沿着斜面落入排蜡口 ；所述排蜡口的末端设置有密闭件，密闭件通过螺栓固定在底座的底部，当需要排蜡时，松开螺栓取下密闭件将石蜡排出；所述栗体和底座均由上下两部分扣合而成，用于操作人员将栗体和底座拆卸下来重新填充石蜡，并清理掉应冷却腔和应急通风腔中残留的石蜡。
[0016]优选地，所述内栗体的外表面上还设置有多个向外凸起的换热件，所述换热件整体呈圆台状，每个换热件的侧面上设置有多个螺旋凸起，相邻两个螺旋凸起的螺旋方向相反。
[0017]本隧道挖掘机的有益效果为:(1)该隧道挖掘机结构简单，能精准控制驱动臂动作，尤其适用于隧道作业，且具有散热条件良好，运行周期长，检修方便等优点；(2)设计了一种新的预压力施加机制，这种施加预压力方式通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化;同时通过这种分等级的预压力施加方式，操作人员能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置，可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级，而且预压力机构为输出轴和活塞组件提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件的直线往复运动，最终形成良好的栗作用；(3)设计了独特的间接冷却系统，能有效防止冷却水漏入内栗体的内腔，防止驱动线圈短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料，并采用了独特的换热件来加强冷却效果；
(4)配套设计了应急冷却系统，在遇到较极端的高温情况下，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统；(5)设计了新的动静结合的栗密封装置，在活塞底部加装了弹性薄膜材料制作的隔膜，并且在单向阀的进出口位置、隔膜的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果，也可以增强活塞的回复力；(6)设计了适用的单向阀构件，阀片采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
【附图说明】
[0018]利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0019]图1是本隧道挖掘机的整体结构示意图；
[0020]图2是超磁致伸缩栗的整体结构示意图；
[0021 ]图3是扣合体的正视图；
[0022]图4是扣合体的俯视图；
[0023]图5是加压件的仰视图；
[0024]图6是单向阀的结构示意图；
[0025]图7是底座的仰视图；
[0026]图8是单向阀组件中阀体的俯视图；
[0027]图9是换热件的结构示意图。
[0028]附图标记:机体-1;第一驱动臂-2;超磁致伸缩栗-3;挖掘斗-4;滚轮-履带-5;超磁致伸缩棒-6;输出轴-7;活塞组件-8;单向阀组件-9;加压件-10;端盖-11;驱动线圈-12;内栗体-13;外栗体-14;冷却腔-15;扣合体-16;滑动槽-17;连接槽-18;固定槽-19;弹簧-20;承接件-21;卡合部-22;活塞-23;固定体-24;隔膜-25;阀片-26;管式冷却器-27;小型冷却风机-28 ；冷却入口 -29 ；冷却出口 -30;底座-31 ；应急冷却出口 -32;应急冷却入口 -33 ；应急通风腔-34；排蜡口-35;密闭件-36;进口单向阀-37;出口单向阀-38；阀体-39 ；换热件-40 ；螺旋凸起-41;第二驱动臂-42;液压杆-43。
【具体实施方式】
[0029]结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0030]实施例1:
[0031]如图1所示的一种强可控性隧道挖掘机，包括机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42、挖掘斗4、液压杆43和滚轮-履带5，机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42和挖掘斗4依次相连，滚轮-履带5安装在机体I下方，用于驱动机体I运动，液压杆43用于驱动第一驱动臂2和第二驱动臂42动作。液压杆43由超磁致伸缩栗3供油驱动。所述挖掘斗4上设置有重量感应器，用于感应挖掘斗4内物料的重量;所述机体I可水平旋转，其上设置有用于检测旋转角度的角度感应器。所述第一驱动臂2和第二驱动臂3上均设置有位移感应器，用于感应第一驱动臂2和第二驱动臂3的位置。上述重量感应器、角度感应器和位置感应器将检测到的数据传送到车体I的控制器上，并且与设定的各个阈值做比较，如果超过报警值则发动蜂鸣器报警，如果超过保护值则强制停止挖掘机工作。
[0032]如图2所示，超磁致伸缩栗3整体竖直安装，包括栗体、超磁致伸缩棒6、输出轴7、活塞组件8、单向阀组件9、加压件10、端盖11、驱动线圈12、间接冷却系统、应急冷却系统。栗体包括内栗体13和外栗体14，内栗体13和外栗体14之间形成环形的冷却腔15。驱动线圈12设置在内栗体13内的内腔中，超磁致伸缩棒6安装在驱动线圈12的中轴线上，输出轴7的下端与超磁致伸缩棒6的上端相连。输出轴7和栗体由高磁导率的软磁材料制成，为了保证尽可能地提高施加于超磁致伸缩棒6上的磁场强度并节约材料，超磁致伸缩棒6的长度设置为与驱动线圈12的长度相同。超磁致伸缩棒6为圆棒状，主要成分为稀土金属镇、镝和过渡族金属铁等。
[0033]如图3-4所示，外栗体14向上延伸形成扣合体16，输出轴7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分输出轴7容纳于扣合体16内。如图3-4所示，扣合体16的壁体上以中轴线为中心对称设置有2个扣合槽，每个扣合槽包括竖直布置的滑动槽17、多个固定槽19和多个水平布置的连接槽18，滑动槽17、连接槽18和固定槽19依次连通。当卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19时，超磁致伸缩棒6将获得不同等级的预压力。如图1和5所示，加压件10通过弹簧20与承接件21相连，对超磁致伸缩棒6施加预压力，弹簧20套装在输出轴7上。预压力的施加可以显著影响磁致伸缩效应。对于给定的磁场强度，施加一个最优的预压力载荷，可以极大地提高磁致伸缩材料的应变:施加一个预压力，将使材料内部的磁畴转向与预压力垂直的方向，材料在轴向上发生收缩。磁场强度沿轴向施加时，磁畴发生旋转，方向与磁场强度方向一致，从而产生了更大的变形，也即更大的应变。加压件10的边沿上以中轴线为中心对称设置有2个与扣合槽配合使用的卡合部22，其形状和大小与固定槽19相对应，当施加预压力时，将加压件10下压，卡合部22进入滑动槽17中，然后水平转动加压件10使得卡合部22进入连接槽18，当到达固定槽19的对应位置时松开加压件10，卡合部22在弹簧力的作用下卡合在固定槽19中。这种施加预压力方式的优点是:
[0034](I)通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；(2)发明人经研究发现，对于一个已经设计生产完成的超磁致伸缩栗来说，预压力对不同电流下的输出流量的影响曲线并不是线性的，有的情况下甚至并不是连续的，且不同的电流和频率范围下总是有一个较优甚至是最优的对应预压力，因此对于并不熟知这种特性的普通操作人员来说，每次都要寻找合适的预压力对应的位置是一件很麻烦的事，通过这种分等级的预压力施加方式，能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置。例如，当输入电流为6A，频率为1HZ时，所需的预压力为15MPa左右，当改变输入电流的条件时，操作人员可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级。开发人员可以将经过试验得出的每个等级预压力对应的参数范围标注在扣合体16的表面以方便操作人员使用。具体的级数可以根据实际情况通过实验得到。(3)同时，预压力机构为输出轴7和活塞组件8提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件8的直线往复运动，最终形成良好的栗作用。
[0035]活塞组件8包括固定体24和活塞23，输出轴7穿过固定体24与活塞23固接，活塞23底部设置有一由弹性薄膜材料制作的隔膜25，其通过螺钉固定在固定体24上，隔膜25将活塞23、栗腔与外界完全隔开，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料弹性较好，在超磁致伸缩棒6收缩时，也可以增强活塞的回复力。除了使用增加隔膜25的方式进行密封，为了达到更好的密封效果，在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封。
[0036]如图6和8所示，单向阀组件9包括进口单向阀37和出口单向阀38，两者按相反的方向安装在阀体39上，阀片26为悬臂梁式，依靠阀片26的弯曲和回复来实现阀口的开合。阀片26可以按照实际的使用要求设计成各种形状，其安装时，阀片26的悬臂端均是与进出口紧密接触，以保证能快速开启和关闭。单向阀组件9工作时，当阀片26两侧的压力差达到阀片26的开启压力时，阀片26受到力的作用，发生弯曲偏转，从而实现单向阀组件的开关。阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能。超磁致伸缩栗3的工作机理可概括如下:超磁致伸缩材料在变化的磁场中，会产生伸缩变形，进而带动活塞做直线往复运动。活塞运动导致栗腔容积变化，使栗腔和外界产生压力差，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0037]现在回到图1，当超磁致伸缩栗3工作在大电流、高负载或者外界温度本身比较高的情况下，驱动线圈12容易发生过热，由于驱动线圈12和超磁致伸缩棒6之间的距离较小，驱动线圈12过热会使得超磁致伸缩棒6变形，进而导致输出流量变化较大，甚至发生断流的情况，因此还设置有间接冷却系统，其包括管式冷却器27、小型冷却风机28、冷却入口 29和冷却出口 30，同时将栗体设计为内栗体13和外栗体14的形式，内栗体13由导热较好的软磁材料制成，冷却入口29设置在外栗体14的上部，在外栗体14的下部设置有冷却出□ 30，管式冷却器27集成在外栗体14的外表面上，冷却入口 29直接与管式冷却器27相连，冷却出口 30通过小型冷却风机28与管式冷却器27相连，管式冷却器27中的蛇形冷却管内通入冷却水。在超磁致伸缩栗3运行过程中，如果检测到内栗体13内腔的空气温度值高于设定值Tl，小型冷却风机28自动启动，内栗体13内腔的热量通过内栗体13的壁体导出至冷却腔14，同时冷却腔15内的热空气在小型冷却风机28的带动下循环冷却，从而降低驱动线圈12的温度。这种间接冷却的好处是，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料。小型冷却风机28的功率为170w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为4A，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了20%。
[0038]在栗体的下方设置有底座31，底座31中设置有两个应急冷却出口32，在内栗体13的上部设置有应急冷却入口 33。应急冷却出口 32和应急冷却入口 33内填充有低熔点物质，例如石蜡，其熔化温度T2>T1，可根据实际需要配置不同熔点的物质，该低熔点物质中还掺入了适量的与栗体材料相同的软磁材料。应急冷却出口 32的截面设置成倒梯形状，应急冷却入口 33的截面设置成由左至右渐缩的梯形状，可有效防止石蜡未融化即掉落，且能保证石蜡熔化时能顺利沿着设计的方向掉落。应急冷却出口 32与设置在其下方的应急通风腔34相连通，应急通风腔34的下表面为斜面，其一端与小型冷却风机28的入口管道相连通，另一端与排蜡口35连通。当内栗体13内腔的空气温度大于Τ2时，通过报警装置(图中未示出)发出报警，同时石蜡开始熔化，应急冷却出口 32中融化后的石蜡落入应急通风腔34内，并顺着斜面落入排蜡口 35，此时应急冷却出口 32和入口 33因石蜡的熔化而被打开，由于Τ2大于Tl，此时小型冷却风机28已经运行，内腔的热空气在小型冷却风机28的带动下直接进行循环冷却。这种应急冷却结构的优点是:不直接使用冷却水，避免了漏水导致驱动线圈12短路的风险;在遇到较极端的高温情况下(比如负载、电流摆动大)，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统。
[0039]排蜡口35的末端通过密闭件36密闭，密闭件36通过螺栓固定在底座31的底部。当需要排蜡时，松开螺栓取下密闭件36将石蜡排出。如图7所示，栗体和底座31均由上下两部分扣合而成，在栗停运时间段内(必要时也可以在线运行操作)，操作人员可以将栗体和底座31拆卸下来重新填充石蜡，并清理掉应冷却腔15和应急通风腔34中残留的石蜡。应急冷却入口 33熔化后流入冷却腔15中的石蜡只能在栗体拆卸后才能清理，但是考虑到石蜡熔化并非经常性事件而且冷却腔15的容积要比应急通风腔34的容积大得多，实际运行中并不影响栗的正常运行。
[0040]优选地，如图9所示，内栗体13的外表面上还设置有多个向外凸起的换热件40，换热件40整体呈圆台状，每个换热件40的侧面上设置有多个螺旋凸起41，相邻两个螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一个正旋，后一个反旋，。。。这种特殊设计的换热件40能有效增加空气与内栗体13表面的湍流作用，以增加换热效率。
[0041]在此实施例的隧道挖掘机中，(I)结构简单，能精准控制驱动臂动作，尤其适用于隧道作业，且具有散热条件良好，运行周期长，检修方便等优点；(2)设计了一种新的预压力施加机制，这种施加预压力方式通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；同时通过这种分等级的预压力施加方式，操作人员能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置，可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级，而且预压力机构为输出轴和活塞组件提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件的直线往复运动，最终形成良好的栗作用；(3)设计了独特的间接冷却系统，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料，并采用了独特的换热件40来加强冷却效果;小型冷却风机28的功率为170w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为4Α，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了20%; (4)配套设计了应急冷却系统，在遇到较极端的高温情况下，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统；(5)设计了新的动静结合的栗密封装置，在活塞23底部加装了弹性薄膜材料制作的隔膜25，并且在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果，也可以增强活塞的回复力；(6)设计了适用的单向阀构件，阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0042]实施例2:
[0043]如图1所示的一种强可控性隧道挖掘机，包括机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42、挖掘斗4、液压杆43和滚轮-履带5，机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42和挖掘斗4依次相连，滚轮-履带5安装在机体I下方，用于驱动机体I运动，液压杆43用于驱动第一驱动臂2和第二驱动臂42动作。液压杆43由超磁致伸缩栗3供油驱动。所述挖掘斗4上设置有重量感应器，用于感应挖掘斗4内物料的重量;所述机体I可水平旋转，其上设置有用于检测旋转角度的角度感应器。所述第一驱动臂2和第二驱动臂3上均设置有位移感应器，用于感应第一驱动臂2和第二驱动臂3的位置。上述重量感应器、角度感应器和位置感应器将检测到的数据传送到车体I的控制器上，并且与设定的各个阈值做比较，如果超过报警值则发动蜂鸣器报警，如果超过保护值则强制停止挖掘机工作。
[0044]如图2所示，超磁致伸缩栗3整体竖直安装，包括栗体、超磁致伸缩棒6、输出轴7、活塞组件8、单向阀组件9、加压件10、端盖11、驱动线圈12、间接冷却系统、应急冷却系统。栗体包括内栗体13和外栗体14，内栗体13和外栗体14之间形成环形的冷却腔15。驱动线圈12设置在内栗体13内的内腔中，超磁致伸缩棒6安装在驱动线圈12的中轴线上，输出轴7的下端与超磁致伸缩棒6的上端相连。输出轴7和栗体由高磁导率的软磁材料制成，为了保证尽可能地提高施加于超磁致伸缩棒6上的磁场强度并节约材料，超磁致伸缩棒6的长度设置为与驱动线圈12的长度相同。超磁致伸缩棒6为圆棒状，主要成分为稀土金属镇、镝和过渡族金属铁等。
[0045]如图3-4所示，外栗体14向上延伸形成扣合体16，输出轴7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分输出轴7容纳于扣合体16内。如图3-4所示，扣合体16的壁体上以中轴线为中心对称设置有2个扣合槽，每个扣合槽包括竖直布置的滑动槽17、多个固定槽19和多个水平布置的连接槽18，滑动槽17、连接槽18和固定槽19依次连通。当卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19时，超磁致伸缩棒6将获得不同等级的预压力。如图1和5所示，加压件10通过弹簧20与承接件21相连，对超磁致伸缩棒6施加预压力，弹簧20套装在输出轴7上。预压力的施加可以显著影响磁致伸缩效应。对于给定的磁场强度，施加一个最优的预压力载荷，可以极大地提高磁致伸缩材料的应变:施加一个预压力，将使材料内部的磁畴转向与预压力垂直的方向，材料在轴向上发生收缩。磁场强度沿轴向施加时，磁畴发生旋转，方向与磁场强度方向一致，从而产生了更大的变形，也即更大的应变。加压件10的边沿上以中轴线为中心对称设置有2个与扣合槽配合使用的卡合部22，其形状和大小与固定槽19相对应，当施加预压力时，将加压件10下压，卡合部22进入滑动槽17中，然后水平转动加压件10使得卡合部22进入连接槽18，当到达固定槽19的对应位置时松开加压件10，卡合部22在弹簧力的作用下卡合在固定槽19中。这种施加预压力方式的优点是:
[0046](I)通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；(2)发明人经研究发现，对于一个已经设计生产完成的超磁致伸缩栗来说，预压力对不同电流下的输出流量的影响曲线并不是线性的，有的情况下甚至并不是连续的，且不同的电流和频率范围下总是有一个较优甚至是最优的对应预压力，因此对于并不熟知这种特性的普通操作人员来说，每次都要寻找合适的预压力对应的位置是一件很麻烦的事，通过这种分等级的预压力施加方式，能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置。例如，当输入电流为6A，频率为1HZ时，所需的预压力为15MPa左右，当改变输入电流的条件时，操作人员可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级。开发人员可以将经过试验得出的每个等级预压力对应的参数范围标注在扣合体16的表面以方便操作人员使用。具体的级数可以根据实际情况通过实验得到。(3)同时，预压力机构为输出轴7和活塞组件8提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件8的直线往复运动，最终形成良好的栗作用。
[0047]活塞组件8包括固定体24和活塞23，输出轴7穿过固定体24与活塞23固接，活塞23底部设置有一由弹性薄膜材料制作的隔膜25，其通过螺钉固定在固定体24上，隔膜25将活塞23、栗腔与外界完全隔开，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料弹性较好，在超磁致伸缩棒6收缩时，也可以增强活塞的回复力。除了使用增加隔膜25的方式进行密封，为了达到更好的密封效果，在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封。
[0048]如图6和8所示，单向阀组件9包括进口单向阀37和出口单向阀38，两者按相反的方向安装在阀体39上，阀片26为悬臂梁式，依靠阀片26的弯曲和回复来实现阀口的开合。阀片26可以按照实际的使用要求设计成各种形状，其安装时，阀片26的悬臂端均是与进出口紧密接触，以保证能快速开启和关闭。单向阀组件9工作时，当阀片26两侧的压力差达到阀片26的开启压力时，阀片26受到力的作用，发生弯曲偏转，从而实现单向阀组件的开关。阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能。超磁致伸缩栗3的工作机理可概括如下:超磁致伸缩材料在变化的磁场中，会产生伸缩变形，进而带动活塞做直线往复运动。活塞运动导致栗腔容积变化，使栗腔和外界产生压力差，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0049]现在回到图1，当超磁致伸缩栗3工作在大电流、高负载或者外界温度本身比较高的情况下，驱动线圈12容易发生过热，由于驱动线圈12和超磁致伸缩棒6之间的距离较小，驱动线圈12过热会使得超磁致伸缩棒6变形，进而导致输出流量变化较大，甚至发生断流的情况，因此还设置有间接冷却系统，其包括管式冷却器27、小型冷却风机28、冷却入口 29和冷却出口 30，同时将栗体设计为内栗体13和外栗体14的形式，内栗体13由导热较好的软磁材料制成，冷却入口29设置在外栗体14的上部，在外栗体14的下部设置有冷却出□ 30，管式冷却器27集成在外栗体14的外表面上，冷却入口 29直接与管式冷却器27相连，冷却出口 30通过小型冷却风机28与管式冷却器27相连，管式冷却器27中的蛇形冷却管内通入冷却水。在超磁致伸缩栗3运行过程中，如果检测到内栗体13内腔的空气温度值高于设定值Tl，小型冷却风机28自动启动，内栗体13内腔的热量通过内栗体13的壁体导出至冷却腔14，同时冷却腔15内的热空气在小型冷却风机28的带动下循环冷却，从而降低驱动线圈12的温度。这种间接冷却的好处是，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料。小型冷却风机28的功率为190w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为6A，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了25%。
[0050]在栗体的下方设置有底座31，底座31中设置有两个应急冷却出口32，在内栗体13的上部设置有应急冷却入口 33。应急冷却出口 32和应急冷却入口 33内填充有低熔点物质，例如石蜡，其熔化温度T2>T1，可根据实际需要配置不同熔点的物质，该低熔点物质中还掺入了适量的与栗体材料相同的软磁材料。应急冷却出口 32的截面设置成倒梯形状，应急冷却入口 33的截面设置成由左至右渐缩的梯形状，可有效防止石蜡未融化即掉落，且能保证石蜡熔化时能顺利沿着设计的方向掉落。应急冷却出口 32与设置在其下方的应急通风腔34相连通，应急通风腔34的下表面为斜面，其一端与小型冷却风机28的入口管道相连通，另一端与排蜡口35连通。当内栗体13内腔的空气温度大于Τ2时，通过报警装置(图中未示出)发出报警，同时石蜡开始熔化，应急冷却出口 32中融化后的石蜡落入应急通风腔34内，并顺着斜面落入排蜡口 35，此时应急冷却出口 32和入口 33因石蜡的熔化而被打开，由于Τ2大于Tl，此时小型冷却风机28已经运行，内腔的热空气在小型冷却风机28的带动下直接进行循环冷却。这种应急冷却结构的优点是:不直接使用冷却水，避免了漏水导致驱动线圈12短路的风险;在遇到较极端的高温情况下(比如负载、电流摆动大)，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统。
[0051]排蜡口35的末端通过密闭件36密闭，密闭件36通过螺栓固定在底座31的底部。当需要排蜡时，松开螺栓取下密闭件36将石蜡排出。如图7所示，栗体和底座31均由上下两部分扣合而成，在栗停运时间段内(必要时也可以在线运行操作)，操作人员可以将栗体和底座31拆卸下来重新填充石蜡，并清理掉应冷却腔15和应急通风腔34中残留的石蜡。应急冷却入口 33熔化后流入冷却腔15中的石蜡只能在栗体拆卸后才能清理，但是考虑到石蜡熔化并非经常性事件而且冷却腔15的容积要比应急通风腔34的容积大得多，实际运行中并不影响栗的正常运行。
[0052]优选地，如图9所示，内栗体13的外表面上还设置有多个向外凸起的换热件40，换热件40整体呈圆台状，每个换热件40的侧面上设置有多个螺旋凸起41，相邻两个螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一个正旋，后一个反旋，。。。。这种特殊设计的换热件40能有效增加空气与内栗体13表面的湍流作用，以增加换热效率。
[0053]在此实施例的隧道挖掘机中，(I)结构简单，能精准控制驱动臂动作，尤其适用于隧道作业，且具有散热条件良好，运行周期长，检修方便等优点；(2)设计了一种新的预压力施加机制，这种施加预压力方式通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；同时通过这种分等级的预压力施加方式，操作人员能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置，可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级，而且预压力机构为输出轴和活塞组件提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件的直线往复运动，最终形成良好的栗作用；(3)设计了独特的间接冷却系统，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料，并采用了独特的换热件40来加强冷却效果;小型冷却风机28的功率为190w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为6A，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了25%; (4)配套设计了应急冷却系统，在遇到较极端的高温情况下，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统；(5)设计了新的动静结合的栗密封装置，在活塞23底部加装了弹性薄膜材料制作的隔膜25，并且在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果，也可以增强活塞的回复力；(6)设计了适用的单向阀构件，阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0054]实施例3:
[0055]如图1所示的一种强可控性隧道挖掘机，包括机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42、挖掘斗4、液压杆43和滚轮-履带5，机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42和挖掘斗4依次相连，滚轮-履带5安装在机体I下方，用于驱动机体I运动，液压杆43用于驱动第一驱动臂2和第二驱动臂42动作。液压杆43由超磁致伸缩栗3供油驱动。所述挖掘斗4上设置有重量感应器，用于感应挖掘斗4内物料的重量;所述机体I可水平旋转，其上设置有用于检测旋转角度的角度感应器。所述第一驱动臂2和第二驱动臂3上均设置有位移感应器，用于感应第一驱动臂2和第二驱动臂3的位置。上述重量感应器、角度感应器和位置感应器将检测到的数据传送到车体I的控制器上，并且与设定的各个阈值做比较，如果超过报警值则发动蜂鸣器报警，如果超过保护值则强制停止挖掘机工作。
[0056]如图2所示，超磁致伸缩栗3整体竖直安装，包括栗体、超磁致伸缩棒6、输出轴7、活塞组件8、单向阀组件9、加压件10、端盖11、驱动线圈12、间接冷却系统、应急冷却系统。栗体包括内栗体13和外栗体14，内栗体13和外栗体14之间形成环形的冷却腔15。驱动线圈12设置在内栗体13内的内腔中，超磁致伸缩棒6安装在驱动线圈12的中轴线上，输出轴7的下端与超磁致伸缩棒6的上端相连。输出轴7和栗体由高磁导率的软磁材料制成，为了保证尽可能地提高施加于超磁致伸缩棒6上的磁场强度并节约材料，超磁致伸缩棒6的长度设置为与驱动线圈12的长度相同。超磁致伸缩棒6为圆棒状，主要成分为稀土金属镇、镝和过渡族金属铁等。
[0057]如图3-4所示，外栗体14向上延伸形成扣合体16，输出轴7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分输出轴7容纳于扣合体16内。如图3-4所示，扣合体16的壁体上以中轴线为中心对称设置有2个扣合槽，每个扣合槽包括竖直布置的滑动槽17、多个固定槽19和多个水平布置的连接槽18，滑动槽17、连接槽18和固定槽19依次连通。当卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19时，超磁致伸缩棒6将获得不同等级的预压力。如图1和5所示，加压件10通过弹簧20与承接件21相连，对超磁致伸缩棒6施加预压力，弹簧20套装在输出轴7上。预压力的施加可以显著影响磁致伸缩效应。对于给定的磁场强度，施加一个最优的预压力载荷，可以极大地提高磁致伸缩材料的应变:施加一个预压力，将使材料内部的磁畴转向与预压力垂直的方向，材料在轴向上发生收缩。磁场强度沿轴向施加时，磁畴发生旋转，方向与磁场强度方向一致，从而产生了更大的变形，也即更大的应变。加压件10的边沿上以中轴线为中心对称设置有2个与扣合槽配合使用的卡合部22，其形状和大小与固定槽19相对应，当施加预压力时，将加压件10下压，卡合部22进入滑动槽17中，然后水平转动加压件10使得卡合部22进入连接槽18，当到达固定槽19的对应位置时松开加压件10，卡合部22在弹簧力的作用下卡合在固定槽19中。这种施加预压力方式的优点是:
[0058](I)通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；(2)发明人经研究发现，对于一个已经设计生产完成的超磁致伸缩栗来说，预压力对不同电流下的输出流量的影响曲线并不是线性的，有的情况下甚至并不是连续的，且不同的电流和频率范围下总是有一个较优甚至是最优的对应预压力，因此对于并不熟知这种特性的普通操作人员来说，每次都要寻找合适的预压力对应的位置是一件很麻烦的事，通过这种分等级的预压力施加方式，能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置。例如，当输入电流为6A，频率为1HZ时，所需的预压力为15MPa左右，当改变输入电流的条件时，操作人员可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级。开发人员可以将经过试验得出的每个等级预压力对应的参数范围标注在扣合体16的表面以方便操作人员使用。具体的级数可以根据实际情况通过实验得到。(3)同时，预压力机构为输出轴7和活塞组件8提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件8的直线往复运动，最终形成良好的栗作用。
[0059]活塞组件8包括固定体24和活塞23，输出轴7穿过固定体24与活塞23固接，活塞23底部设置有一由弹性薄膜材料制作的隔膜25，其通过螺钉固定在固定体24上，隔膜25将活塞23、栗腔与外界完全隔开，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料弹性较好，在超磁致伸缩棒6收缩时，也可以增强活塞的回复力。除了使用增加隔膜25的方式进行密封，为了达到更好的密封效果，在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封。
[0060]如图6和8所示，单向阀组件9包括进口单向阀37和出口单向阀38，两者按相反的方向安装在阀体39上，阀片26为悬臂梁式，依靠阀片26的弯曲和回复来实现阀口的开合。阀片26可以按照实际的使用要求设计成各种形状，其安装时，阀片26的悬臂端均是与进出口紧密接触，以保证能快速开启和关闭。单向阀组件9工作时，当阀片26两侧的压力差达到阀片26的开启压力时，阀片26受到力的作用，发生弯曲偏转，从而实现单向阀组件的开关。阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能。超磁致伸缩栗3的工作机理可概括如下:超磁致伸缩材料在变化的磁场中，会产生伸缩变形，进而带动活塞做直线往复运动。活塞运动导致栗腔容积变化，使栗腔和外界产生压力差，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0061]现在回到图1，当超磁致伸缩栗3工作在大电流、高负载或者外界温度本身比较高的情况下，驱动线圈12容易发生过热，由于驱动线圈12和超磁致伸缩棒6之间的距离较小，驱动线圈12过热会使得超磁致伸缩棒6变形，进而导致输出流量变化较大，甚至发生断流的情况，因此还设置有间接冷却系统，其包括管式冷却器27、小型冷却风机28、冷却入口 29和冷却出口 30，同时将栗体设计为内栗体13和外栗体14的形式，内栗体13由导热较好的软磁材料制成，冷却入口29设置在外栗体14的上部，在外栗体14的下部设置有冷却出□ 30，管式冷却器27集成在外栗体14的外表面上，冷却入口 29直接与管式冷却器27相连，冷却出口 30通过小型冷却风机28与管式冷却器27相连，管式冷却器27中的蛇形冷却管内通入冷却水。在超磁致伸缩栗3运行过程中，如果检测到内栗体13内腔的空气温度值高于设定值Tl，小型冷却风机28自动启动，内栗体13内腔的热量通过内栗体13的壁体导出至冷却腔14，同时冷却腔15内的热空气在小型冷却风机28的带动下循环冷却，从而降低驱动线圈12的温度。这种间接冷却的好处是，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料。小型冷却风机28的功率为210w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为8A，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了30%。
[0062]在栗体的下方设置有底座31，底座31中设置有两个应急冷却出口32，在内栗体13的上部设置有应急冷却入口 33。应急冷却出口 32和应急冷却入口 33内填充有低熔点物质，例如石蜡，其熔化温度T2>T1，可根据实际需要配置不同熔点的物质，该低熔点物质中还掺入了适量的与栗体材料相同的软磁材料。应急冷却出口 32的截面设置成倒梯形状，应急冷却入口 33的截面设置成由左至右渐缩的梯形状，可有效防止石蜡未融化即掉落，且能保证石蜡熔化时能顺利沿着设计的方向掉落。应急冷却出口 32与设置在其下方的应急通风腔34相连通，应急通风腔34的下表面为斜面，其一端与小型冷却风机28的入口管道相连通，另一端与排蜡口35连通。当内栗体13内腔的空气温度大于Τ2时，通过报警装置(图中未示出)发出报警，同时石蜡开始熔化，应急冷却出口 32中融化后的石蜡落入应急通风腔34内，并顺着斜面落入排蜡口 35，此时应急冷却出口 32和入口 33因石蜡的熔化而被打开，由于Τ2大于Tl，此时小型冷却风机28已经运行，内腔的热空气在小型冷却风机28的带动下直接进行循环冷却。这种应急冷却结构的优点是:不直接使用冷却水，避免了漏水导致驱动线圈12短路的风险;在遇到较极端的高温情况下(比如负载、电流摆动大)，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统。
[0063]排蜡口35的末端通过密闭件36密闭，密闭件36通过螺栓固定在底座31的底部。当需要排蜡时，松开螺栓取下密闭件36将石蜡排出。如图7所示，栗体和底座31均由上下两部分扣合而成，在栗停运时间段内(必要时也可以在线运行操作)，操作人员可以将栗体和底座31拆卸下来重新填充石蜡，并清理掉应冷却腔15和应急通风腔34中残留的石蜡。应急冷却入口 33熔化后流入冷却腔15中的石蜡只能在栗体拆卸后才能清理，但是考虑到石蜡熔化并非经常性事件而且冷却腔15的容积要比应急通风腔34的容积大得多，实际运行中并不影响栗的正常运行。
[0064]优选地，如图9所示，内栗体13的外表面上还设置有多个向外凸起的换热件40，换热件40整体呈圆台状，每个换热件40的侧面上设置有多个螺旋凸起41，相邻两个螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一个正旋，后一个反旋，。。。。这种特殊设计的换热件40能有效增加空气与内栗体13表面的湍流作用，以增加换热效率。
[0065]在此实施例的隧道挖掘机中，(I)结构简单，能精准控制驱动臂动作，尤其适用于隧道作业，且具有散热条件良好，运行周期长，检修方便等优点；(2)设计了一种新的预压力施加机制，这种施加预压力方式通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；同时通过这种分等级的预压力施加方式，操作人员能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置，可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级，而且预压力机构为输出轴和活塞组件提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件的直线往复运动，最终形成良好的栗作用；(3)设计了独特的间接冷却系统，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料，并采用了独特的换热件40来加强冷却效果;小型冷却风机28的功率为210w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为8A，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了30%; (4)配套设计了应急冷却系统，在遇到较极端的高温情况下，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统；(5)设计了新的动静结合的栗密封装置，在活塞23底部加装了弹性薄膜材料制作的隔膜25，并且在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果，也可以增强活塞的回复力；(6)设计了适用的单向阀构件，阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0066]实施例4:
[0067]如图1所示的一种强可控性隧道挖掘机，包括机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42、挖掘斗4、液压杆43和滚轮-履带5，机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42和挖掘斗4依次相连，滚轮-履带5安装在机体I下方，用于驱动机体I运动，液压杆43用于驱动第一驱动臂2和第二驱动臂42动作。液压杆43由超磁致伸缩栗3供油驱动。所述挖掘斗4上设置有重量感应器，用于感应挖掘斗4内物料的重量;所述机体I可水平旋转，其上设置有用于检测旋转角度的角度感应器。所述第一驱动臂2和第二驱动臂3上均设置有位移感应器，用于感应第一驱动臂2和第二驱动臂3的位置。上述重量感应器、角度感应器和位置感应器将检测到的数据传送到车体I的控制器上，并且与设定的各个阈值做比较，如果超过报警值则发动蜂鸣器报警，如果超过保护值则强制停止挖掘机工作。
[0068]如图2所示，超磁致伸缩栗3整体竖直安装，包括栗体、超磁致伸缩棒6、输出轴7、活塞组件8、单向阀组件9、加压件10、端盖11、驱动线圈12、间接冷却系统、应急冷却系统。栗体包括内栗体13和外栗体14，内栗体13和外栗体14之间形成环形的冷却腔15。驱动线圈12设置在内栗体13内的内腔中，超磁致伸缩棒6安装在驱动线圈12的中轴线上，输出轴7的下端与超磁致伸缩棒6的上端相连。输出轴7和栗体由高磁导率的软磁材料制成，为了保证尽可能地提高施加于超磁致伸缩棒6上的磁场强度并节约材料，超磁致伸缩棒6的长度设置为与驱动线圈12的长度相同。超磁致伸缩棒6为圆棒状，主要成分为稀土金属镇、镝和过渡族金属铁等。
[0069]如图3-4所示，外栗体14向上延伸形成扣合体16，输出轴7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分输出轴7容纳于扣合体16内。如图3-4所示，扣合体16的壁体上以中轴线为中心对称设置有2个扣合槽，每个扣合槽包括竖直布置的滑动槽17、多个固定槽19和多个水平布置的连接槽18，滑动槽17、连接槽18和固定槽19依次连通。当卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19时，超磁致伸缩棒6将获得不同等级的预压力。如图1和5所示，加压件10通过弹簧20与承接件21相连，对超磁致伸缩棒6施加预压力，弹簧20套装在输出轴7上。预压力的施加可以显著影响磁致伸缩效应。对于给定的磁场强度，施加一个最优的预压力载荷，可以极大地提高磁致伸缩材料的应变:施加一个预压力，将使材料内部的磁畴转向与预压力垂直的方向，材料在轴向上发生收缩。磁场强度沿轴向施加时，磁畴发生旋转，方向与磁场强度方向一致，从而产生了更大的变形，也即更大的应变。加压件10的边沿上以中轴线为中心对称设置有2个与扣合槽配合使用的卡合部22，其形状和大小与固定槽19相对应，当施加预压力时，将加压件10下压，卡合部22进入滑动槽17中，然后水平转动加压件10使得卡合部22进入连接槽18，当到达固定槽19的对应位置时松开加压件10，卡合部22在弹簧力的作用下卡合在固定槽19中。这种施加预压力方式的优点是:
[0070](I)通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；(2)发明人经研究发现，对于一个已经设计生产完成的超磁致伸缩栗来说，预压力对不同电流下的输出流量的影响曲线并不是线性的，有的情况下甚至并不是连续的，且不同的电流和频率范围下总是有一个较优甚至是最优的对应预压力，因此对于并不熟知这种特性的普通操作人员来说，每次都要寻找合适的预压力对应的位置是一件很麻烦的事，通过这种分等级的预压力施加方式，能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置。例如，当输入电流为6A，频率为1HZ时，所需的预压力为15MPa左右，当改变输入电流的条件时，操作人员可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级。开发人员可以将经过试验得出的每个等级预压力对应的参数范围标注在扣合体16的表面以方便操作人员使用。具体的级数可以根据实际情况通过实验得到。(3)同时，预压力机构为输出轴7和活塞组件8提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件8的直线往复运动，最终形成良好的栗作用。
[0071]活塞组件8包括固定体24和活塞23，输出轴7穿过固定体24与活塞23固接，活塞23底部设置有一由弹性薄膜材料制作的隔膜25，其通过螺钉固定在固定体24上，隔膜25将活塞23、栗腔与外界完全隔开，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料弹性较好，在超磁致伸缩棒6收缩时，也可以增强活塞的回复力。除了使用增加隔膜25的方式进行密封，为了达到更好的密封效果，在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封。
[0072]如图6和8所示，单向阀组件9包括进口单向阀37和出口单向阀38，两者按相反的方向安装在阀体39上，阀片26为悬臂梁式，依靠阀片26的弯曲和回复来实现阀口的开合。阀片26可以按照实际的使用要求设计成各种形状，其安装时，阀片26的悬臂端均是与进出口紧密接触，以保证能快速开启和关闭。单向阀组件9工作时，当阀片26两侧的压力差达到阀片26的开启压力时，阀片26受到力的作用，发生弯曲偏转，从而实现单向阀组件的开关。阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能。超磁致伸缩栗3的工作机理可概括如下:超磁致伸缩材料在变化的磁场中，会产生伸缩变形，进而带动活塞做直线往复运动。活塞运动导致栗腔容积变化，使栗腔和外界产生压力差，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0073]现在回到图1，当超磁致伸缩栗3工作在大电流、高负载或者外界温度本身比较高的情况下，驱动线圈12容易发生过热，由于驱动线圈12和超磁致伸缩棒6之间的距离较小，驱动线圈12过热会使得超磁致伸缩棒6变形，进而导致输出流量变化较大，甚至发生断流的情况，因此还设置有间接冷却系统，其包括管式冷却器27、小型冷却风机28、冷却入口 29和冷却出口 30，同时将栗体设计为内栗体13和外栗体14的形式，内栗体13由导热较好的软磁材料制成，冷却入口29设置在外栗体14的上部，在外栗体14的下部设置有冷却出□ 30，管式冷却器27集成在外栗体14的外表面上，冷却入口 29直接与管式冷却器27相连，冷却出口 30通过小型冷却风机28与管式冷却器27相连，管式冷却器27中的蛇形冷却管内通入冷却水。在超磁致伸缩栗3运行过程中，如果检测到内栗体13内腔的空气温度值高于设定值Tl，小型冷却风机28自动启动，内栗体13内腔的热量通过内栗体13的壁体导出至冷却腔14，同时冷却腔15内的热空气在小型冷却风机28的带动下循环冷却，从而降低驱动线圈12的温度。这种间接冷却的好处是，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料。小型冷却风机28的功率为230w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为9A，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了35%。
[0074]在栗体的下方设置有底座31，底座31中设置有两个应急冷却出口32，在内栗体13的上部设置有应急冷却入口 33。应急冷却出口 32和应急冷却入口 33内填充有低熔点物质，例如石蜡，其熔化温度T2>T1，可根据实际需要配置不同熔点的物质，该低熔点物质中还掺入了适量的与栗体材料相同的软磁材料。应急冷却出口 32的截面设置成倒梯形状，应急冷却入口 33的截面设置成由左至右渐缩的梯形状，可有效防止石蜡未融化即掉落，且能保证石蜡熔化时能顺利沿着设计的方向掉落。应急冷却出口 32与设置在其下方的应急通风腔34相连通，应急通风腔34的下表面为斜面，其一端与小型冷却风机28的入口管道相连通，另一端与排蜡口35连通。当内栗体13内腔的空气温度大于Τ2时，通过报警装置(图中未示出)发出报警，同时石蜡开始熔化，应急冷却出口 32中融化后的石蜡落入应急通风腔34内，并顺着斜面落入排蜡口 35，此时应急冷却出口 32和入口 33因石蜡的熔化而被打开，由于Τ2大于Tl，此时小型冷却风机28已经运行，内腔的热空气在小型冷却风机28的带动下直接进行循环冷却。这种应急冷却结构的优点是:不直接使用冷却水，避免了漏水导致驱动线圈12短路的风险;在遇到较极端的高温情况下(比如负载、电流摆动大)，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统。
[0075]排蜡口35的末端通过密闭件36密闭，密闭件36通过螺栓固定在底座31的底部。当需要排蜡时，松开螺栓取下密闭件36将石蜡排出。如图7所示，栗体和底座31均由上下两部分扣合而成，在栗停运时间段内(必要时也可以在线运行操作)，操作人员可以将栗体和底座31拆卸下来重新填充石蜡，并清理掉应冷却腔15和应急通风腔34中残留的石蜡。应急冷却入口 33熔化后流入冷却腔15中的石蜡只能在栗体拆卸后才能清理，但是考虑到石蜡熔化并非经常性事件而且冷却腔15的容积要比应急通风腔34的容积大得多，实际运行中并不影响栗的正常运行。
[0076]优选地，如图9所示，内栗体13的外表面上还设置有多个向外凸起的换热件40，换热件40整体呈圆台状，每个换热件40的侧面上设置有多个螺旋凸起41，相邻两个螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一个正旋，后一个反旋，。。。。这种特殊设计的换热件40能有效增加空气与内栗体13表面的湍流作用，以增加换热效率。
[0077]在此实施例的隧道挖掘机中，(I)结构简单，能精准控制驱动臂动作，尤其适用于隧道作业，且具有散热条件良好，运行周期长，检修方便等优点；(2)设计了一种新的预压力施加机制，这种施加预压力方式通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；同时通过这种分等级的预压力施加方式，操作人员能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置，可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级，而且预压力机构为输出轴和活塞组件提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件的直线往复运动，最终形成良好的栗作用；(3)设计了独特的间接冷却系统，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料，并采用了独特的换热件40来加强冷却效果;小型冷却风机28的功率为230w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为9A，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了35%; (4)配套设计了应急冷却系统，在遇到较极端的高温情况下，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统；(5)设计了新的动静结合的栗密封装置，在活塞23底部加装了弹性薄膜材料制作的隔膜25，并且在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果，也可以增强活塞的回复力；(6)设计了适用的单向阀构件，阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0078]实施例5:
[0079]如图1所示的一种强可控性隧道挖掘机，包括机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42、挖掘斗4、液压杆43和滚轮-履带5，机体1、第一驱动臂2、第二驱动臂42和挖掘斗4依次相连，滚轮-履带5安装在机体I下方，用于驱动机体I运动，液压杆43用于驱动第一驱动臂2和第二驱动臂42动作。液压杆43由超磁致伸缩栗3供油驱动。所述挖掘斗4上设置有重量感应器，用于感应挖掘斗4内物料的重量;所述机体I可水平旋转，其上设置有用于检测旋转角度的角度感应器。所述第一驱动臂2和第二驱动臂3上均设置有位移感应器，用于感应第一驱动臂2和第二驱动臂3的位置。上述重量感应器、角度感应器和位置感应器将检测到的数据传送到车体I的控制器上，并且与设定的各个阈值做比较，如果超过报警值则发动蜂鸣器报警，如果超过保护值则强制停止挖掘机工作。
[0080]如图2所示，超磁致伸缩栗3整体竖直安装，包括栗体、超磁致伸缩棒6、输出轴7、活塞组件8、单向阀组件9、加压件10、端盖11、驱动线圈12、间接冷却系统、应急冷却系统。栗体包括内栗体13和外栗体14，内栗体13和外栗体14之间形成环形的冷却腔15。驱动线圈12设置在内栗体13内的内腔中，超磁致伸缩棒6安装在驱动线圈12的中轴线上，输出轴7的下端与超磁致伸缩棒6的上端相连。输出轴7和栗体由高磁导率的软磁材料制成，为了保证尽可能地提高施加于超磁致伸缩棒6上的磁场强度并节约材料，超磁致伸缩棒6的长度设置为与驱动线圈12的长度相同。超磁致伸缩棒6为圆棒状，主要成分为稀土金属镇、镝和过渡族金属铁等。
[0081]如图3-4所示，外栗体14向上延伸形成扣合体16，输出轴7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分输出轴7容纳于扣合体16内。如图3-4所示，扣合体16的壁体上以中轴线为中心对称设置有2个扣合槽，每个扣合槽包括竖直布置的滑动槽17、多个固定槽19和多个水平布置的连接槽18，滑动槽17、连接槽18和固定槽19依次连通。当卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19时，超磁致伸缩棒6将获得不同等级的预压力。如图1和5所示，加压件10通过弹簧20与承接件21相连，对超磁致伸缩棒6施加预压力，弹簧20套装在输出轴7上。预压力的施加可以显著影响磁致伸缩效应。对于给定的磁场强度，施加一个最优的预压力载荷，可以极大地提高磁致伸缩材料的应变:施加一个预压力，将使材料内部的磁畴转向与预压力垂直的方向，材料在轴向上发生收缩。磁场强度沿轴向施加时，磁畴发生旋转，方向与磁场强度方向一致，从而产生了更大的变形，也即更大的应变。加压件10的边沿上以中轴线为中心对称设置有2个与扣合槽配合使用的卡合部22，其形状和大小与固定槽19相对应，当施加预压力时，将加压件10下压，卡合部22进入滑动槽17中，然后水平转动加压件10使得卡合部22进入连接槽18，当到达固定槽19的对应位置时松开加压件10，卡合部22在弹簧力的作用下卡合在固定槽19中。这种施加预压力方式的优点是:
[0082](I)通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；(2)发明人经研究发现，对于一个已经设计生产完成的超磁致伸缩栗来说，预压力对不同电流下的输出流量的影响曲线并不是线性的，有的情况下甚至并不是连续的，且不同的电流和频率范围下总是有一个较优甚至是最优的对应预压力，因此对于并不熟知这种特性的普通操作人员来说，每次都要寻找合适的预压力对应的位置是一件很麻烦的事，通过这种分等级的预压力施加方式，能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置。例如，当输入电流为6A，频率为1HZ时，所需的预压力为15MPa左右，当改变输入电流的条件时，操作人员可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级。开发人员可以将经过试验得出的每个等级预压力对应的参数范围标注在扣合体16的表面以方便操作人员使用。具体的级数可以根据实际情况通过实验得到。(3)同时，预压力机构为输出轴7和活塞组件8提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件8的直线往复运动，最终形成良好的栗作用。
[0083]活塞组件8包括固定体24和活塞23，输出轴7穿过固定体24与活塞23固接，活塞23底部设置有一由弹性薄膜材料制作的隔膜25，其通过螺钉固定在固定体24上，隔膜25将活塞23、栗腔与外界完全隔开，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料弹性较好，在超磁致伸缩棒6收缩时，也可以增强活塞的回复力。除了使用增加隔膜25的方式进行密封，为了达到更好的密封效果，在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封。
[0084]如图6和8所示，单向阀组件9包括进口单向阀37和出口单向阀38，两者按相反的方向安装在阀体39上，阀片26为悬臂梁式，依靠阀片26的弯曲和回复来实现阀口的开合。阀片26可以按照实际的使用要求设计成各种形状，其安装时，阀片26的悬臂端均是与进出口紧密接触，以保证能快速开启和关闭。单向阀组件9工作时，当阀片26两侧的压力差达到阀片26的开启压力时，阀片26受到力的作用，发生弯曲偏转，从而实现单向阀组件的开关。阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能。超磁致伸缩栗3的工作机理可概括如下:超磁致伸缩材料在变化的磁场中，会产生伸缩变形，进而带动活塞做直线往复运动。活塞运动导致栗腔容积变化，使栗腔和外界产生压力差，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0085]现在回到图1，当超磁致伸缩栗3工作在大电流、高负载或者外界温度本身比较高的情况下，驱动线圈12容易发生过热，由于驱动线圈12和超磁致伸缩棒6之间的距离较小，驱动线圈12过热会使得超磁致伸缩棒6变形，进而导致输出流量变化较大，甚至发生断流的情况，因此还设置有间接冷却系统，其包括管式冷却器27、小型冷却风机28、冷却入口 29和冷却出口 30，同时将栗体设计为内栗体13和外栗体14的形式，内栗体13由导热较好的软磁材料制成，冷却入口29设置在外栗体14的上部，在外栗体14的下部设置有冷却出□ 30，管式冷却器27集成在外栗体14的外表面上，冷却入口 29直接与管式冷却器27相连，冷却出口 30通过小型冷却风机28与管式冷却器27相连，管式冷却器27中的蛇形冷却管内通入冷却水。在超磁致伸缩栗3运行过程中，如果检测到内栗体13内腔的空气温度值高于设定值Tl，小型冷却风机28自动启动，内栗体13内腔的热量通过内栗体13的壁体导出至冷却腔14，同时冷却腔15内的热空气在小型冷却风机28的带动下循环冷却，从而降低驱动线圈12的温度。这种间接冷却的好处是，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料。小型冷却风机28的功率为250w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为10A，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了40%。
[0086]在栗体的下方设置有底座31，底座31中设置有两个应急冷却出口32，在内栗体13的上部设置有应急冷却入口 33。应急冷却出口 32和应急冷却入口 33内填充有低熔点物质，例如石蜡，其熔化温度T2>T1，可根据实际需要配置不同熔点的物质，该低熔点物质中还掺入了适量的与栗体材料相同的软磁材料。应急冷却出口 32的截面设置成倒梯形状，应急冷却入口 33的截面设置成由左至右渐缩的梯形状，可有效防止石蜡未融化即掉落，且能保证石蜡熔化时能顺利沿着设计的方向掉落。应急冷却出口 32与设置在其下方的应急通风腔34相连通，应急通风腔34的下表面为斜面，其一端与小型冷却风机28的入口管道相连通，另一端与排蜡口35连通。当内栗体13内腔的空气温度大于Τ2时，通过报警装置(图中未示出)发出报警，同时石蜡开始熔化，应急冷却出口 32中融化后的石蜡落入应急通风腔34内，并顺着斜面落入排蜡口 35，此时应急冷却出口 32和入口 33因石蜡的熔化而被打开，由于Τ2大于Tl，此时小型冷却风机28已经运行，内腔的热空气在小型冷却风机28的带动下直接进行循环冷却。这种应急冷却结构的优点是:不直接使用冷却水，避免了漏水导致驱动线圈12短路的风险;在遇到较极端的高温情况下(比如负载、电流摆动大)，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统。
[0087]排蜡口35的末端通过密闭件36密闭，密闭件36通过螺栓固定在底座31的底部。当需要排蜡时，松开螺栓取下密闭件36将石蜡排出。如图7所示，栗体和底座31均由上下两部分扣合而成，在栗停运时间段内(必要时也可以在线运行操作)，操作人员可以将栗体和底座31拆卸下来重新填充石蜡，并清理掉应冷却腔15和应急通风腔34中残留的石蜡。应急冷却入口 33熔化后流入冷却腔15中的石蜡只能在栗体拆卸后才能清理，但是考虑到石蜡熔化并非经常性事件而且冷却腔15的容积要比应急通风腔34的容积大得多，实际运行中并不影响栗的正常运行。
[0088]优选地，如图9所示，内栗体13的外表面上还设置有多个向外凸起的换热件40，换热件40整体呈圆台状，每个换热件40的侧面上设置有多个螺旋凸起41，相邻两个螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一个正旋，后一个反旋，。。。。这种特殊设计的换热件40能有效增加空气与内栗体13表面的湍流作用，以增加换热效率。
[0089]在此实施例的隧道挖掘机中，(I)结构简单，能精准控制驱动臂动作，尤其适用于隧道作业，且具有散热条件良好，运行周期长，检修方便等优点；(2)设计了一种新的预压力施加机制，这种施加预压力方式通过扣合槽的设计进一步降低了栗系统的集成重量，有利于轻量化；同时通过这种分等级的预压力施加方式，操作人员能够更方便快捷地找到自己所需预压力对应的位置，可以方便地根据具体的电流大小和频率大小来改变卡合的位置以改变预压力的等级，而且预压力机构为输出轴和活塞组件提供了可靠的回复力，以更好地实现活塞组件的直线往复运动，最终形成良好的栗作用；(3)设计了独特的间接冷却系统，能有效防止冷却水漏入内栗体13的内腔，防止驱动线圈12短路，同时栗体设计成中空的形式也能有效减轻栗的重量，节省软磁材料，并采用了独特的换热件40来加强冷却效果;小型冷却风机28的功率为250w，超磁致伸缩棒6长度为150mm，驱动电流大小为10A，频率为1HZ时，超磁致伸缩栗3的安全运行周期较未改造前增长了40%; (4)配套设计了应急冷却系统，在遇到较极端的高温情况下，石蜡才会融化从而启动应急冷却系统，正常情况下内腔是一个封闭的空间，较好地较小了漏磁(特别是在石蜡中掺入一定的软磁材料时)，同时结构简单成本较低，无需使用复杂且成本较高的电控式冷却系统；(5)设计了新的动静结合的栗密封装置，在活塞23底部加装了弹性薄膜材料制作的隔膜25，并且在单向阀的进出口位置、隔膜25的圆周上又采用O形橡胶密封圈进行填充密封，这种整体式密封方式可以达到非常好的密封效果，也可以增强活塞的回复力；(6)设计了适用的单向阀构件，阀片26采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，且经过三个小时保温的时效处理，采用自然空气冷却的方式，极大地提高了其弹性性能，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动。
[0090]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
【主权项】
1.一种强可控性隧道挖掘机，其特征是，包括机体、第一驱动臂、第二驱动臂、挖掘斗、液压杆和滚轮-履带，所述机体、第一驱动臂、第二驱动臂和挖掘斗依次相连，滚轮-履带安装在机体下方，用于驱动机体运动，液压杆用于驱动所述第一驱动臂和第二驱动臂动作;所述挖掘斗上设置有重量感应器，用于感应挖掘斗内物料的重量;所述机体可水平旋转，其上设置有用于检测旋转角度的角度感应器。2.根据权利要求1所述的一种强可控性隧道挖掘机，其特征是，所述第一驱动臂和第二驱动臂上均设置有位移感应器，用于感应第一驱动臂和第二驱动臂的位置。3.根据权利要求2所述的一种强可控性隧道挖掘机，其特征是，上述重量感应器、角度感应器和位置感应器将检测到的数据传送到车体的控制器上，并且与设定的各个阈值做比较，如果超过报警值则发动蜂鸣器报警，如果超过保护值则强制停止挖掘机工作。4.根据权利要求3所述的一种强可控性隧道挖掘机，其特征是，所述液压杆由超磁致伸缩栗供油驱动，所述超磁致伸缩栗整体竖直安装，其包括栗体、超磁致伸缩棒、输出轴、活塞组件、单向阀组件、加压件、端盖、驱动线圈、间接冷却系统和应急冷却系统，栗体包括内栗体和外栗体，内栗体和外栗体之间形成环形的冷却腔;驱动线圈容纳于所述内栗体的内腔中，超磁致伸缩棒安装在所述驱动线圈的中轴线上;输出轴的下端与超磁致伸缩棒的上端相连，输出轴和栗体均由高磁导率的软磁材料制成，且超磁致伸缩棒的长度与驱动线圈的长度相等;超磁致伸缩棒为圆棒状，其制作材料包括稀土金属镇、镝和过渡族金属铁； 所述外栗体向上延伸形成扣合体，输出轴的下部水平固接有承接件，承接件和部分输出轴容纳于扣合体内，扣合体的壁体上以中轴线为中心对称设置有2个扣合槽，每个扣合槽包括竖直布置的滑动槽、多个固定槽和多个水平布置的连接槽，所述滑动槽、连接槽和固定槽依次连通;所述加压件通过弹簧与承接件相连，用于对超磁致伸缩棒施加预压力，所述弹簧套装在输出轴上;所述加压件的边沿上以中轴线为中心对称设置有2个与所述扣合槽配合使用的卡合部，其形状和大小与固定槽的形状和大小相匹配，当卡合部卡合在不同水平位置的固定槽时，超磁致伸缩棒获得不同等级的预压力;施加预压力时将加压件下压，卡合部进入滑动槽中，水平转动加压件使得卡合部进入连接槽，当到达固定槽的对应位置时松开加压件，卡合部在弹簧力的作用下卡合在所述固定槽中； 所述活塞组件包括固定体和活塞，输出轴穿过固定体与活塞固接，活塞底部设置有一由弹性薄膜材料制作的隔膜，其通过螺钉固定在固定体上，隔膜将活塞、栗腔与外界完全隔开，同时用于超磁致伸缩棒收缩时增强活塞的回复力； 所述单向阀组件包括进口单向阀和出口单向阀，两者按相反的方向安装在阀体上，阀片为悬臂梁式，通过阀片的弯曲和回复来实现阀口的开合，阀片的悬臂端与进口或出口紧密接触;所述阀片采用弹黃钢片和铍青铜作为制作材料，经过三个小时保温的时效处理，并采用自然空气冷却的方式冷却;所述超磁致伸缩棒在变化的磁场中产生伸缩变形，带动活塞做直线往复运动，活塞运动导致栗腔容积变化，两个单向阀在交变的压力差驱动下，交替打开和关闭，起到了整流作用，最终实现液体介质的单向连续流动;单向阀的进出口、隔膜的圆周上均采用O形橡胶密封圈进行填充密封。5.根据权利要求4所述的一种强可控性隧道挖掘机，其特征是，所述间接冷却系统包括管式冷却器、小型冷却风机、冷却入口和冷却出口，内栗体由导热的软磁材料制成，冷却入口设置在外栗体的上部，冷却出口设置在外栗体的下部;所述管式冷却器集成在外栗体的外表面上，冷却入口直接与管式冷却器相连，冷却出口通过小型冷却风机与所述管式冷却器相连，管式冷却器中的蛇形冷却管内通入冷却水;在超磁致伸缩栗运行过程中，当检测到内栗体内腔的空气温度值高于设定值Tl时，小型冷却风机自动启动，内栗体内腔的热量通过内栗体的壁体导出至冷却腔，同时冷却腔内的热空气在小型冷却风机的带动下进行循环冷却，从而降低驱动线圈的温度;所述小型冷却风机的功率为170W，所述超磁致伸缩棒长度为150mm，驱动电流大小为4A，频率为1HZ。6.根据权利要求5所述的一种强可控性隧道挖掘机，其特征是，所述应急冷却系统包括应急冷却入口、应急冷却腔和2个应急冷却出口，2个所述应急冷却出口设置在栗体下方的底座中，应急冷却入口设置在内栗体的上部;所述应急冷却出口和应急冷却入口内填充有低熔点物质，其熔化温度T2>T1，该低熔点物质中还掺入了的与所述栗体材料相同的软磁材料;所述应急冷却出口的截面为倒梯形状，应急冷却入口的截面设置成由左至右渐缩的梯形状;所述应急冷却出口与设置在其下方的应急通风腔相连通，应急通风腔的下表面为斜面，其一端与小型冷却风机的入口管道相连通，另一端与排蜡口连通;当内栗体内腔的空气温度大于Τ2时石蜡开始熔化，应急冷却出口和入口因石蜡的熔化被打开，内腔的热空气在小型冷却风机的带动下直接进行循环冷却;应急冷却出口中融化后的石蜡落入应急通风腔内，并沿着斜面落入排蜡口 ；所述排蜡口的末端设置有密闭件，密闭件通过螺栓固定在底座的底部，当需要排蜡时，松开螺栓取下密闭件将石蜡排出；所述栗体和底座均由上下两部分扣合而成，用于操作人员将栗体和底座拆卸下来重新填充石蜡，并清理掉应冷却腔和应急通风腔中残留的石蜡。7.根据权利要求6所述的一种强可控性隧道挖掘机，其特征是，所述内栗体的外表面上还设置有多个向外凸起的换热件，所述换热件整体呈圆台状，每个换热件的侧面上设置有多个螺旋凸起，相邻两个螺旋凸起的螺旋方向相反。
【文档编号】E21D9/10GK105822317SQ201610402185
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】董超超
【申请人】董超超