CN101323272A - 隧道大口径钢管运送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种隧道大口径钢管运送装置，属于运载长形货物并有自卸功能的车身结构。其驱动部分的直流电机、减速器、离合器和传动变向器安装在车架后部。其行走部分的主动行走轮安装在车架后半部，从动行走轮安装在车架前端部。其转向部分安装在车架前端部。其载荷部分的前、后两个托管架及卸载部分的前、后两个液压油缸，分别安装在从动行走轮、主动行走轮正上方。其直流电源安装在车架中部。其电控部分的电控箱安装在车架后端部，操控箱由操作人员手持。该装置专用于铺设大口径钢管道时向隧道内运管，并能自动卸管、布管。自动化工效高，无轨运行，转向可调，安全可靠，无噪音，易通过隧道弯曲段。是管道施工自主创新机电一体化隧道运管设备。
Description
(一)技术领域
本发明涉及到用于运输特殊物体的无轨车辆，例如用于载运长形货物并有自卸功能的车身结构。具体而言是一种隧道大口径钢管运送装置。
(二)背景技术
我国西气东输和川气东输天然气管道铺设工程，其口径之大、距离之长、施工难度之高，都是国内管道工程建设史无前例的。钢管直径都在1米以上，距离长达几千公里，尤其是中西部地区，千山万壑，重峦叠峰，地形地貌非常复杂，施工难度可想而知。设计要求，输气管道途径山岭地段一律开挖隧道，隧道内设置管墩，管道固定于管墩上。大口径钢管在山地拉运，比较困难，而要把钢管运送进狭窄的隧道，并且把一根根几吨重的钢管分布到管墩上，更加困难。一般可采用两种技术方案，即轨道车运管或钢轮车运管。轨道车运管，优点是轻快，功效高；缺点是需要铺设和拆卸轨道，要用较多时间和设备，并要求有较大的隧道空间，在隧道的弯曲部位因钢管较长，运管车被限制在轨道上无法调整，有时钢管会两端碰壁。钢轮车运管，优点是无轨，省时，灵活，长钢管容易通过弯曲的隧道；缺点是噪音较大，尤其是隧道内产生的噪音，更令人难以忍受。上述两种运管方式都只能运管，不能自动卸管、布管，仍需要有卸管吊装设备配合，而在狭窄的隧道空间吊管、布管也非常困难。专利文献中有一篇弱相关对比文件，名称为“隧道运管车”，专利号200420061303.6。其优点是将钢轮改换为胶轮，克服了噪音的缺点，并且无轨灵活易调整过弯道；但其缺点是运管车由人工牵引，转向也全靠人工控制，劳动强度大，不够安全，仍然不能自动卸管、布管，只能运送小口径钢管。
(三)发明内容
本发明的目的就在于自主创新，研制一种与众不同的隧道大口径钢管运送装置，克服已有技术的上述所有缺点，为管道工程施工提供种高效、灵活、安全，能自动行走，自动卸管、布管的隧道内运管专用装置。
上述目的是由下述技术方案实现的：
隧道大口径钢管运送装置包括车体结构和电动控制两大部分。车体结构由车架、驱动部分、行走部分、转向部分、载荷部分、卸载部分和车载电源组成。电控部分由电控箱和操控箱组成。其特征是驱动部分由直流电动机、联轴器、减速器、离合器、传动变向器、主动链轮、从动链轮和链条组成。直流电动机安装在车架最后端托板上，直流电动机前方依次安装联轴器、减速器、离合器、和传动变向器。主动链轮安装在传动变向器的输出轴上，从动链轮安装在主动行走轮轴上，链条安装在主动链轮和从动链轮上。行走部分由主动行走轮轴、主动行走轮、从动行走轮轴和从动行走轮组成。主动行走轮轴横向安装在后托管架的箱形支座，两个主动行走轮安装在主动行走轮轴的左、右两端。从动行走轮轴横向安装在车架前端下方的转向底盘底面，两个从动行走轮安装在从动行走轮轴的左、右两端。转向部分由转向底盘、转向中心轴、推力轴承、轴套、两组双列滚针轴承、转向电机和电动推杆组成。转向底盘与其下面的从动行走轮轴用两组卡瓦组装成为一体。转向中心轴下端焊接在转向底盘上面中心部位，推力轴承安装在转向中心轴下部。转向中心轴插入轴套中，其上端用螺母固定，轴套焊接到前托管架的箱形支座内壁上。左、右两组双列滚针轴承分别安装在前托管架箱形支座底部左、右两块水平筋板上，转向电机安装在车架前部右内侧，通过电动推杆和销子与转向底盘右部联接。载荷部分由前、后两个托管架和两个箱形支座组成。两个箱形支座分别安装在从动行走轮轴、主动行走轮轴正上方的车架上。托管架底部偏左用销子与箱形支座联接，也用销子与箱形支座内腔的卸载油缸活塞杆上端联接。卸载部分由前、后两个液压油缸和前、后两个液压源组成。前、后两个液压油缸用固定轴分别安装在前、后两个托管架的箱形支座内壁的固定套上，缸体能够在固定套上左、右摆动。前液压源安装在车架前部偏右，后液压源安装在车架中部。液压油缸与液压源之间用油管相连。车载直流电源安装在车架内两个液压源之间。电控箱安装在车架最后端直流电动机的左方托板上。操控箱由操作人员手持。电控箱与操控箱之间由电缆线连接。电控箱内装的控制电路由可编程控制器PLC、控制继电器、电机启动器、直流接触器、直流继电器、换向电磁阀和电源模块组成。可编程控制器PLC为控制中心，其输入端与操控箱、电源模块和转向限位器连接，其输入端与9个控制继电器连接。控制继电器又分别与电机启动器、直流接触器、直流继电器连接。电机启动器又与行走电机连接。直流接触器又分别与转向电机、液压电机连接。直流继电器又与换向电磁阀连接。
上述隧道大口径钢管运送装置，其车架为长方体框架结构。用方钢、角钢、钢板焊接而成，由前、后两节组成。前、后两节用法兰组件联接成一个整体，有利于拆分装车拉运。其后节的大部分为悬臂结构，由托板和左、右筋板焊接而成，能承载驱动部分的重量。
上述隧道大口径钢管运送装置，其主动行走轮轴上安装两个轴承组件。轴承组件由轴承座和深沟球轴承组成。轴承座焊接到支撑板上，支撑板焊接到后托管架的箱形支座底部筋板上。
上述隧道大口径钢管运送装置，其主动行走轮和从动行走轮都外包聚氨酯橡胶层，能防止在隧道内滚动产生噪声。
上述隧道大口径钢管运送装置，其托管架为圆弧形状，用钢板焊接而成，其上表面有橡胶层，能保护钢管外防腐层不受损。
上述隧道大口径钢管运送装置，其托管架的箱形支座为方箱形状，由前、后、左、右侧面钢板焊接而成。其前、后侧钢板内壁上焊接筋板，上顶部为圆弧形，上顶部左边有安装销子用的耳座。
上述隧道大口径钢管运送装置，其液压源由壳体、液压电机、油泵和液压油组成。壳体为立方体形状，其内腔下部装液压油，上部装液压电机和油泵，其侧面有进、出油嘴。
上述隧道大口径钢管运送装置，其车载直流电源由18只12V蓄电池串联组成220V直流电源，分装在三个电池盒内。
上述隧道大口径钢管运送装置，其控制电路中的可编程控制器PLC，选用三菱Fx1s-30-MR-D型，只用了其输入端9个端口及输出端9个端口。
按照上述技术方案制造成的隧道大口径钢管运送装置，其车体结构布局合理紧凑，电控功能完善可靠，是一种机电一体化隧道运管创新设备。能向隧道内运送直径1米以上，重量6吨以上大口径钢管。自动化功效高，劳动强度小，操作简便，运行平稳，安全可靠；无需铺设和拆卸轨道，降低施工成本，节省大量时间；无轨运行并有转向调节功能，有利于通过弯曲段隧道；行走轮外包聚氨酯橡胶层，消除了噪音公害；能自动卸管、布管，在隧道内有限的空间使每根大口径钢管一步到位，无需其它配套设备；车载直流电源，无需外接电缆；车架分两节组装，有利于装车拉运。
(四)附图说明
附图1是本发明的整体结构左侧主视示意图。
附图2是图1的C向俯视示意图。
附图3是图1的A-A剖视示意图。
附图4是图1的B-B剖视示意图。
附图5是图1的左端部(前部)局部放大示意图。
附图6是本发明的控制电路原理图。
附图7是本发明的控制电路组成及连接关系框图。
附图8是本发明的操作流程框图。
(五)具体实施方式
结合附图说明一个实例：
附图1～5中，1是车架，2是直流电动机，3是联轴器，4是减速器，5是离合器，6是传动变向器，7是主动链轮轮轴，8是托板，9是主动链轮，10是托架筋板，11是链条，12是主动行走轮轴，13是主动行走轮，14是被动链轮，15是车架分节联接法兰组件，16是后液压源，17是车载直流电源，18是前液压源，19是转向电机，20是电动推杆，21是从动行走轮，22是从动行走轮轴，23是卡瓦，24是卡瓦螺栓螺母，25是转向底盘，26和28是箱形支座，27是前托管架，29是后托管架，30是电控箱，31和32是液压油缸，33是液压油缸固定套，34是转向中心轴，35是轴套，36是推力轴承，37是双列滚针轴承，38是水平筋板，39是螺母，40是箱形支座销子，41是液压油缸活塞杆销子，42是托管架橡胶层，43是轴承组件，44是支撑板，45是销子，46是行走轮上的外包聚氨酯橡胶层。G是被运送的钢管。
由图1～5所示，隧道大口径钢管运送装置包括车体结构和电动控制两大部分。车体结构由车架、驱动部分、行走部分、转向部分、载荷部分、卸载部分和车载电源组成；电动控制部分由电控箱和操控箱组成。其特征是驱动部分由直流电动机2、联轴器3、减速器4、离合器5、传动变向器6、主动链轮9、从动链轮14和链条11组成。直流电动机2安装在车架1最后端托板8上。直流电动机2的前方依次安装联轴器3、减速器4、离合器5和传动变向器6。主动链轮9安装在传动变向器6的输出轴(即主动链轮轴)7上，从动链轮14安装在主动行走轮轴12上，链条11安装在主动链轮9和从动链轮14上。行走部分由主动行走轮轴12、主动行走轮13、从动行走轮轴22和从动行走轮21组成。主动行走轮轴12横向安装在后托管架29的箱形支座28下部，两个主动行走轮13安装在主动行走轮轴12的左、右两端。从动行走轮轴22横向安装在车架1前端下方的转向底盘25底面，两个从行走轮21安装在从动行走轮轴22的左、右两端。转向部分由转向底盘25、转向中心轴34、推力轴承36、轴套35、两组双列滚针轴承37、转向电机19和电动推杆20组成。转向底盘25与其下面的从动行走轮轴22用两组卡瓦23组装成为一体。转向中心轴34下端焊接在转向底盘25上表面中心部位，推力轴承36安装中心轴34下部。转向中心轴34插入轴套35中，其上端用螺母39固定，轴套35焊接到前托管架的箱形支座26内壁上。左、右两组双列滚针轴承37分别安装在箱形支座26底部左、右两块水平筋板38上，转向电机19安装在车架1前部右内侧，通过电动推杆20和销子45与转向底盘25右部联接。载荷部分由前、后两个托管架27、29和两个箱形支座26、28组成。两个箱形支座26、28分别安装在从动行走轮轴22、主动行走轮轴12正上方的车架1上。托管架27、29底部偏左用销子40与箱形支座26、28联接，也用销子41与箱形支座内腔的液压油缸31、32活塞杆联接。卸载部分由前、后两个液压油缸31、32和前、后两个液压源18、16组成。前、后两个液压缸31、32用固定套33分别安装在前、后两个托管架的箱形支座26、28内壁上，缸体能够在固定套33上左、右摆动。前液压源18安装在车架1前部偏右，后液压源16安装在车架1中部偏左。液压油缸31、32与液压源18、16之间用油管相联。车载直流电源17安装在车架1内两个液压源18、16之间。电控箱30安装在车架1最后端直流电动机2的左方托板8上，操控箱由操作人员手持，电控箱30与操控箱之间由电缆连接。由图6、图7所示，电控箱30内的控制电路由可编程控制器PLC、控制继电器J1～J9、电机启动器IC、直流接触器、直流继电器、换向电磁阀和电源模块组成。可编程控制器PLC为控制中心，PLC的输入端与操控箱、电源模块(DC220V/DC24)和转向限位器连接。PLC的输出端与9个控制继电器J1～J9连接。控制继电器J1～J9又分别与电机启动器IC、直流接触器和直流继电器连接。电机启动器IC又与行走电机M1连接。直流接触器又分别与转向电机M2、液压电机M3、M4连接。直流继电器又与换向电磁阀连接。
由图1、图2所示，车架1为长方体框架结构，用方钢、角钢、钢板焊接而成，由前、后两节组成，前、后两节用法兰组件15联接成一个整体，其后节的大部分为悬臂结构，由托板8和左、右筋板10焊接而成。
由图4所示，主动行走轮轴12上安装两组轴承组件43。轴承组件43由轴承座和深沟球轴承组成，轴承座焊接到支撑板44上，支撑板44焊接到后托管架的箱形支座28底部筋板上。
由图4、图5所示，主动行走轮13和从动行走轮21，都外包聚氨酯橡胶层46。
由图3、图4所示，托管架27、29为圆弧形状，用钢板焊接而成，其上表面有橡胶层42。
由图3、图4、图5所示，托管架的箱形支座26，28为方箱形状，由前、后、左、右侧面钢板焊接而成。其前、后侧钢板内壁上焊接筋板，上顶部为圆弧形，上顶部左边有销子40。
由图1、图2所示，液压源18、16由壳体、液压电机、油泵和液压油组成。壳体为立方形状，其内腔下部装液压油，上部装液压电机和油泵，其侧面有进、出油嘴。
由图1、图2所示，车载直流电源17由18只12V蓄电池串联组成220V直流电源，分装在3个电池盒内。
由图6、图7所示，控制电路中的可编程控制器PLC选用三菱Fx1s-30-MR-D型，只用了其输入端的9个端口及输出端的9个端口。
隧道大口径钢管运送装置操作流程说明：
由附图8所示，合上电源主开关及控制开关，给电机启动器IC送电，处于“刹车”状态，行走电机停转，运管装置静止不动。在没有执行“前进”或“后退”，或正在执行“上升”或“下降”操作时，行走电机也都停转，运管装置静止不动，即处于“刹车”状态。运管装置装载上钢管G后，由行走电机M1驱动，从隧道口进入隧道。在“前进”状态时，如果需要后退，须切换到“复位”，再执行“后退”；同样，在“后退”状态时，如果需要前进，须切换到“复位”，再执行“前进”。在“前进”或“后退”状态时，如果需要左转，可用手柄操作转向电机M2执行“左转”；在“左转”状态时，如果需要右转，必须将当前的左转“复位”，然后再执行“右转”，反之亦然。运管装置到达预定位置时即为“到位”，停止“前进”或“后退”，行走电机M1为“刹车”状态。此时两个液压电机M3、M4带动两个油泵工作，使两个液压油缸动作，托管架上升(卸管)；卸管完毕，液压油缸动作，托管架下降(回位)。行走电机M1再次启动，使运管装置“前进”或“后退”，最终“退出隧道”，再装运下一根钢管。
Claims (9)
1.一种隧道大口径钢管运送装置，包括车体结构和电动控制两大部分，车体结构由车架、驱动部分、行走部分、转向部分、载荷部分、卸载部分和车载电源组成，电动控制部分由电控箱和操控箱组成，其特征是驱动部分由直流电动机(2)、联轴器(3)、减速器(4)、离合器(5)、传动变向器(6)、主动链轮(9)、从动链轮(14)和链条(11)组成，直流电动机(2)安装在车架(1)最后端托板(8)上，直流电动机(2)的前方依次安装联轴器(3)、减速器(4)、离合器(5)和传动变向器(6)，主动链轮(9)安装在传动变向器(6)的输出轴即主动链轮轴(7)上，从动链轮(14)安装在主动行走轮轴(12)上，链条(11)安装在主动链轮(9)和从动链轮(14)；行走部分由主动行走轮轴(12)、主动行走轮(13)、从动行走轮轴(22)和从动行走轮(21)组成，主动行走轮轴(12)横向安装在后托管架(29)的箱形支座(28)下部，两个主动行走轮(13)安装在主动行走轮轴(12)的左、右两端，从动行走轮轴(22)横向安装在车架(1)前端下方的转向底盘(25)底面，两个从动行走轮(21)安装在从动行走轮轴(22)的左、右两端；转向部分由转向底盘(25)、转向中心轴(34)、推力轴承(36)、轴套(35)、两组双列滚针轴承(37)、转向电机(19)和电动推杆(20)组成，转向底盘(25)与其下面的从动行走轮轴(22)用两组卡瓦(23)组装成为一体，转向中心轴(34)下端焊接在转向底盘(25)上表面中心部位，推力轴承(36)安装在转向中心轴(34)下部，转向中心轴(34)插入轴套(35)中，其上端用螺母(39)固定，轴套(35)焊接到前托管架的箱形支座(26)内壁上，左、右两组双列滚针轴承(37)分别安装在箱形支座(26)底部左、右两块平行筋板(38)上，转向电机(19)安装在车架(1)前部右内侧，通过电动推杆(20)和销子(45)与转向底盘(25)右部连接；载荷部分由前、后两个托管架(27)、(29)和两个箱形支座(26)、(28)组成，两个箱形支座(26)、(28)分别安装在从动行走轮轴(22)、主动行走轮轴(12)正上方的车架(1)上，托管架(27)、(29)底部偏左用销子(40)与箱形支座(26)、(28)联接，也用销子(41)与箱形支座内腔的液压油缸(31)、(32)活塞杆联接；卸载部分由前、后两个液压油缸(31)、(32)和前、后两个液压源(18)、(16)组成，前、后两个液压油缸(31)、(32)用固定套(33)分别安装在前、后两个托管架的箱形支座(26)、(28)内壁上，缸体能够在固定套(33)上左、右摆动，前液压源(18)安装在车架(1)前部偏右，后液压源(16)安装在车架(1)中部偏左，液压油缸(31)、(32)与液压源(18)、(16)之间用油管相联；车载直流电源(17)安装在车架(1)内两个液压源(18)、(16)之间；电控箱(30)安装在车架(1)最后端直流电动机(2)的左方托板(8)上，操控箱由操作人员手持，电控箱(30)与操控箱由电缆线连接；电控箱(30)内的控制电路由可编程控制器PLC、控制继电器J1～J9、电机启动器IC、直流接触器、直流继电器、换向电磁阀和电源模块组成，可编程控制器PLC为控制中心，PLC的输入端与操控箱、电源模块(DC220V/DC24V)和转向限位器连接，PLC的输出端与9个控制继电器J1～J9连接，控制继电器J1～J9又分别与电机启动器IC、直流接触器和直流继电器连接，电机启动器IC又与行走电机M1连接，直流接触器又分别与转向电机M2、液压电机M3、M4连接，直流继电器又与换向电磁阀连接。
2.按照权利要求1所述的隧道大口径钢管运送装置，其特征是车架(1)为长方体框架结构，用方钢、角钢、钢板焊接而成，由前、后两节组成，前、后两节用法兰组件(15)联接成一个整体，其后节的后大部分为悬臂结构，由托板(8)和左、右筋板(10)焊接而成。
3.按照权利要求1所述的隧道大口径钢管运送装置，其特征是主动行走轮轴(12)上安装两组轴承组件(43)，轴承组件由轴承座和深沟球轴承组成，轴承座焊接到支撑板(44)上，支撑板(44)焊接到后托管架的箱形支座(28)底部筋板上。
4.按照权利要求1所述的隧道大口径钢管运送装置，其特征是主动行走轮(13)和从动行走轮(21)都外包聚氨酯橡胶层(46)。
5.按照权利要求1所述的隧道大口径钢管运送装置，其特征是托管架(27)、(29)为圆弧形状，用钢板焊接而成，其上表面有橡胶层(42)。
6.按照权利要求1所述的隧道大口径钢管运送装置，其特征是托管架的箱形支座(26)、(28)为方箱形状，由前、后、左、右侧面钢板焊接而成，其前、后侧钢板内壁上焊接筋板，上顶部为圆弧形，上顶部左边有销子(40)。
7.按照权利要求1所述的隧道大口径钢管运送装置，其特征是液压源(18)、(16)由壳体、液压电机、油泵和液压油组成，壳体为立方体形状，其内腔下部装液压油，上部装液压电机和油泵，其侧面有进、出油嘴。
8.按照权利要求1所述的隧道大口径钢管运送装置，其特征是车载直流电源(17)由18只12V蓄电池串联组成220V直流电源，分装在3个电池盒内。
9.按照权利要求1所述的隧道大口径钢管运送装置，其特征是控制电路中的可编程控制器PLC选用三菱Fxls-30-MR-D型，只用了其输入端9个端口及输出端9个端口。
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