CN103306210A

CN103306210A - 一种架桥机前端高度可调的支撑垫块

Info

Publication number: CN103306210A
Application number: CN2013102818138A
Authority: CN
Inventors: 张建辉; 韩波; 陈子顺; 于菲; 杨洪超; 温淋
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-07-05
Also published as: CN103306210B

Abstract

本发明公开一种架桥机前端高度可调的支撑垫块，其特征在于该支撑垫块包括上垫块、下垫块、转向机构、纵移液压油缸、横移液压油缸和自动控制系统；所述上垫块和下垫块为相互配合的双斜劈形组合结构；下垫块的斜劈形平面上开有一组设计所需的平行的纵向导向凹槽；上垫块的斜劈形平面处设有一组设计所需的与纵向导向凹槽相配合的凸出长矩形块；上斜劈形平面和下斜劈形平面与各自的底面所成的角度与相同，并且该角度均在各自形成自锁的角度范围内；上、下垫块通过各自的导向槽相接触。本发明双斜劈组合垫块通过液压油缸和电气控制上斜劈的位置，调节垫块整体的高度，可适应不同作业环境；具有良好的自锁性，操作安全方便。

Description

一种架桥机前端高度可调的支撑垫块

技术领域

本发明涉及架桥机技术，特别是一种架桥机前端高度可调的支撑垫块。

背景技术

在架桥机施工过程中，当架设到最后一孔梁时，架桥机的前支腿需要折叠收起，此时由液压油缸暂时支撑，然后通过人工添加固定高度的支撑垫块的方式来实现架桥机前端的稳定支撑。然而人工添加支撑块的过程，不仅操作繁琐，劳动强度大，而且存在一定的安全隐患；从技术操作上来讲，人工添加的支撑垫块，其高度难以调节，更不能实现连续调节，这对于架桥机的架桥落梁精度会产生较大的影响。不利于架桥机的快速高效施工。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种架桥机前端高度可调的支撑垫块，该支撑垫块可自动连续调节架桥机前端的高度，具有结构简单，操作容易，调节精度好，生产效率高，安全性无虞等优点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种架桥机前端高度可调的支撑垫块，其特征在于该支撑垫块包括上垫块、下垫块、转向机构、纵移液压油缸、横移液压油缸和自动控制系统；

所述纵移液压油缸包括纵移油缸和纵移活塞杆，纵移油缸用螺栓固定安装于架桥机的前支腿横梁上方；所述横移液压油缸包括横移油缸和横移活塞杆，横移油缸用螺栓固定安装于架桥机的前支腿横梁下方；所述纵移活塞杆通过转向机构和连接杆与下垫块连接；所述横移活塞杆与上垫块连接；上、下垫块通过各自的导向槽相接触；

所述上垫块和下垫块为相互配合的双斜劈形组合结构；下垫块包括下斜劈形平面、下顶面、下侧面和下底面；所述下斜劈形平面上开有一组设计所需的平行的纵向导向凹槽；上垫块包括上顶面、上斜劈形平面、上底面、上正面和上侧面；所述上斜劈形平面处设有一组设计所需的与纵向导向凹槽相配合的凸出长矩形块；上斜劈形平面和下斜劈形平面与各自的底面所成的角度与相同，并且该角度均在各自形成自锁的角度范围内或略大于自锁角度；上、下垫块通过各自的导向槽相接触；

所述上垫块的斜劈形平面和底面比下垫块的斜劈形平面和底面要大；所述上垫块的正面上开有通孔，侧面上开有与横移活塞杆配合的长条孔；通孔与长条孔相贯通；所述下垫块的顶面上开有矩形孔，侧面上开有的盲孔，矩形孔与盲孔相贯通；

所述上垫块的侧面上开有圆孔，该圆孔与横移液压油缸的横移活塞杆相配合；所述下垫块的顶面上开有方孔，该方孔与连接轴相配合；所述上、下垫块侧面的圆孔与其对应销轴相配合；所述销轴的一端与下垫块盲孔配合，中部为工作面，另一端由端盖密封，螺钉紧固；所述上、下垫块分别在横移、纵移液压油缸的驱动下作横向或纵向的动作；所述上垫块的顶面设有连接装置；

所述转向机构包括上套筒、销轴、下套筒、连接轴、加强肋板、导向螺钉、沟槽和滚珠；所述横移液压油缸的一端连接输油管，另一端的活塞杆与上垫块通过销轴连接并固定；所述纵移液压油缸的一端也接输油管，另一端的活塞杆通过销轴与上套筒固定，活塞杆的末端距上套筒的末端有一段间隙；所述上套筒通过螺栓与下套筒连接，连接轴顶端安装于下套筒内，连接轴顶端通过轴承与下套筒连接；所述上、下套筒与轴承内圈之间有空隙；所述上、下套筒固定轴承外圈；所述连接轴顶端下部与下套筒之间设有相配合的沟槽，并安装滚珠；所述连接轴与下垫块通过销轴连接并固定；所述连接轴下套筒底端向下开有两条直线—螺旋形—直线型沟槽，螺旋形沟槽与上、下两直线沟槽良好连接，螺旋形沟槽圈数为0.25圈，所述两条沟槽关于所述连接轴的轴线中心对称；所述转向机构内部有空腔可容纳上、下套筒及活塞杆的纵向运动，下部有对称两螺纹孔贯穿并配合安装螺钉，并设有加强肋板；螺钉末端为一小段与连接轴沟槽宽度相同的光轴，两螺钉末端与连接轴沟槽底部接触，所述连接轴与活塞杆及上、下套筒同轴；

所述控制系统是以单片机为核心的控制系统，其外围电路有：时钟电路、复位电路、RS232串口通信电路、键盘电路、遥控电路、LCD显示电路、激光脉冲驱动器、时间数字转换器、激光脉冲发射电路、激光脉冲接收电路、倾角传感器信号输入电路、步进电机控制电路和液压缸电磁阀控制电路；所述控制系统由键盘电路、遥控电路、时间数字转换器和倾角传感器信号输入与处理电路实现外界信号的输入，由单片机接口输出控制信号，控制纵向液压缸电磁阀来调节所述下垫块的纵向移动，控制横向液压缸电磁阀来调节所述上支撑垫块的横向移动；所述单片机控制系统控制激光驱动器发射的周期，由时间数字转换器来精确确定收发激光脉冲的时间差，转换为数字信号后，输入单片机系统进行处理；所述LCD显示电路显示当前测得的高度数值；所述激光脉冲发射、接收电路测量待测点与地面或桥面之间的高度；所述单片机处理输入信号与预设信号比较，并发出控制信号，控制液压缸活塞杆的伸缩；所述遥控电路由操作者操纵遥控按键和开关来向单片机输入信号，控制电磁阀的开闭，以及控制所述控制系统的开关；

所述激光发射、接收装置安装在一个可旋转的支架上，其旋转由单片机控制步进电机实现；倾角传感器安装于架桥机前支腿横梁下方，其上固定激光发射装置，在沿架桥机轴向一定距离处安装一个斜面激光反射板，激光反射板的反射面上任何一点都能垂直反射激光信号至激光信号接收装置；步进电机控制电路控制旋转支架与激光发射接收装置精确转到水平与竖直方向；倾角传感器信号输入电路由倾角传感器采集信号经A/D转换器和光电隔离器组成，将数据输入到单片机内部处理并做出动作。

与现有技术相比，本发明支撑垫块或装置的有益效果是：

1、自动化程度高。本发明采用单片机自动控制，由激光测距装置测得高度数值，反馈给CPU，并通过LCD显示出来。通过人工远程遥控操作，先由纵移液压油缸驱动活塞杆使下支撑垫块伸出架桥机前支腿横梁空腔，再由转向机构动作，使下支撑垫块绕轴线旋转90°并下移，并与横梁底面有一定距离，然后再直线下移支撑。横移液压油缸驱动活塞杆使上支撑垫块向下支撑垫块方向作直线运动，上下支撑垫块的斜劈形平面始终保持平行关系，进一步向前运动时上下支撑垫块的斜劈形平面相互接触，上支撑垫块顶面与架桥机前支腿横梁底面接触，由上下支撑垫块共同支撑架桥机前端。

2、精度提高。本发明为高度可自动连续调节的支撑垫块，由横移液压油缸驱动上支撑垫块在下支撑垫块的斜劈形面上移动，从而连续调节了垫块组的整体高度，即架桥机前端的离地高度。调节精度高，方式简单，易于操作。

3、安全性提高。本发明采用液压、电气控制系统，装置可靠性高，不需要人工去添加垫块，此外，限位开关和硬限位装置的使用，提高了设备和施工的安全性能，降低了风险，最大程度地维护了工人的生命安全。

4、效率提高。本发明为自动化控制，施工精度高，反馈处理速度快，执行速度快。支撑垫块安装于架桥机前支腿横梁空腔内，不占用其他空间资源，不需要从外界引入垫块，有液压和电气自动控制其动作，较传统方式提高了施工效率。

附图说明

图1是本发明支撑垫块一种实施例的整体结构前视示意图；

图2是本发明支撑垫块一种实施例图1中的A向结构示意图；

图3是本发明支撑垫块一种实施例图1中的B-B剖面结构示意图；

图4是本发明支撑垫块一种实施例的转向机构结构示意图；

图5是本发明支撑垫块一种实施例的下垫块俯视结构示意图；

图6是本发明支撑垫块一种实施例的上垫块仰视结构示意图；

图7是本发明支撑垫块一种实施例图1中的C-C剖面结构示意图；

图8是本发明支撑垫块一种实施例的电气控制原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步叙述本发明，具体实施例仅用于详细描述本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明设计的架桥机前端高度可调的支撑垫块（简称垫块或支撑垫块，参见图1-8），其特征在于该支撑垫块包括：上垫块6、下垫块5、转向机构2、纵移液压油缸1、横移液压油缸7和自动控制系统4；所述纵移液压油缸1包括纵移油缸1.1和纵移活塞杆1.2，纵移油缸1.1用螺栓固定安装于架桥机的前支腿横梁3（已有结构）的上方；所述横移液压油缸7包括横移油缸7.2和横移活塞杆7.1，横移油缸7.2用螺栓固定安装于架桥机的前支腿横梁3的下方；纵移液压油缸1的纵移活塞杆1.1通过转向机构2和连接轴2.5与下垫块5连接；横移液压油缸7的横移活塞杆7.1与上垫块6连接。

所述上垫块6和下垫块5为相互配合的双斜劈形组合结构；下垫块5包括下斜劈形平面5.1、下顶面5.2、下侧面5.3和下底面5.4；下垫块5的斜劈形平面5.1开有一组设计所需的平行的纵向导向凹槽5.1.1（参见图6）；上垫块6包括上顶面6.1、上斜劈形平面6.2、上底面6.4、上正面6.3和上侧面6.5（参见图5）；所述上垫块6在上斜劈形平面6.2处设有一组设计所需的与纵向导向凹槽5.1.1相配合的凸出长矩形块6.2.1（参见图5、7）；上、下垫块6和5的上斜劈形平面6.2和下斜劈形平面5.1与各自的底面6.4和5.4所成的角度∠1与∠2相同，并且该角度均在各自形成自锁的角度范围内或略大于自锁角度，最大可以达到10度；上、下垫块6、5通过各自的导向槽6.2.1、5.1.1相接触（参见图1、5、6）。

所述上垫块6的斜劈形平面6.2和底面6.4比下垫块5的斜劈形平面5.1和底面5.4要大；所述上垫块6的上正面6.3上开有通孔6.3.2，上侧面6.5上开有与横移活塞杆7.1配合的长条孔6.5.1；通孔6.3.2与长条孔6.5.1相贯通；所述下垫块5的顶面上开有矩形孔5.2.1，侧面5.3上开有的盲孔5.3.1，矩形孔5.2.1与盲孔5.3.1相贯通。

所述上垫块6的侧面6.3上开有圆孔6.3.2，该圆孔6.3.2与横移液压油缸7的横移活塞杆7.1相配合；所述下垫块5的顶面5.2上开有方孔5.2.1，该方孔5.2.1与连接轴2.5相配合；所述上、下垫块侧面圆孔6.3.2、5.3.1与其对应销轴相配合；所述销轴10的一端与下垫块盲孔5.3.1配合，中部为工作面，另一端由端盖9密封，由螺钉11紧固；所述上、下垫块6、5分别在横移、纵移液压油缸7、1的驱动下作横向或纵向的动作；

所述上垫块6侧面6.3上的圆孔6.3.2与横移液压油缸7的横移活塞杆7.1尺寸相同，所述下垫块5顶面5.2上的方孔5.2.1与连接轴2.5的尺寸相同；所述上、下垫块6、5侧面圆孔与其对应销轴尺寸相同。所述上垫块6的顶面6.1设有连接装置。该连接装置用于与架桥机或者其他有垫块高度调节要求的设备安装连接。

本发明垫块针对架桥机需要设计。架桥机的前支腿横梁3下部开有长方形孔3.1。当架桥机架设末孔梁时，该支撑垫块从横梁3内部经长方形孔3.1伸出，然后旋转最终到达指定位置。长方形孔3.1的长度和宽度比下支撑块5的长度和宽度分别稍大（参见图1、2）。架桥机前支腿横梁3的下部焊接一组（实施例为两条）平行矩形导轨14，所述上垫块6顶面6.1设有连接装置；实施例为导向槽6.1.1，导向槽6.1.1与所述导轨14相配合，由一组螺栓13通过垫板12连接在一起（参见图3）；所述导轨14的末端安装限位开关和硬限位装置。

所述转向机构2包括上套筒2.1、销轴2.2、下套筒2.4、连接轴2.5、加强肋板2.6、导向螺钉2.7、沟槽2.8和滚珠2.9；所述纵移液压油缸1一端接输油管，另一端的活塞杆1.2通过销轴2.2与上套筒2.1固定，活塞杆末端距上套筒末端有一段间隙2.3；所述上套筒2.1通过一组螺栓15与下套筒2.4连接，所述连接轴2.5顶端安装于下套筒2.4内，连接轴2.5顶端通过轴承16与下套筒2.4连接；所述上、下套筒2.2、2.4与轴承内圈之间有空隙；所述上下套筒固定轴承外圈；所述连接轴2.5顶端下部与下套筒2.4之间设有相配合的沟槽，沟槽内安装一圈滚珠2.9；所述连接轴2.5与下垫块5通过销轴5.2连接并固定；所述连接轴2.5下套筒底端向下开有两条直线—螺旋形—直线型沟槽2.8，螺旋形沟槽与上下两直线沟槽良好连接，螺旋形沟槽圈数为0.25圈（由于连接轴2.5带着下垫块5需要旋转1/4个圆周，所以要求螺旋形沟槽圈数为0.25圈），所述两条沟槽2.8关于所述连接轴2.5的轴线中心对称；所述转向机构2上部通过一组螺栓17固定安装于架桥机前支腿横梁3下面，内部有空腔可容纳上下套筒2.2、2.4及活塞杆1.2的纵向运动，下部有对称两螺纹孔贯穿并配合安装导向螺钉2.7，并设有加强肋板2.6；所述导向螺钉末端为一小段与连接轴沟槽宽度相同的光轴2.7.1，光轴2.7.1末端与连接轴沟槽底部接触，所述连接轴2.5与活塞杆1.2及上、下套筒2.2、2.4保持较高的同轴度，以便于精确调整连接轴2.5及下垫块5的运动（参见图4）。

所述控制系统4是以单片机为核心的控制系统（参见图8），其外围电路有：时钟电路、复位电路、RS232串口通信电路、键盘电路、遥控电路、LCD显示电路、激光脉冲驱动器、时间数字转换器（TDC）、激光脉冲发射电路、激光脉冲接收电路、倾角传感器信号输入电路、步进电机控制电路和液压缸电磁阀控制电路；所述控制系统由键盘电路、遥控电路、时间数字转换器（TDC）和倾角传感器信号输入与处理电路实现外界信号的输入，由单片机接口输出控制信号，控制纵向液压缸电磁阀来调节所述下垫块的纵向移动，控制横向液压缸电磁阀来调节所述上支撑垫块的横向移动；所述单片机控制系统控制激光驱动器发射的周期，由时间数字转换器来精确确定收发激光脉冲的时间差，转换为数字信号后，输入单片机系统进行处理；所述LCD显示电路显示当前测得的高度数值；所述激光脉冲发射、接收电路测量待测点与地面或桥面之间的高度；所述单片机处理输入信号与预设信号比较，并发出控制信号，控制液压缸活塞杆的伸缩；所述遥控电路由操作者操纵遥控按键和开关来向单片机输入信号，控制电磁阀的开闭，以及控制所述控制系统的开关。

所述激光发射、接收装置4.1安装在一个可旋转的支架上，其旋转由单片机控制步进电机实现。倾角传感器安装于架桥机前支腿横梁下方，其上固定激光发射装置，在沿架桥机轴向一定距离处安装一个斜面激光反射板，激光反射板的反射面上任何一点都能垂直反射激光信号至激光信号接收装置；步进电机控制电路控制旋转支架与激光发射接收装置精确转到水平与竖直方向；所述倾角传感器信号输入电路由倾角传感器采集信号经A/D转换器、光电隔离器组成，将数据输入到单片机内部处理并做出动作。

所述支撑垫块的支撑部分由液压控制实现，使支撑块沿液压缸上下伸缩，即在需要时伸出支撑于地面或其他平面上，在使用完成或者闲置不用时可放置在其上方空腔内，以避免过多占用空间；双斜劈组合垫块通过液压油缸控制上斜劈的位置，来调节垫块整体的高度，以适应不同作业环境；由于斜劈组合的工作原理，只需要较小幅度的调节上斜劈的位置，便可获得较大的高度，并具有良好的自锁性，操作更加安全方便；由于液压、电气系统的控制作用，较人工操作更为精确安全。

本发明支撑垫块针对架桥机设计。其特征在于该架桥机的前支腿横梁（前端）安装本发明所述的支撑垫块。架桥机与支撑垫块通过连接装置相连接；纵移液压油缸1用一组螺栓固定安装于架桥机前支腿横梁的上方；横移液压油缸7用一组螺栓固定安装于架桥机前支腿横梁的下方；所述转向机构上部通过螺栓固定安装于架桥机前支腿横梁下面；架桥机前支腿横梁的下部焊接一组平行矩形导轨，所述导轨与上垫块顶面的导向槽相配合，由一组螺栓通过垫板连接在一起；架桥机的前支腿横梁下部开有长方形孔，长方形孔的长度和宽度比下支撑块的长度和宽度分别稍大；所述导轨的末端安装限位开关和硬限位装置。本发明支撑垫块虽然针对架桥机设计，但完全可以

本发明支撑垫块的工作原理是：

当架桥机前支腿收起后，由液压缸暂时支撑。此时，控制该装置的纵移液压油缸1动作，活塞杆1.2和连接轴2.5带动下垫块5伸出架桥机前支腿横梁3，导向螺钉2.7前端的光轴2.7.1在沟槽2.8内滑动，使下垫块5实现直线下移-旋转90°同时下移-直线下移的过程，当下垫块5到达地面8后停止纵移液压油缸1动作。在下垫块5旋转90°时，连接轴2.5上端与轴承16内圈一起转动，下端由滚珠2.9支撑（参见图4）。

横移液压油缸7通过活塞杆7.1驱动上垫块6沿导轨11横向动作，上垫块的凸块6.2.1和下垫块的凹槽5.1.1开始接触并配合前行以顶升架桥机前端。由于设置了导轨11和凸块6.2.1凹槽装置，使上垫块6能够按指定方向运动而不偏离，并保证上下垫块能够良好配合，承受架桥机的重力（参见图3、7）。当控制系统检测到高度和平衡度信号时，停止横移液压油缸7的动作，并保持该状态。此时，由上、下垫块6、5组成的支撑垫块来支撑架桥机的前部。

当下垫块伸出架桥机前支腿横梁时，先直线下落，通过该孔一定距离后，一边竖直下落，同时旋转90°；旋转完成后，再进行一段竖直下落，直至下垫块与地面完全接触，完成下垫块的伸出与转向过程。

当落梁完成后，需要收起所述支撑垫块。前支腿横梁伸出液压缸暂时支撑，横移液压油缸7驱动活塞杆7.1带着上垫块6沿着导轨11和凹槽5.1.1后退一定距离；然后，纵移液压油缸1动作活塞杆1.2收缩，在转向装置2的作用下，连接轴2.5带动下垫块5在实现向上移动-转动90°-向上移动的动作（参见图4）。在架桥机上安装两套所述高度调节装置，以架桥机的纵向轴线为对称轴布置，以提高支撑的安全性和可靠性。

所述激光测距装置一方面可以测量架桥机前支腿横梁距离地面的高度，并输出显示，另一方面，测量到反光板的距离来检测架桥机的纵向倾斜度；控制系统4可实现架桥机水平度的检测，如果架桥机纵向倾斜，则控制横移液压油缸，调节垫块的高度，使架桥机前后高度保持向水平；如果架桥机横向有倾斜，则调节其中一组垫块的高度，并发出报警信号（参见图8）。只有在架桥机轴向和纵向均无倾斜时，才能够进行架桥作业，以确保架梁的安全性和精度。

本发明支撑垫块可采用单片机自动控制，也可以通过人工远程遥控实现自动控制。自动控制相应程序为本领域技术人员的公知技术，不需要创造性劳动。

本发明未述及之处适用于现有技术。同时借鉴现有技术产生的不同具体实施方式均为本发明的具体实施方式。

Claims

1.一种架桥机前端高度可调的支撑垫块，其特征在于该支撑垫块包括上垫块、下垫块、转向机构、纵移液压油缸、横移液压油缸和自动控制系统；

2.根据权利要求1所述架桥机前端高度可调的支撑垫块，其特征在于该支撑垫块采用人工远程遥控实现自动控制。

3. 一种架桥机，包括前支腿横梁，其特征在于该架桥机的前端安装权利要求1所述的支撑垫块；架桥机与支撑垫块通过连接装置相连接；纵移液压油缸用一组螺栓固定安装于架桥机前支腿横梁的上方；横移液压油缸用一组螺栓固定安装于架桥机前支腿横梁的下方；所述转向机构上部通过螺栓固定安装于架桥机前支腿横梁下面；架桥机前支腿横梁的下部焊接一组平行矩形导轨，所述导轨与上垫块顶面的导向槽相配合，由一组螺栓通过垫板连接在一起；架桥机的前支腿横梁下部开有长方形孔，长方形孔的长度和宽度比下支撑块的长度和宽度分别稍大；所述导轨的末端安装限位开关和硬限位装置。

4. 根据权利要求3所述的架桥机，其特征在于该架桥机的前端安装有两套权利要求1所述的支撑垫块，并且两套支撑垫块以架桥机的纵向轴线为对称轴布置。