CN103775109B - 用于隧道施工的钢环安装机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于隧道施工的钢环安装机，包括底盘支撑机构、底盘移动机构、底盘回转机构、大臂、小臂、斗杆机构，底盘支撑机构固接在作业机架上，底盘支撑机构上底安装盘移动机构，底盘移动机构上安装底盘回转机构，底盘回转机构与大臂铰接，大臂与小臂铰接，小臂与斗杆机构铰接，底盘回转机构与大臂上端之间铰接有大臂油缸，大臂与小臂之间铰接有小臂油缸，小臂与斗杆机构之间铰接有斗杆油缸。采用本发明安装质量可靠、作业效率高且能很好地适应我国隧道施工的环境和要求,在隧道施工领域具有很强的实用价值。

Description

用于隧道施工的钢环安装机

技术领域

本发明涉及一种隧道施工领域，尤其是一种用于在隧道施工时对钢环进行抓取、举升和调整姿态等作业的机械安装装置。

背景技术

这些年随着我国经济的高速发展和城市化的不断加快，城市轨道交通建设也在快速发展，并将成为城市公共交通的重要支柱。随着地铁通车里程的延长和运营年数的增加，地铁隧道结构的安全愈显重要。由于地质情况和列车运营长期震动正常损耗等原因，地铁隧道经常会出现隧道变形、管片贯穿裂缝、隧道局部渗漏水、管片沉降超过正常监测控制值等情况，因此对于地铁隧道的日常维修就显得尤为重要。

为保证地铁隧道结构的耐久性、安全性和地铁的正常运营，采取隧道内安装钢环的技术措施，对管片结构进行长期加固，可以有效的防止隧道变形和渗漏水等问题。维修过程中，由于施工空间狭小、大重量钢板构件难以精确定位和安装等，给隧道管片加固的质量、安全等带来了一系列难题。目前国内对地铁隧道的维修主要是利用人工安装钢环以增加隧道管片的稳定性和密封性，这种安装方式施工人员多、劳动强度大、作业效率低，并且安装质量不高、施工危险性较大。引进国外钢环安装机不仅价格高，而且不能很好地适应我国隧道施工的环境和要求。

因此，如何提供一种可以实现在隧道施工时对钢环进行抓取、举升和调整姿态等作业的钢环安装机是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，而提供一种安装质量可靠、作业效率高且能很好地适应我国隧道施工的环境和要求的用于隧道施工的钢环安装机。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于隧道施工的钢环安装机，包括底盘支撑机构、底盘移动机构、底盘回转机构、大臂、小臂、斗杆机构，其特点是：所述的底盘支撑机构固接在作业机架上，底盘支撑机构上底安装盘移动机构，底盘移动机构上安装底盘回转机构，底盘回转机构与大臂铰接，大臂与小臂铰接，小臂与斗杆机构铰接，底盘回转机构与大臂上端之间铰接有大臂油缸，大臂与小臂之间铰接有小臂油缸，小臂与斗杆机构之间铰接有斗杆油缸。

所述的底盘支撑机构，包括4个支撑摇杆、4个销轴、4个支撑油缸总成、8个固定销、2个固定铰座杆， 4个支撑摇杆的一端与4个支撑油缸总成固结在一起，另一端通过销轴和固定销连接在2个固定铰座杆的两端，当固定销拔出后，支撑摇杆可以绕着固定铰座杆的一端作180度旋转。

所述的底盘移动机构，包括连接底架、轴向移动底架、径向移动底架，连接底架固定在底盘支撑机构上，所述的轴向移动底架安装在连接底架上并可在油缸的作用下沿连接底架水平移动，径向移动底架安装在轴向移动底架上并可在油缸的作用下沿轴向移动底架水平移动。

所述的底盘回转机构，包括挡板δ=10、两个油缸铰座、大臂连接铰座、面板δ=45、弧形挡板δ=10，挡板δ=10、面板δ=45和弧形挡板δ=10相互焊接在一起构成底盘回转机构的壳体，油缸铰座固定在面板δ=45的两边，用于连接大臂油缸，大臂连接铰座固定在面板δ=45的中心，用于连接大臂。

所述的大臂由大臂杆和小臂油缸底座组成，大臂杆一端铰接在底盘回转机构的大臂连接铰座上，另一端与小臂杆相连接，所述的小臂油缸底座固定在大臂杆的下部，用于连接小臂油缸。

所述的小臂，包括小臂上部转架、小臂中心轴、回转减速器上法兰、回转减速器下法兰、中间管段、小臂底铰，小臂上部转架焊接在小臂中心轴上，用于连接斗杆机构，小臂中心轴焊接在回转减速器上法兰上，回转减速器的上下法兰通过回转电机相连接，中间管段焊接在回转减速器下法兰，小臂底铰固定在中间管段上。

所述的斗杆机构，包括挂脚、油缸耳环、油缸耳环轴销、斗杆箱体、油缸座轴销、轴销垫圈，挂脚通过轴销连接在油缸耳环上，油缸耳环连接在斗杆油缸上，斗杆油缸通过油缸座轴销连接在斗杆箱体上，斗杆箱体铰接在小臂上部转架上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过采用支撑脚沿隧道径向布置的方式来支撑钢环安装机的主体部分，这样可以防止钢环安装机在施工过程中由于重心不稳而发生倾覆。

（2）本发明在钢环安装机的末端增加斗杆机构的设计形式，其巧妙的结构设计不仅可以增加安装机的伸长范围，还增加了末端挂脚的摆动范围。

（3）本发明具有9个自由度，从而增加了安装机末端的灵活性和避障能力，改善了安装机的运动学和动力学特性。

由于以上特点，本发明在隧道施工领域具有很强的实用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是底盘支撑机构展开结构示意图；

图3是底盘支撑机构折叠结构示意图；

图4是底盘移动机构结构示意图；

图5是底盘回转机构结构示意图；

图6是大臂结构示意图；

图7是小臂结构示意图；

图8是斗杆机构结构示意图；

图9是本发明抓取钢环示意图；

图10是本发明举升钢环示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的一种应用于在隧道施工时对钢环进行抓取、举升和调整姿态等作业的钢环安装机作进一步的详细描述。为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

一种用于隧道施工时对钢环进行抓取、举升和调整姿态等作业的钢环安装机，结构请参阅图1。该钢环安装机，包括底盘支撑机构30、底盘移动机构31、底盘回转机构32、大臂33、小臂34和斗杆机构35。

底盘支撑机构30固接在作业机架上，底盘移动机构31安装在底盘支撑机构30上，底盘回转机构32安装在底盘移动机构31上，大臂33铰接在底盘回转机构32上，小臂34铰接在大臂33上，斗杆机构35铰接在小臂34上，底盘回转机构32与大臂33上端之间铰接有大臂油缸36，大臂33与小臂34之间铰接有小臂油缸37，小臂34与斗杆机构35之间铰接有斗杆油缸38。

底盘支撑机构30，请继续参阅图2和图3，包括4个支撑摇杆1、4个销轴2、4个支撑油缸总成3、8个固定销4和2个固定铰座杆5，4个支撑摇杆1的一端与4个支撑油缸总成3固结在一起，另一端通过销轴2和固定销4连接在2个固定铰座杆5的两端，当把固定销4拔出后，支撑摇杆1可以绕着固定铰座杆5的一端作180度旋转。

底盘移动机构31，请继续参阅图4，包括连接底架8、轴向移动底架7和径向移动底架6，所述的连接底架8固定在底盘支撑机构上，轴向移动底架（7）安装在连接底架8上并可在油缸的作用下沿连接底架（8）水平移动，径向移动底架6安装在轴向移动底架7上并可在油缸的作用下沿轴向移动底架7水平移动。

底盘回转机构32，请继续参阅图5，包括挡板(δ=10)10、两个油缸铰座11、大臂连接铰座12、面板(δ=45)13、弧形挡板(δ=10)14等，挡板(δ=10)10、面板(δ=45)13和弧形挡板(δ=10)14相互焊接在一起构成底盘回转机构的壳体，油缸铰座11固定在面板(δ=45)13的两边，用于连接大臂油缸36，大臂连接铰座12固定在面板(δ=45)13的中心，用于连接大臂33。

大臂33，请继续参阅图6，包括大臂杆15和小臂油缸底座16，大臂杆15一端铰接在底盘回转机构的大臂连接铰座12上，另一端与小臂杆相连接，小臂油缸底座16固定在大臂杆15的下部，用于连接小臂油缸。

小臂34，请继续参阅图7，包括小臂上部转架17、小臂中心轴18、回转减速器上法兰19、回转减速器下法兰20、中间管段21和小臂底铰22，小臂上部转架17焊接在小臂中心轴18上，用于连接斗杆机构35，小臂中心轴18焊接在回转减速器上法兰19上，回转减速器的上、下法兰19、20通过回转电机相连接，中间管段21焊接在回转减速器下法兰20，小臂底铰22固定在中间管段21上。

斗杆机构35，请继续参阅图8，包括挂脚23、油缸耳环24、油缸耳环轴销25、斗杆箱体26、油缸座轴销27和轴销垫圈28，挂脚23通过轴销连接在油缸耳环24上，油缸耳环24连接在斗杆油缸38上，斗杆油缸38通过油缸座轴销27连接在斗杆箱体26上，斗杆箱体26铰接在小臂上部转架17上。

本发明的一种应用于隧道施工时对钢环进行抓取、举升和调整姿态等作业的钢环安装机在抓取钢环过程中的三个阶段。

阶段一， 请参阅图9，钢环安装机用挂脚抓取钢环并准备举升。

阶段二， 请参阅图10，钢环安装机通过大小伸缩臂将钢环举升到一定高度，同时通过斗杆机构来调整钢环的姿态，从而将钢环由运输时的沿隧道轴线方向转动为垂直隧道轴线方向。

阶段三， 钢环安装机把钢环举升到安装位置并调整好姿态后，有安装工人安装钢环端头的链接螺栓。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种用于隧道施工的钢环安装机，包括底盘支撑机构(30)、底盘移动机构(31)、底盘回转机构(32)、大臂(33)、小臂(34)、斗杆机构(35)，其特征在于：所述的底盘支撑机构(30)固接在作业机架上，底盘支撑机构(30)上安装底盘移动机构(31)，底盘移动机构(31)上安装底盘回转机构(32)，底盘回转机构(32)与大臂(33)铰接，大臂(33)与小臂(34)铰接，小臂(34)与斗杆机构(35)铰接，底盘回转机构(32)与大臂(33)上端之间铰接有大臂油缸(36)，大臂(33)与小臂(34)之间铰接有小臂油缸(37)，小臂(34)与斗杆机构(35)之间铰接有斗杆油缸(38)；所述的小臂(34)包括小臂上部转架(17)、小臂中心轴(18)、回转减速器上法兰(19)、回转减速器下法兰(20)、中间管段(21)和小臂底铰(22)，小臂上部转架(17)焊接在小臂中心轴(18)上，用于连接斗杆机构(35)，小臂中心轴(18)焊接在回转减速器上法兰(19)上，回转减速器的上、下法兰(19、20)通过回转电机相连接，中间管段(21)焊接在回转减速器下法兰(20)，小臂底铰(22)固定在中间管段(21)上；所述的斗杆机构(35)包括挂脚(23)、油缸耳环(24)、油缸耳环轴销(25)、斗杆箱体(26)、油缸座轴销(27)和轴销垫圈(28)，所述的挂脚(23)通过轴销连接在油缸耳环(24)上，所述的油缸耳环(24)连接在斗杆油缸(38)上，所述的斗杆油缸(38)通过油缸座轴销(27)连接在斗杆箱体(26)上，所述的斗杆箱体(26)铰接在小臂上部转架(17)上。

2.根据权利要求1所述的用于隧道施工的钢环安装机，所述的底盘支撑机构(30)包括4个支撑摇杆(1)、4个销轴(2)、4个支撑油缸总成(3)、8个固定销(4)和2个固定铰座杆(5)，所述的4个支撑摇杆(1)的一端与4个支撑油缸总成(3)固结在一起，另一端通过销轴(2)与固定销(4)连接在2个固定铰座杆(5)的两端，当固定销(4)拔出后，支撑摇杆(1)可以绕着固定铰座杆(5)的一端作180度旋转。

3.根据权利要求1所述的用于隧道施工的钢环安装机，其特征在于：所述的底盘移动机构(31)包括连接底架(8)、轴向移动底架(7)和径向移动底架(6)，所述的连接底架(8)固定在底盘支撑机构上，所述的轴向移动底架(7)安装在连接底架(8)上并可在油缸的作用下沿连接底架(8)水平移动，所述的径向移动底架(6)安装在轴向移动底架(7)上并可在油缸的作用下沿轴向移动底架(7)水平移动。

4.根据权利要求1所述的用于隧道施工的钢环安装机，其特征在于：所述的底盘回转机构(32)包括挡板(10)、两个油缸铰座(11)、大臂连接铰座(12)、面板(13)、弧形挡板(14)，挡板(10)、面板(13)和弧形挡板(14)相互焊接在一起构成底盘回转机构的壳体，油缸铰座(11)固定在面板(13)的两边，用于连接大臂油缸(36)，大臂连接铰座(12)固定在面板(13)的中心，用于连接大臂(33)。

5.根据权利要求1所述的用于隧道施工的钢环安装机，其特征在于：所述的大臂(33)由大臂杆和小臂油缸底座组成，大臂杆(15)一端铰接在底盘回转机构(32)的大臂连接铰座(12)上，另一端与小臂杆相连接，小臂油缸底座(16)固定在大臂杆(15)的下部，用于连接小臂油缸(37)。