CN104005335B - 一种六自由度模数式伸缩装置及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于伸缩装置技术领域，公开了一种六自由度模数式伸缩装置及其制备工艺。其主要技术特征为：包括边梁异型钢、中梁异型钢，带有支撑横梁、边梁压紧支座、边梁承压支座的位移控制箱和设有传动链条的链条箱，中梁异型钢底部设置有吊架、中梁压紧支座、中梁承压支座，支撑横梁为实心圆柱体或空心圆管体，支撑横梁设有鼓状多向变位铰，边梁压紧支座、边梁承压支座与多向变位铰的接触面为凹球面，中梁压紧支座、中梁承压支座与支撑横梁的接触面为凹柱面，中梁异型钢有中梁定位块，U型定位轴的中心轴贯穿中梁定位块。该伸缩装置能实现顺桥向、横桥向和竖向的位移和转动，满足梁体温度变化、车辆碾压、风力产生的转角及位移。

Description

一种六自由度模数式伸缩装置及其制备工艺

技术领域

本发明属于桥梁伸缩装置技术领域，尤其涉及一种六自由度模数式伸缩装置及其制备工艺。

背景技术

当前使用的桥梁伸缩装置，较常用的为模数式伸缩装置和梳齿板伸缩装置。

模数式伸缩装置由边梁、中梁、横梁和连动机构组成，此结构仅仅提供顺桥向温变位移及由车载造成的横梁挠度变形即绕横桥向轴的转动两个自由度，在桥梁的运营过程中会出现以下病害：车载造成的中梁挠度变形受约束，多次通车后会将吊架与中梁、连动装置与中梁的焊口撕开；连动装置与中梁仅仅用较小的焊缝承受车辆速度的冲击，会导致焊口直接剪断；绕桥梁上平面中心轴的转动受到横梁的限制，直接卡死甚至破坏薄弱环节；伸缩装置两侧的桥梁发生高差或沿横桥向错动时，直接将力作用到伸缩装置本体上，导致薄弱环节破坏等。

梳齿板伸缩装置与模数式伸缩装置的结构虽有不同，但也仅仅提供了两个自由度，另外四个自由度的受限，直接导致伸缩装置的破坏。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题就是提供一种能适应桥梁各种变化且又能承受车辆重载的六自由度模数式伸缩装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：包括成对的边梁异型钢和至少一个中梁异型钢，边梁异型钢和中梁异型钢之间及相邻两中梁异型钢之间分别设置有防水橡胶条，边梁异型钢下设置有带有支撑横梁的位移控制箱和设有传动链条的链条箱，位移控制箱内与边梁异型钢位置相匹配处的支撑横梁的上、下面分别设有边梁压紧支座、边梁承压支座，中梁异型钢底部设置有支撑横梁贯穿通过的吊架，中梁异型钢与支撑横梁间、支撑横梁与吊架间分别设有中梁压紧支座、中梁承压支座，中梁承压支座底部设置有用固定螺母锁紧的压梁，所述的支撑横梁为实心圆柱体或空心圆管体，支撑横梁与边梁压紧支座、边梁承压支座相匹配处设置有鼓状多向变位铰，多向变位铰的中心开有支撑横梁穿过的圆柱孔，边梁压紧支座、边梁承压支座与多向变位铰的接触面为凹球面，中梁压紧支座、中梁承压支座与支撑横梁的接触面为凹柱面。

其附加技术特征为：所述的中梁异型钢下设置有中梁定位块，U型定位轴的中心轴贯穿中梁定位块后两端用锁紧螺母紧固；

所述支撑横梁的外表面设置有镀铬层或包覆不锈钢面，多向变位铰的中心圆柱孔内侧设有凹槽，凹槽中镶嵌软质滑动材料层，中梁压紧支座、中梁承压支座与支撑横梁接触的凹柱面设置有软质滑动材料层，软质滑动材料层与支撑横梁的镀铬层或包覆的不锈钢面形成摩擦副；

所述边梁压紧支座、边梁承压支座与多向变位铰接触的凹球面设置有软质滑动材料层，多向变位铰的外表面设置有镀铬层或包覆不锈钢面，软质滑动材料层与多向变位铰的镀铬层或包覆的不锈钢面形成摩擦副；

所述支撑横梁的两端设置有限位板。

本发明要解决的第二个技术问题就是提供一种六自由度模数式伸缩装置的制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括下述步骤：

第一步

边梁异型钢与中梁异型钢按照要求的并缝宽度并缝，用钢件固定在一起，保证边梁异型钢与中梁异型钢上平面平齐；

第二步

将通过钢件固定在一起的边梁异型钢与中梁异型钢反过来放置在专用组装台上，把成对的位移控制箱焊在边梁异型钢底面，根据图纸要求焊接限位块，把边梁压紧支座放入限位块中间，中梁异型钢下面焊接中梁垫板和吊架及加强板，把中梁压紧支座放入吊架中间；

第三步

支撑横梁的外表面镀铬或包覆焊接不锈钢板后，在支撑横梁的两端安装上多向变位铰，支撑横梁的两端头焊接限位板；把支撑横梁组件放在中梁压紧支座和边梁压紧支座上，安装边梁承压支座和中梁承压支座，压梁，用螺母拧紧，安装止动板防止螺母松动；

第四步

支撑横梁预压一定的力后，焊接位移控制箱底板，完成位移控制箱的安装；把链条箱焊接在位移控制箱旁边，把中梁定位块焊接在中梁异型钢底面，U型定位轴的中心轴穿过中梁定位块，两端用锁紧螺母紧固；把双孔和三孔链板用联动轴，和边梁定位轴联接起来，把传动装置整体通过箱体定位块焊接在链条箱的相应位置；把边梁定位轴焊接牢固，完成伸缩装置的箱体组装；

第五步

将伸缩装置从专用组装台上取下，边梁异型钢与中梁异型钢朝上放置。

本发明所提供的一种六自由度模数式伸缩装置，支撑横梁顺桥向放置，支撑横梁为实心圆柱体或空心圆管体，支撑横梁与边梁压紧支座、边梁承压支座相匹配处设置有鼓状多向变位铰，多向变位铰的中心开有支撑横梁穿过的圆柱孔，支撑横梁在多向变位铰的圆柱孔前后移动，实现伸缩装置顺桥向的移动。边梁压紧支座、边梁承压支座与多向变位铰的接触面为凹球面，它们之间是球面配合；中梁压紧支座、中梁承压支座与支撑横梁的接触面为凹柱面，它们之间是圆柱面配合；这种球面配合与圆柱面配合，使得伸缩装置可以实现绕顺桥向和横桥向的转动及沿竖向的移动和转动。中梁异型钢下设置有中梁定位块，U型定位轴的中心轴贯穿中梁定位块后两端用锁紧螺母紧固，可以实现传动链条绕中心轴的顺桥向转动。

支撑横梁的外表面设置有镀铬层或包覆不锈钢面，多向变位铰的中心圆柱孔内侧设有凹槽，凹槽中镶嵌软质滑动材料层，中梁压紧支座、中梁承压支座与支撑横梁接触的凹柱面设置有软质滑动材料层，软质滑动材料层与支撑横梁的镀铬层或包覆的不锈钢面形成摩擦副；边梁压紧支座、边梁承压支座与多向变位铰接触的凹球面设置有软质滑动材料层，多向变位铰的外表面设置有镀铬层或包覆不锈钢面，软质滑动材料层与多向变位铰的镀铬层或包覆的不锈钢面形成摩擦副；可以使得转动滑动更顺畅。支撑横梁的两端设置有限位板，对支撑横梁限位。

本发明提供的一种六自由度模数式伸缩装置制备时，将边梁异型钢与中梁异型钢按照要求的并缝宽度并缝，用钢件固定在一起，保证边梁异型钢与中梁异型钢上平面平齐；然后将通过钢件固定在一起的边梁异型钢与中梁异型钢反过来放置在专用组装台上，把成对的位移控制箱焊在边梁异型钢底面，根据图纸要求焊接限位块，把边梁压紧支座放入限位块中间，中梁异型钢下面焊接中梁垫板和吊架及加强板，把中梁压紧支座放入吊架中间；其后将支撑横梁的外表面镀铬或包覆焊接不锈钢板后，在支撑横梁的两端安装上多向变位铰，支撑横梁的两端头焊接限位板；把支撑横梁组件放在中梁压紧支座和边梁压紧支座上，安装边梁承压支座和中梁承压支座，压梁，用螺母拧紧，安装止动板防止螺母松动；然后将支撑横梁预压一定的力后，焊接位移控制箱底板，完成位移控制箱的安装；把链条箱焊接在位移控制箱旁边，把中梁定位块焊接在中梁异型钢底面，U型定位轴的中心轴穿过中梁定位块，两端用锁紧螺母紧固；把双孔和三孔链板用联动轴，和边梁定位轴联接起来，把传动装置整体通过箱体定位块焊接在链条箱的相应位置；把边梁定位轴焊接牢固，完成伸缩装置的箱体组装；最后将伸缩装置从专用组装台上取下，边梁异型钢与中梁异型钢朝上放置。

本发明所提供的一种六自由度模数式伸缩装置，能实现顺桥向、横桥向和竖向的位移和转动，可以前、后、左、右、上、下六个方向位移和转动，满足梁体温度变化、车辆碾压、风力等因素产生的转角及位移。当不通车时，本伸缩装置就是一张柔性的网，两侧桥梁可不受任何约束的进行变化，当通车时，本伸缩装置就是一张钢板，来承受车载。

附图说明

图1为本发明一种六自由度模数式伸缩装置的结构示意图；

图2为中梁异型钢与传动链条的顺桥向结构示意图；

图3为中梁异型钢与传动链条的横桥向结构示意图；

图4为多向变位铰的结构示意图；

图5为支撑横梁横桥向的第一种结构示意图；

图6为支撑横梁横桥向的第二种结构示意图；

图7为顺桥向位移后的结构示意图；

图8为顺桥向的旋转结构示意图；

图9为横桥向位移后的结构示意图；

图10为横桥向的旋转结构示意图；

图11为竖向位移后的结构示意图；

图12为竖向的旋转结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种六自由度模数式伸缩装置的结构做进一步说明。

如图1所示，本发明一种六自由度模数式伸缩装置包括设置在桥梁端伸缩缝间的成对的边梁异型钢1和一个中梁异型钢2，边梁异型钢1和中梁异型钢2之间设置有防水橡胶条3，边梁异型钢1下设置有带有支撑横梁4的位移控制箱5，位移控制箱5内与边梁异型钢1位置相匹配处的支撑横梁4的上面设有边梁压紧支座6、下面设有边梁承压支座7，中梁异型钢2底部设置有支撑横梁4贯穿通过的吊架8，中梁异型钢2与支撑横梁4间设有中梁压紧支座9、支撑横梁4与吊架8间设有中梁承压支座10，中梁承压支座10底部设置有用固定螺母11锁紧的压梁12，支撑横梁4为实心圆柱体或空心圆管体，支撑横梁4与边梁压紧支座6、边梁承压支座7相匹配处设置有鼓状多向变位铰13，边梁压紧支座6、边梁承压支座7与多向变位铰13的接触面为凹球面，中梁压紧支座9、中梁承压支座10与支撑横梁4的接触面为凹柱面，支撑横梁4的两端设置有限位板14。

如图2所示，边梁异型钢1下设置有设有传动链条15的链条箱16，中梁异型钢2设置有中梁定位块17，U型定位轴的中心轴18贯穿中梁定位块17后两端用锁紧螺母19紧固。

如图3所示，中梁异型钢2设置有中梁定位块17，U型定位轴的中心轴18贯穿中梁定位块17后两端用锁紧螺母19紧固。

如图4所示，多向变位铰13为鼓状，多向变位铰13的中心开有支撑横梁穿过的圆柱孔20，圆柱孔20内侧设有凹槽21。

如图5所示，中梁异型钢2与支撑横梁4间设有中梁压紧支座9、支撑横梁4下设有中梁承压支座10，中梁压紧支座9、中梁承压支座10与支撑横梁4的接触面为凹柱面，支撑横梁4为实心圆柱体。

如图6所示，中梁异型钢2与支撑横梁4间设有中梁压紧支座9、支撑横梁4下设有中梁承压支座10，中梁压紧支座9、中梁承压支座10与支撑横梁4的接触面为凹柱面，支撑横梁4为空心圆管体。

如图7所示，边梁异型钢1向中梁异型钢2靠近，多向变位铰13沿支撑横梁4向中心移动，伸缩装置顺桥向移动。

如图8所示，边梁异型钢1下设置有位移控制箱5和链条箱16，随着车载的通过，位移控制箱5内边梁压紧支座、边梁承压支座在多向变位铰表面，支撑横梁4在中梁压紧支座、中梁承压支座表面来回滑动。

如图9所示，成对的边梁异型钢1和一个中梁异型钢2，边梁异型钢1下设置有带有支撑横梁4的位移控制箱5和设有传动链条15的链条箱16，伸缩装置绕传动链条15的中心轴18横桥向移动。

如图10所示，中梁异型钢2下沉，多向变位铰13在边梁压紧支座6、边梁承压支座7内表面向里滑动，支撑横梁4向下弯曲。

如图11所示，一边的边梁异型钢1下沉，边梁压紧支座6、边梁承压支座7沿多向变位铰13表面向里滑动，一边的边梁异型钢1’上升，边梁压紧支座6’、边梁承压支座7’沿多向变位铰13’表面向外滑动，支撑横梁4倾斜。

如图12所示，边梁异型钢1的一端101向靠近中梁异型钢2方向移动，该处的传动链条15压缩，多向变位铰沿支撑横梁4向靠近中心移动，另一端102向离开中梁异型钢2方向移动，该处的传动链条15’伸展，多向变位铰沿支撑横梁4’向远离中心移动。

本发明所提供的一种六自由度模数式伸缩装置，支撑横梁4顺桥向放置，支撑横梁4为实心圆柱体或空心圆管体，支撑横梁4与边梁压紧支座6、边梁承压支座7相匹配处设置有鼓状多向变位铰13，多向变位铰13的中心开有支撑横梁4穿过的圆柱孔20，支撑横梁4在多向变位铰13的圆柱孔20前后移动，实现伸缩装置顺桥向的移动。边梁压紧支座6、边梁承压支座7与多向变位铰13的接触面为凹球面，它们之间是球面配合；中梁压紧支座9、中梁承压支座10与支撑横梁4的接触面为凹柱面，它们之间是圆柱面配合；这种球面配合与圆柱面配合，使得伸缩装置可以实现绕顺桥向和横桥向的转动及沿竖向的移动和转动。中梁异型钢2下设置有中梁定位块17，U型定位轴的中心轴18贯穿中梁定位块17后两端用锁紧螺母19紧固，可以实现传动链条绕中心轴18的横桥向移动和转动。

支撑横梁4的外表面设置有镀铬层或包覆不锈钢面，多向变位铰13的中心圆柱孔20内侧设有凹槽21，凹槽21中镶嵌软质滑动材料层，中梁压紧支座9、中梁承压支座10与多向变位铰13接触的凹柱面设置有软质滑动材料层，软质滑动材料层与支撑横梁4的镀铬层或包覆的不锈钢面形成摩擦副；边梁压紧支座6、边梁承压支座7与多向变位铰13接触的凹球面设置有软质滑动材料层，多向变位铰13的外表面设置有镀铬层或包覆不锈钢面，软质滑动材料层与多向变位铰的镀铬层或包覆的不锈钢面形成摩擦副；可以使得转动滑动更顺畅。支撑横梁4的两端设置有限位板14，对支撑横梁4限位。

本发明提供的一种六自由度模数式伸缩装置制备时，将边梁异型钢1与中梁异型钢2按照要求的并缝宽度并缝，用钢件固定在一起，保证边梁异型钢1与中梁异型钢2上平面平齐；然后将通过钢件固定在一起的边梁异型钢1与中梁异型钢2反过来放置在专用组装台上，把成对的位移控制箱5焊在边梁异型钢1底面，根据图纸要求焊接限位块，把边梁压紧支座6放入限位块中间，中梁异型钢2下面焊接中梁垫板和吊架8及加强板，把中梁压紧支座9放入吊架8中间；其后将支撑横梁4的外表面镀铬或包覆焊接不锈钢板后，在支撑横梁4的两端安装上多向变位铰13，支撑横梁4的两端头焊接限位板14；把支撑横梁组件放在中梁压紧支座9和边梁压紧支座6上，安装边梁承压支座7和中梁承压支座10，压梁，用螺母拧紧，安装止动板防止螺母松动；然后将支撑横梁4预压一定的力后，焊接位移控制箱底板，完成位移控制箱5的安装；把链条箱16焊接在位移控制箱5旁边，把中梁定位块焊接在中梁异型钢2底面，U型定位轴的中心轴18穿过中梁定位块17，两端用锁紧螺母19紧固；把双孔和三孔链板用联动轴，和边梁定位轴联接起来，把传动装置整体通过箱体定位块焊接在链条箱16的相应位置；把边梁定位轴焊接牢固，完成伸缩装置的箱体组装；最后将伸缩装置从专用组装台上取下，边梁异型钢1与中梁异型钢2朝上放置。

本发明所提供的一种六自由度模数式伸缩装置不仅限于上述结构，但不管是何种形式，只要结构与本发明相同，都落入本发明保护范围。

Claims (6)

1.一种六自由度模数式伸缩装置，包括成对的边梁异型钢和至少一个中梁异型钢，边梁异型钢和中梁异型钢之间及相邻两中梁异型钢之间分别设置有防水橡胶条，边梁异型钢下设置有带有支撑横梁的位移控制箱和设有传动链条的链条箱，位移控制箱内与边梁异型钢位置相匹配处的支撑横梁的上、下面分别设有边梁压紧支座、边梁承压支座，中梁异型钢底部设置有支撑横梁贯穿通过的吊架，中梁异型钢与支撑横梁间、支撑横梁与吊架间分别设有中梁压紧支座、中梁承压支座，中梁承压支座底部设置有用固定螺母锁紧的压梁，其特征在于：所述的支撑横梁为实心圆柱体或空心圆管体，支撑横梁与边梁压紧支座、边梁承压支座相匹配处设置有鼓状多向变位铰，多向变位铰的中心开有支撑横梁穿过的圆柱孔，边梁压紧支座、边梁承压支座与多向变位铰的接触面为凹球面，中梁压紧支座、中梁承压支座与支撑横梁的接触面为凹柱面。

2.根据权利要求1所述的一种六自由度模数式伸缩装置，其特征在于：所述的中梁异型钢下设置有中梁定位块，U型定位轴的中心轴贯穿中梁定位块后两端用锁紧螺母紧固。

3.根据权利要求1所述的一种六自由度模数式伸缩装置，其特征在于：所述支撑横梁的外表面设置有镀铬层或包覆不锈钢面，多向变位铰的中心圆柱孔内侧设有凹槽，凹槽中镶嵌软质滑动材料层，中梁压紧支座、中梁承压支座与支撑横梁接触的凹柱面设置有软质滑动材料层，软质滑动材料层与支撑横梁的镀铬层或包覆的不锈钢面形成摩擦副。

4.根据权利要求1所述的一种六自由度模数式伸缩装置，其特征在于：所述边梁压紧支座、边梁承压支座与多向变位铰接触的凹球面设置有软质滑动材料层，多向变位铰的外表面设置有镀铬层或包覆不锈钢面，软质滑动材料层与多向变位铰的镀铬层或包覆的不锈钢面形成摩擦副。

5.根据权利要求1所述的一种六自由度模数式伸缩装置，其特征在于：所述支撑横梁的两端设置有限位板。

6.权利要求1、2、3、4或5任一项所述的一种六自由度模数式伸缩装置的制备工艺，其特征在于包括下述步骤：

第一步

边梁异型钢与中梁异型钢按照要求的并缝宽度并缝，用钢件固定在一起，保证边梁异型钢与中梁异型钢上平面平齐；

第二步

将通过钢件固定在一起的边梁异型钢与中梁异型钢反过来放置在专用组装台上，把成对的位移控制箱焊在边梁异型钢底面，根据图纸要求焊接限位块，把边梁压紧支座放入限位块中间，中梁异型钢下面焊接中梁垫板和吊架及加强板，把中梁压紧支座放入吊架中间；

第三步

支撑横梁的外表面镀铬或包覆焊接不锈钢板后，在支撑横梁的两端安装上多向变位铰，支撑横梁的两端头焊接限位板；把支撑横梁组件放在中梁压紧支座和边梁压紧支座上，安装边梁承压支座和中梁承压支座，压梁，用螺母拧紧，安装止动板防止螺母松动；

第四步

支撑横梁预压一定的力后，焊接位移控制箱底板，完成位移控制箱的安装；把链条箱焊接在位移控制箱旁边，把中梁定位块焊接在中梁异型钢底面，U型定位轴的中心轴穿过中梁定位块，两端用锁紧螺母紧固；把双孔和三孔链板用联动轴，和边梁定位轴联接起来，把传动装置整体通过箱体定位块焊接在链条箱的相应位置；把边梁定位轴焊接牢固，完成伸缩装置的箱体组装；

第五步

将伸缩装置从专用组装台上取下，边梁异型钢与中梁异型钢朝上放置。