CN104047211B - 无砟轨道混凝土浇筑机用的防脱轨防倾覆安全装置 - Google Patents

Abstract

一种无砟轨道混凝土浇筑机用的防脱轨防倾覆安全装置，具有主车架、支架、螺旋输送装置、螺旋布料装置、驾驶室、控制器和显示器，其特点是螺旋布料装置通过四个第一电液伺服液压油缸悬挂于支架上，支架上、螺旋布料装置上分别安装倾角传感器，驾驶室上安装两维倾角传感器，支撑轮上安装压力传感器。倾角传感器和两维倾角传感器以及压力传感器皆分别与控制器相连接。驾驶室的两侧各设置两个可伸缩支腿伺服系统，在驾驶室的顶部安装有滑台伺服系统。当无砟轨道浇筑机在施工过程中遇到或存在脱轨或倾覆等安全隐患的工况时，该安全装置能确保驾驶室所行走的工具轨所受的压力方向竖直、大小恒定，从而达到防止浇筑机脱轨、倾覆的目的，消除了安全隐患。

Description

无砟轨道混凝土浇筑机用的防脱轨防倾覆安全装置

技术领域

本发明涉及一种无砟轨道混凝土浇筑机，特别与无砟轨道混凝土浇筑机的防脱轨防倾覆安全装置有关，具体说是一种无砟轨道混凝土浇筑机用的防脱轨防倾覆安全装置。

背景技术

在无砟轨道施工过程中，直线段的混凝土道床板的浇筑基础高度不相同，即路基和桥梁、路基和隧道、隧道和桥梁在线路的交界处有高度差；曲线段的混凝土道床板存在超高结构，桥梁和隧道属于上部超高，路基属于下部超高。在这些工况下，浇筑机在施工过程中存在脱轨或倾覆的安全隐患，针对这种情况，相关文献还没有给出解决此问题的技术方案。CN101586322A一种能上下台阶的无砟轨道道床浇注设备，它的两根前横向调整梁皆具有导向体、滑动体、液压油缸、定位体；每根前横向调整梁的导向体、液压油缸固定于与其相对应的一个伸缩套上，每根前横向调整梁的滑动体的底端与该前横向调整梁所连接的一个前行走装置的车轮架固定连接，每根前横向调整梁的液压油缸的活塞杆顶端与该前横向调整梁所连接的一个前行走装置的车轮架铰接，每根前横向调整梁的导向体和滑动体由将二者分别在若干个相对位置固定连接为一体的定位体锁定。CN102628244A公开了一种单元板式无砟轨道定位智能监控器，包括外壳，该外壳内设置电池盒、无线发射器、拉绳式角度测量仪和带拉绳式位移计的应力环，所述应力环一端固定在固定支柱上，另一端固定在外壳一侧的推力板上，拉绳式角度测量仪和拉绳式位移计分别与无线发射器连接且由电池盒供电，所述外壳底部设置定位销。以上这些技术对于如何防止浇筑机脱轨、倾覆并未给出具体的指导方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种无砟轨道混凝土浇筑机用的防脱轨防倾覆安全装置，当无砟轨道浇筑机在施工过程中遇到或（或字是否该去掉）存在脱轨或倾覆等安全隐患的工况时，它能确保浇筑机的驾驶室所行走的工具轨所受的压力方向竖直（即垂直于轨道平面）、大小恒定，从而达到防止浇筑机脱轨、倾覆的目的，消除安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种无砟轨道混凝土浇筑机用的防脱轨防倾覆安全装置，具有主车架、安装于主车架上的支架、支撑在支架上的螺旋输送装置、螺旋布料装置、行走在工具轨上的驾驶室、安装于驾驶室内的控制器和显示器（显示器可为液晶显示器），其技术方案在于：所述支架的端部前后各设有两个共四个呈悬挂的第一电液伺服液压油缸，螺旋布料装置通过这四个第一电液伺服液压油缸悬挂于支架上而使支架、四个第一电液伺服液压油缸、螺旋布料装置构成并联机构，每个第一电液伺服液压油缸中的第一伺服电动机皆连接与之对应的一个第一伺服控制器，每个第一伺服控制器皆分别与上述控制器相连接（每个第一电液伺服液压油缸中的液压油缸皆与浇筑机上的液压系统相连接）；所述支架上、螺旋布料装置上分别安装倾角传感器，驾驶室上安装两维倾角传感器；所述驾驶室的两侧各设置两个共四个行走在模板槽钢上的可伸缩支腿伺服系统，每个可伸缩支腿伺服系统具有行走在模板槽钢上的滚轮、起可伸缩支腿作用的第二电液伺服液压油缸，滚轮安装于与之对应的第二电液伺服液压油缸的缸筒的底端，每个第二电液伺服液压油缸中的第二伺服电动机皆连接与之对应的一个第二伺服控制器，每个第二伺服控制器皆分别与上述控制器相连接；在驾驶室的中间位置安装有行走在工具轨上的两个支撑轮，两个支撑轮上分别安装压力传感器，上述倾角传感器和两维倾角传感器以及压力传感器皆通过导线分别与控制器相连接，控制器与显示器相连接；在驾驶室的顶部安装有滑台伺服系统，滑台伺服系统具有纵向滑块、由驾驶室限位支撑的呈纵向设置的第一丝杠（第一滚动丝杠）、连接纵向滑块与第一丝杠的第一丝母、横向滑块、由驾驶室限位支撑的呈横向设置的第二丝杠（第二滚动丝杠）、连接横向滑块与第二丝杠的第二丝母、与第一丝杠传动连接的第三伺服电动机、与第二丝杠传动连接的第四伺服电动机、与第三伺服电动机相连接的第三伺服控制器、与第四伺服电动机相连接的第四伺服控制器，第三伺服控制器、第四伺服控制器分别与上述控制器相连接，纵向滑块的下面固定有第一丝母，第一丝母与第一丝杠螺纹连接，横向滑块的下面固定有第二丝母，第二丝母与第二丝杠螺纹连接。

上述技术方案中，所述的螺旋布料装置通过四个第一电液伺服液压油缸悬挂于支架上的具体结构是，每个第一电液伺服液压油缸中的缸筒与支架铰接，活塞杆与螺旋布料装置铰接。

本发明所述的螺旋布料装置通过四个第一电液伺服液压油缸悬挂于支架上，所述支架上、螺旋布料装置上分别安装倾角传感器，驾驶室上安装两维倾角传感器；支撑轮上安装压力传感器，上述倾角传感器和两维倾角传感器以及压力传感器皆分别与控制器相连接。所述驾驶室的两侧各设置两个行走在模板槽钢上的可伸缩支腿伺服系统，在驾驶室的顶部安装有滑台伺服系统。这样本发明能够达到的积极效果如下：①在浇筑机遇到曲线段超高结构施工时，利用支撑轮上的压力传感器实时监测工具轨所承受的压力，利用螺旋布料装置和支架上的倾角传感器监测二者的倾斜角度，将监测信号传递给控制器，通过调整并联机构的第一电液伺服液压油缸，将螺旋布料装置（螺旋布料机）向相反方向倾斜，改变主车架重心以消除对工具轨施加的侧压力，保证工具轨所受压力方向竖直（即垂直于轨道平面）、大小恒定，达到防脱轨、防倾覆的目的。②当驾驶室行走在曲线段超高结构路段时（驾驶室会发生侧向偏转），利用支撑轮上的压力传感器实时监测工具轨所承受的压力，利用驾驶室上的两维倾角传感器监测驾驶室倾斜角度，压力传感器、两维倾角传感器将监测信号传递给控制器，利用滑台伺服系统控制横向滑块的移动；当上下坡时，驾驶室会发生俯仰，利用滑台伺服系统控制纵向滑块的滑动，在操作的同时，利用支撑轮上的压力传感器来监测工具轨所受压力，保证工具轨所受压力方向竖直（即垂直于轨道平面）、大小恒定，以此来达到防脱轨、防倾覆的目的。③当驾驶室行走在直线段上下坡或曲线段超高结构路段时，利用可伸缩支腿伺服系统调整可伸缩支腿的伸缩，同时利用支撑轮上的压力传感器监测工具轨所受压力，保证该压力方向竖直（即垂直于轨道平面）、大小恒定，以此来达到防脱轨、防倾覆的目的。

本发明当无砟轨道浇筑机在施工过程中遇到或存在脱轨或倾覆等安全隐患的工况时，能够根据倾角传感器、两维倾角传感器、压力传感器的反馈信息，通过控制螺旋布料装置的偏摆、滑块（指横向滑块或纵向滑块）的滑动、可伸缩支腿的伸缩，保证浇筑机的驾驶室所行走的工具轨所受的压力方向竖直（即垂直于轨道平面）、大小恒定，实现了防止浇筑机脱轨、倾覆的目的，消除了安全隐患，确保了施工稳定性、浇筑质量可靠性和施工安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的电路控制框图。

图3为浇筑机在上部超高工况时的结构示意图。

图4为浇筑机在下部超高工况时的结构示意图。

图5为本发明中驾驶室、可伸缩支腿伺服系统、支撑轮相连接的结构示意图。

图6为本发明中一个可伸缩支腿伺服系统的结构示意图。

图7为本发明中滑台伺服系统的结构示意图（俯视图）。

图8为本发明的滑台伺服系统中纵向滑块、第一丝母、第三伺服电动机、第三伺服控制器相连接的结构示意图（或者说是横向滑块、第二丝母、第四伺服电动机、第四伺服控制器相连接的结构示意图）。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本发明的无砟轨道混凝土浇筑机用的防脱轨防倾覆安全装置具有主车架14、安装于主车架14上的支架12、支撑在支架12上的螺旋输送装置13、（悬挂在支架12上的）螺旋布料装置9、行走在工具轨上的驾驶室（司机室）5、安装于驾驶室5内的控制器15和（液晶）显示器16。其特点是所述支架12的端部前后各设有两个共四个呈悬挂的第一电液伺服液压油缸8，螺旋布料装置9通过这四个第一电液伺服液压油缸8悬挂于支架12上而使支架、四个第一电液伺服液压油缸、螺旋布料装置构成并联机构。如图1、图2、图3、图4所示，上述螺旋布料装置9通过四个第一电液伺服液压油缸8悬挂于支架12上的具体结构是，每个第一电液伺服液压油缸8中的缸筒与支架12铰接，活塞杆与螺旋布料装置9铰接（缸筒位于活塞杆的上面）。每个第一电液伺服液压油缸8中的第一伺服电动机81皆连接与之对应的一个第一伺服控制器82，每个第一伺服控制器82皆与分别上述控制器15相连接，每个第一电液伺服液压油缸8中的液压油缸皆与浇筑机上的液压系统相连接。所述支架12上、螺旋布料装置9上分别安装倾角传感器11、10，驾驶室5上安装两维倾角传感器4。如图1、图2、图5、图6、图7所示，所述驾驶室5的两侧各设置两个行走在模板槽钢上的可伸缩支腿伺服系统3，每个可伸缩支腿伺服系统3具有行走在模板槽钢上的滚轮32、起可伸缩支腿作用的第二电液伺服液压油缸31，滚轮32安装于与之对应的第二电液伺服液压油缸31的缸筒的底端，第二电液伺服液压油缸31的活塞杆（顶端）与一个方形框架铰接，该方形框架与驾驶室5的（主框架）的两侧固定连接，可参见图7。上述模板槽钢本身为已有技术，为模板与槽钢的组合，从轨道结构分析，（四个）所述滚轮32分别行走（走行）在驾驶室的两侧的槽钢上，（纵向）模板分左右两侧设置并与基础固定连接，槽钢位于（纵向）模板的外侧，槽钢焊接在与其对应的模板外侧（作为主车的走行轨道），可参见JZJ-2000型双块式无砟轨道混凝土浇筑机的研究与设计，工程机械，第41卷2010年4月，第41页，走行系统。每个第二电液伺服液压油缸31中的第二伺服电动机311皆连接与之对应的一个第二伺服控制器312，每个第二伺服控制器312皆分别与上述控制器15相连接。在驾驶室5的中间位置安装有行走在工具轨上的两个支撑轮1，两个支撑轮1上分别安装压力传感器2、2′，上述倾角传感器11、倾角传感器10和两维倾角传感器4以及压力传感器2、2′皆通过导线分别与控制器15相连接，控制器15与显示器16相连接。如图1、图2、图7、图8所示，在驾驶室5的顶部6安装有滑台伺服系统7，滑台伺服系统7具有纵向滑块71、由驾驶室5限位支撑的呈纵向设置的第一丝杠（第一滚动丝杠）77、连接纵向滑块71与第一丝杠77的第一丝母711、横向滑块72、由驾驶室5限位支撑的呈横向设置的第二丝杠（第二滚动丝杠）78、连接横向滑块72与第二丝杠78的第二丝母712、与第一丝杠77传动连接的第三伺服电动机73、与第二丝杠78传动连接的第四伺服电动机75、与第三伺服电动机73相连接的第三伺服控制器74、与第四伺服电动机75相连接的第四伺服控制器76，第三伺服控制器74、第四伺服控制器76分别与上述控制器15相连接。纵向滑块71的下面固定有第一丝母711，第一丝母711与第一丝杠77螺纹连接，横向滑块72的下面固定有第二丝母712，第二丝母712与第二丝杠78螺纹连接。上述控制器15包括CPU、两类接口电路。所述的两类接口电路（通过导线）分别与显示器、各传感器、各伺服控制器相连接。控制器本身为已有技术。

如图3所示，浇筑机运行在上部超高路段时，驾驶室是倾斜的，会对工具轨产生侧向压力，此时应根据压力传感器和倾角传感器的反馈信息，调整第二电液伺服液压油缸（即可伸缩支腿）的长度和横向滑块的移动来改变驾驶室的重心以保证工具轨所受压力大小恒定，且无侧向压力。

如图4所示，浇筑机运行在下部超高路段时，支架是倾斜的，意味着整个主车架也是倾斜的，这时存在脱轨和倾覆的安全隐患。利用压力传感器监测工具轨的压力值，利用倾角传感器监测螺旋布料装置偏摆的角度，及时将压力信号和角度信号传递给驾驶室内的的控制器。根据传感器的反馈信息，利用控制器调整并联机构的第一电液伺服液压油缸，将螺旋布料装置（螺旋布料机）向相反方向适当倾斜，以此来达到防脱轨、防倾覆的目的，消除安全隐患。

如图7所示，驾驶室行走在工具轨上，在驾驶室的顶部安装有滑台伺服系统，在遇到曲线段超高结构时，驾驶室会发生侧向偏转，这时应利用滑台伺服系统将横向滑块向驾驶室偏转的相反方向移动，通过超高结构之后将横向滑块调回到原位置。在操作的同时，利用支撑轮上的压力传感器来监测工具轨所受压力，保证工具轨所受压力方向竖直（即垂直于轨道平面）、大小恒定，以此来达到防脱轨、防倾覆的目的，消除安全隐患。

当上下坡时，驾驶室会发生俯仰，因此在驾驶室上坡时，利用滑台伺服系统将纵向滑块适当前移，上坡结束时将纵向滑块调回到原位置；当驾驶室下坡时，利用滑台伺服系统将纵向滑块适当后移，下坡结束时将纵向滑块调回到原位置。在操作的同时，利用支撑轮上的压力传感器来监测工具轨所受压力，保证工具轨所受压力方向竖直（即垂直于轨道平面）、大小恒定。

如图5所示，驾驶室的重量由两侧行走在模板槽钢的四个可伸缩支腿伺服系统和中间行走在工具轨上的两个支撑轮支承，在驾驶室行走过程中，利用支撑轮上的压力传感器来监测工具轨所受压力，当工具轨受到右侧侧向压力时，通过伸长右侧的（起支腿作用的）第二电液伺服液压油缸和缩短左侧的（起支腿作用的）第二电液伺服液压油缸来消除工具轨所受侧向压力，并保证压力大小恒定；当工具轨受到左侧侧向压力时，通过伸长左侧的（起支腿作用的）第二电液伺服液压油缸和缩短右侧的（起支腿作用的）第二电液伺服液压油缸来消除工具轨所受侧向压力，并保证压力大小恒定。

Claims (2)

1.一种无砟轨道混凝土浇筑机用的防脱轨防倾覆安全装置，具有主车架（14）、安装于主车架上的支架（12）、支撑在支架上的螺旋输送装置（13）、螺旋布料装置（9）、行走在工具轨上的驾驶室（5）、安装于驾驶室内的控制器（15）和显示器（16），其特征在于：

所述支架（12）的端部前后各设有两个共四个呈悬挂的第一电液伺服液压油缸（8），螺旋布料装置（9）通过这四个第一电液伺服液压油缸（8）悬挂于支架（12）上而与支架构成并联机构，每个第一电液伺服液压油缸（8）中的第一伺服电动机（81）皆连接与之对应的一个第一伺服控制器（82），每个第一伺服控制器（82）皆分别与上述控制器（15）相连接；

所述支架（12）上、螺旋布料装置（9）上分别安装倾角传感器（11、10），驾驶室（5）上安装两维倾角传感器（4）；

所述驾驶室（5）的两侧各设置两个共四个行走在模板槽钢上的可伸缩支腿伺服系统（3），每个可伸缩支腿伺服系统（3）具有行走在模板槽钢上的滚轮（32）、起可伸缩支腿作用的第二电液伺服液压油缸（31），滚轮（32）安装于与之对应的第二电液伺服液压油缸（31）的缸筒的底端，每个第二电液伺服液压油缸（31）中的第二伺服电动机（311）皆连接与之对应的一个第二伺服控制器（312），每个第二伺服控制器（312）皆分别与上述控制器（15）相连接；

在驾驶室（5）的中间位置安装有行走在工具轨上的两个支撑轮（1），两个支撑轮（1）上分别安装压力传感器（2、2′），上述倾角传感器（11、10）和两维倾角传感器（4）以及压力传感器（2、2′）皆通过导线分别与控制器（15）相连接；

在驾驶室（5）的顶部安装有滑台伺服系统（7），滑台伺服系统（7）具有纵向滑块（71）、由驾驶室限位支撑的呈纵向设置的第一丝杠（77）、连接纵向滑块与第一丝杠的第一丝母（711）、横向滑块（72）、由驾驶室限位支撑的呈横向设置的第二丝杠（78）、连接横向滑块与第二丝杠的第二丝母（712）、与第一丝杠传动连接的第三伺服电动机（73）、与第二丝杠传动连接的第四伺服电动机（75）、与第三伺服电动机相连接的第三伺服控制器（74）、与第四伺服电动机相连接的第四伺服控制器（76），第三伺服控制器（74）、第四伺服控制器（76）分别与上述控制器（15）相连接，纵向滑块（71）的下面固定有第一丝母（711），第一丝母（711）与第一丝杠（77）螺纹连接，横向滑块（72）的下面固定有第二丝母（712），第二丝母（712）与第二丝杠（78）螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的无砟轨道混凝土浇筑机用的防脱轨防倾覆安全装置，其特征在于上述螺旋布料装置（9）通过四个第一电液伺服液压油缸（8）悬挂于支架（12）上的具体结构是，每个第一电液伺服液压油缸（8）中的缸筒与支架（12）铰接，活塞杆与螺旋布料装置（9）铰接。