CN104929056B - 一种球面轨道液压传动与控制架桥机、架桥系统及架桥方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球面轨道液压传动与控制架桥机、架桥系统及架桥方法。本发明的架桥机包括主框架、主框架平移机构以及片梁输送机构；主框架包括支架横梁、U形支架、机臂和支撑板，支撑板连接固定多于1个的U形支架；主框架平移机构包括U形支架支腿油缸和框架输送球面轨道，U形支架支腿油缸和框架输送球面轨道均设置于支撑板的底部，该U形支架支腿油缸与框架输送球面轨道配合达到平移主框架的目的；片梁输送机构包括起重台车和片梁输送球面轨道，起重台车在机臂上滑行吊运预制片梁，片梁输送球面轨道承载并输送预制片梁。本发明能够大大提高预制片梁架设效率和架设质量，且架桥系统的结构更优化，制造成本得到了降低。

Description

一种球面轨道液压传动与控制架桥机、架桥系统及架桥方法

技术领域

本发明涉及一种架设桥梁的设备及方法，更具体地说，涉及一种球面轨道液压传动与控制架桥机、架桥系统及架桥方法。

背景技术

随着我国科学技术和基础建设的不断发展，尤其在高速公路和高速铁路施工建设中，各种新技术、新装备得到了广泛的应用和推广，提高了铁路和公路的施工速度和质量。架桥机是一种将预制好的片梁放置到预制好的桩基上去的桥梁施工机械，属于起重机范畴。但其与一般意义上的起重机有很大的不同。因其主要功能是将片梁提起，然后运送到位后放下，所以对其在已架片梁上的纵移要求较苛刻。

采用架桥机架设预制片梁的施工方法在一般桥梁工程预制梁安装施工中已得到广泛的应用。但现有架桥机仍存在一些缺陷，如预制片梁纵移稳定性差、架设效率低(正常一天可架设2片片梁，最多也只能架设4片片梁)、施工安全可靠性不高、架桥系统结构设计复杂等。

经检索，针对上述问题，现有技术已有一些解决方案。如中国专利申请号201510060031.0，申请日为2015年2月5日，发明创造名称为：新型大吨位架桥机及其施工方法；该申请案包括由架桥机主梁、主梁前联系梁、主梁后联系梁组成的主框架结构，所述主框架结构上依次连接设置有中部支撑装置、前辅助支撑装置和后辅助支撑装置；新型大吨位架桥机的施工方法包括架桥机过孔工序、过孔向架梁转换工序、架桥机架梁工序、架梁向过孔转换工序、正常架梁与末跨转换工序、变跨施工工序、小曲线段施工工序和驮运转场施工工序。该申请案解决了大跨度、大吨位、小曲率、跨度和幅度变化多、转场频繁等条件下预制桥梁采用架桥机安装的问题，具有安全、稳定性能好等优点。

又如中国专利申请号201210292991.6，申请日为2012年8月9日，发明创造名称为：能够承重自助均衡的架桥机组及利用其进行架桥的方法；该申请案的架桥机组包括上车系统和下车系统，以及若干对油缸式支腿，安装在下车系统车架主梁后部承重横垫梁后侧；控制装置，用于控制若干对油缸式支腿的油缸压力和行程。该申请案采用了配置三对油缸式支腿，通过控制油缸式支腿的压力，使其产生的抗后倾力矩大于等于上车系统承重后支腿传给下车系统后部承重横垫梁的压力所造成的下车系统向后倾翻的力矩，保证了下车系统能够在整个架梁过程自助保持其承重的均衡性，保证了下车系统的纵向稳定性。然而，上述申请案均存在结构设计复杂，制造成本高等问题，仍需一种进一步的改进方案。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有桥梁架设过程，预制片梁纵移稳定性差、架设效率低，架桥系统结构设计复杂等问题，提供了一种球面轨道液压传动与控制架桥机、架桥系统及架桥方法；使用本发明提供的技术方案，能够大大提高预制片梁架设效率和架设质量，且架桥系统的结构更优化，制造成本得到了降低。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种球面轨道液压传动与控制架桥机，包括主框架、主框架平移机构以及片梁输送机构；所述的主框架包括支架横梁、U形支架、机臂和支撑板，支撑板连接固定多于1个的U形支架；所述的主框架平移机构包括U形支架支腿油缸和框架输送球面轨道，U形支架支腿油缸和框架输送球面轨道均设置于支撑板的底部，该U形支架支腿油缸与框架输送球面轨道配合达到平移主框架的目的；所述的片梁输送机构包括起重台车和片梁输送球面轨道，起重台车在机臂上滑行吊运预制片梁，所述的片梁输送球面轨道铺设于U形支架上，该片梁输送球面轨道承载并输送预制片梁。

更进一步地，所述的机臂竖向穿过U形支架，U形支架上在机臂的上下方分别设置了机臂上球面轨道和机臂下球面轨道，机臂通过机臂上球面轨道、机臂下球面轨道相对U形支架滑动。

更进一步地，所述的机臂上球面轨道包括上轨道、下轨道和滚球，滚球安装于上、下轨道之间，机臂下球面轨道与机臂上球面轨道结构设计相同；所述的框架输送球面轨道为挂耳球面轨道，挂耳球面轨道的上轨道设置有凸起，下轨道设置有凹槽，所述凸起与凹槽相互配合，使下轨道在竖直方向上不脱离上轨道。

更进一步地，所述片梁输送球面轨道设置有第一片梁输送上轨道和第二片梁输送上轨道，第一片梁输送上轨道和第二片梁输送上轨道在片梁输送球面轨道的下轨道上滑行。

本发明的一种球面轨道液压传动与控制架桥系统，包括架桥机和桥面调试机器人，所述的桥面调试机器人包括片梁承接平台、托举油缸、第二回转支承、行走球面轨道、纵向油缸和大臂；其中，所述的大臂用于支撑机器人整个机体，纵向油缸用于推动机体沿行走球面轨道平移，所述的第二回转支承用于控制机器人转向，托举油缸用于控制片梁承接平台在竖直方向移动。

更进一步地，所述的大臂内部设置有大臂伸出油缸，大臂伸出油缸的活塞端连接有大臂支腿油缸；大臂共设置有4个，两两为一组分设于机器人外围框架的两侧，且位于同一侧的2个大臂的大臂伸出油缸活塞伸出方向相反。

更进一步地，所述的行走球面轨道为挂耳球面轨道，该行走球面轨道的上轨道与第二回转支承相连。

更进一步地，所述的架桥系统还包括架桥机转体机构，该架桥机转体机构设置于地面以下，架桥机转体机构包括回转支承平台、第一回转支承和承接球面轨道，所述的第一回转支承设置于回转支承平台上，该第一回转支承的上部连接有承接球面轨道，所述的承接球面轨道与框架输送球面轨道的上轨道相配合，用于承接架桥机。

更进一步地，所述的架桥系统还包括双层会车机构，该双层会车机构包括桥面支撑油缸、一层桥面、二层桥面和导向框，所述的一层桥面和二层桥面通过导向框连为一整体，桥面支撑油缸共设置有2排4列，桥面支撑油缸用于支撑双层桥面在竖直方向上同步移动。

本发明利用所述架桥系统进行架桥的方法，其步骤为：

步骤一、利用1号架桥机从生产现场起吊预制片梁，并承载预制片梁行走；

步骤二、遇十字路口或弯道时，通过架桥机转体机构的第一回转支承实现转向；

步骤三、1号架桥机将预制片梁运至2号架桥机的下平台，再通过2号架桥机将下平台上预制片梁吊运至轮胎平板车上，由轮胎平板车运输至架桥施工现场；

步骤四、通过3号架桥机将轮胎平板车上预制片梁吊运至两桩基之间，完成片梁架设；预制片梁架设过程具体如下：

(a)控制3号架桥机机臂靠近轮胎平板车一侧的起重台车起吊预制片梁，起重台车沿机臂移动，将部分预制片梁置于片梁输送球面轨道上；

(b)控制片梁输送球面轨道的上轨道前移，运送预制片梁，在预制片梁移动过程中机臂和起重台车跟随移动；

(c)待预制片梁运送到指定位置后，机臂另一侧的起重台车接替起吊预制片梁，并将预制片梁落于两桩基之间；

步骤五、控制两桥面调试机器人至架设后预制片梁两端，微调预制片梁空间位置；

步骤六、控制U形支架支腿油缸支撑U形支架，通过卷扬牵引框架输送球面轨道的下轨道前移，U形支架支腿油缸下落，再通过卷扬牵引框架输送球面轨道的上轨道前移，进而使主框架前移至下一预制片梁的架设工位；

步骤七、卸载预制片梁后的返程平板车与载桥平板车在双层会车机构完成会车，载桥平板车运输下一预制片梁至架桥施工现场。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种球面轨道液压传动与控制架桥机，其采用U形支架承载片梁，能够加大片梁的跨度，保证了片梁的纵移稳定性；采用球面轨道运输架桥机主框架和预制片梁，减小了架桥操作所需消耗的能源；采用液压油缸支撑整个架桥机主框架，保证了架桥机平移的稳定性；

(2)本发明的一种球面轨道液压传动与控制架桥系统，充分考虑了整个片梁运输过程中所能遇到的各种问题，通过设置桥面调试机器人保证了片梁架设质量，通过设置架桥机转体机构解决了架桥机遇十字路口或弯道时的转向问题，通过设置双层会车机构提高了片梁架设效率及架设连贯性，大大缩短了工时，将本发明的架桥系统应用于时间即金钱的施工现场，无疑将大大节省片梁的架设成本；

(3)本发明的一种球面轨道液压传动与控制架桥方法，架设流程连贯，各机构能够有效配合，提高了铁路和公路架桥的施工速度和质量，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明中架桥机的架桥过程示意图；

图2为本发明中架桥机的侧视结构示意图；

图3为本发明架桥机输送片梁过程中转向的示意图；

图4为本发明中桥面调试机器人的侧视结构示意图；

图5为本发明中桥面调试机器人另一角度的侧视结构示意图；

图6为本发明中桥面调试机器人的俯视结构示意图；

图7为本发明中双层会车系统的主视结构示意图；

图8为本发明中双层会车系统的侧视结构示意图。

示意图中的标号说明：

11、桩基；12、已架片梁；13、预制片梁；21、支架横梁；22、U形支架；23、机臂；24、机臂支腿油缸；25、U形支架支腿油缸；251、受力支撑板；26、支撑板；31、一号台车；32、二号台车；33、三号台车；34、四号台车；35、五号台车；41、机臂上球面轨道；42、机臂下球面轨道；431、第一片梁输送上轨道；432、第二片梁输送上轨道；44、框架输送球面轨道；

51、回转支承平台；52、第一回转支承；53、承接球面轨道；54、地面；61、片梁承接平台；62、油缸支撑架；63、托举油缸；64、第二回转支承；641、电机；642、齿轮；65、行走球面轨道；66、支撑底座；67、纵向油缸；681、大臂；682、大臂伸出油缸；683、大臂支腿油缸；69、外围框架；71、地基；72、承台；73、桥面支撑油缸；81、一层桥面；82、二层桥面；821、过渡桥面；822、铰链；83、导向框；91、载桥平板车；92、返程平板车。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合附图，本实施例鉴于现有架桥机以及架桥系统存在的结构设计复杂、预制片梁13纵移稳定性差、架设效率低等问题，提供了一种基于液压油缸支撑、球面轨道传输的架桥机、架桥系统及架桥方法。使用本实施例提供的技术方案，能够大大提高预制片梁13的架设效率和架设质量，且架桥系统的结构更优化，架桥成本得到了降低。

下面将对本实施例的设计原理进行具体描述：

参看图1，本实施例的一种球面轨道液压传动与控制架桥机，包括由支架横梁21、U形支架22、机臂23和支撑板26组成的主框架、主框架平移机构以及片梁输送机构。所述架桥机为本实施例实现预制片梁13架设的核心，该架桥机的U形支架22设置有4个，4个U形支架22沿机臂23的长度方向等间隔排布，U形支架22的两臂之间连接支架横梁21，U形支架22的下部设置有起连接、稳固作用的支撑板26，构成一结构稳定，抗风的U形支架组。所述的机臂23竖向穿过U形支架22，机臂23通过机臂上球面轨道41、机臂下球面轨道42相对U形支架22滑动。本实施例中机臂上球面轨道41、机臂下球面轨道42均为球面轨道，所述的球面轨道由上轨道、下轨道和安装于上、下轨道之间的滚球构成。值得说明的是，本实施例球面轨道的设计灵感来源于滚珠轴承，其结构和工作原理也与滚珠轴承类似，所不同的是，所述球面轨道的上轨道和下轨道均为直线轨道。本实施例使用球面轨道一方面其承载能力较高，能够满足大吨位的承载要求，另一方面可通过滚动方式来降低动力传递过程中的摩擦力和提高机械动力的传递效率，减小了牵引上轨道和下轨道移动所需消耗的能源

本实施例中机臂上球面轨道41的上轨道和机臂下球面轨道42的下轨道均设置于U形支架22上，机臂上球面轨道41的下轨道和机臂下球面轨道42的上轨道则设置于机臂23上，通过机臂上球面轨道41、机臂下球面轨道42上、下轨道的配合实现了机臂23和U形支架22的相对滑动。如此，机臂23可以根据需要以U形支架22为轴左移或右移，以承担吊运预制片梁13的任务，该设计使得机臂23吊运预制片梁13不再受方向限制，可以随意起吊位于架桥机左侧或右侧的预制片梁13，节省了架桥机的转向耗时。相对于固定安装的机臂，本实施例的设计更加灵活，机臂23不仅长度缩短，降低了制造成本，也得到了充分的应用。

所述的主框架平移机构包括机臂支腿油缸24、U形支架支腿油缸25和框架输送球面轨道44。参看图2，本实施例中框架输送球面轨道44为挂耳球面轨道，挂耳球面轨道的结构与球面轨道基本类似，所不同的是挂耳球面轨道的上轨道设置有凸起，下轨道设置有凹槽，所述凸起与凹槽相互配合，使下轨道在竖直方向上不脱离上轨道。框架输送球面轨道44的上轨道与支撑板26的底面相固连，本实施例以U形支架22的中轴线为轴共对称设置了两条框架输送球面轨道44，且在框架输送球面轨道44的外侧设置了U形支架支腿油缸25，U形支架支腿油缸25的底座也与支撑板26相固连。对于本实施例由4个U形支架22组成的U形支架组来说，2排4列共8个U形支架支腿油缸25同步动作，可提供800t的承载力，通过控制U形支架支腿油缸25动作，可以控制主框架连同框架输送球面轨道44一块脱离已架片梁12桥面。鉴于若将U形支架支腿油缸25的活塞直接抵靠于已架片梁12上，活塞与桥面接触面积过小，依靠U形支架支腿油缸25支撑主框架时，极易对已架片梁12的桥面造成损害，本实施例在与单个U形支架22相连的两U形支架支腿油缸25之间铺设了受力支撑板251，U形支架支腿油缸25的活塞端抵靠受力支撑板251，该受力支撑板251增大了桥面受力面积，可以保证桥面不破损及已架片梁12薄弱部分不断裂。U形支架支腿油缸25活塞端与受力支撑板251活动连接，在主框架平移之前，先在前方铺设4条受力支撑板251，本实施例使用2组、每组4条受力支撑板251交替使用即可满足要求。所述的机臂支腿油缸24设置于机臂23的两端，该机臂支腿油缸24起增强主框架及机臂23所受支撑力的作用。

所述的片梁输送机构包括起重台车和片梁输送球面轨道，所述的片梁输送球面轨道也为球面轨道，该片梁输送球面轨道共设置了2条短的上轨道，即第一片梁输送上轨道431和第二片梁输送上轨道432，第一片梁输送上轨道431和第二片梁输送上轨道432共用一条下轨道，片梁输送球面轨道的下轨道固定铺设于U形支架22内环上表面，第一片梁输送上轨道431和第二片梁输送上轨道432在所述下轨道上滑行，起承载并输送预制片梁13的作用。值得说明的是，本实施例采用U形支架22内铺片梁输送球面轨道的结构运送预制片梁13，能够满足预制片梁13对跨度的要求，提高了预制片梁13的纵移稳定性。

所述的起重台车设置于机臂23上，起重台车借用机臂23上设置的机臂上球面轨道41的下轨道在机臂23上滑行吊运预制片梁13。机臂23上共设置5台起重台车。参看图1，本实施例的5台起重台车，分别为一号台车31、二号台车32、三号台车33、四号台车34和五号台车35，三号台车33设置于中间两U形支架22之间，一号台车31和二号台车32、四号台车34和五号台车35则分别设置在了U形支架组的两侧。

参看图4、图5和图6，本实施例为了提高片梁的架设质量，还设置了桥面调试机器人，所述的桥面调试机器人包括片梁承接平台61、油缸支撑架62、托举油缸63、第二回转支承64、行走球面轨道65、支撑底座66、纵向油缸67、大臂681和外围框架69。其中，所述的大臂681内部设置有大臂伸出油缸682，大臂伸出油缸682的活塞端连接有大臂支腿油缸683；大臂681共设置有4个，两两为一组分设于机器人外围框架69的两侧，且位于同一侧的2个大臂681的大臂伸出油缸682活塞伸出方向相反，大臂681主要用于支撑机器人整个机体，相当于桥面调试机器人的腿。所述的纵向油缸67用于推动机体沿行走球面轨道65平移，本实施例中行走球面轨道65也为挂耳球面轨道，该行走球面轨道65的上轨道与第二回转支承64相连，下轨道与支撑底座66相连。所述的第二回转支承64用于控制机器人转向，托举油缸63则用于控制片梁承接平台61在竖直方向移动，该托举油缸63由油缸支撑架62固定。

发明人指出，在片梁架设施工过程中，经常会遇到落于桩基11上的片梁与已架片梁12不合缝或桥面不平等情况，这种情况若置之不理或不及时调整，将严重影响架桥质量，甚至会影响后期架桥的使用寿命。本实施例通过设置桥面调试机器人，在遇架设片梁与已架片梁12不合缝或桥面不平等情况时，可控制机器人移动至架设后片梁的两端，通过控制第二回转支承64旋转微小角度或托举油缸63托举片梁调节片梁空间位置，达到使架设片梁与已架片梁12合缝、水平的目的，操作简单、调试效果好，大大提高了架桥质量。

该桥面调试机器人的有效行程为7.6米，承载重量为400t。其行走则是通过大臂支腿油缸683支起，卷扬牵引行走球面轨道65的下轨道前移，然后大臂支腿油缸683下落，纵向油缸67推动机体带动行走球面轨道65的上轨道前移，如此往复，达到沿行走球面轨道65平移的目的，桥面调试机器人的转向也是通过第二回转支承64旋转实现，而第二回转支承64的旋转则通过电机641带动齿轮642实现。

参看图3，本实施例还设置有架桥机转体机构，该架桥机转体机构设置于地面54以下，架桥机转体机构包括回转支承平台51、第一回转支承52和承接球面轨道53，所述的第一回转支承52设置于回转支承平台51上，该第一回转支承52的上部连接有承接球面轨道53，所述的承接球面轨道53即球面轨道的下半部分(包括下轨道和滚球)，承接球面轨道53与框架输送球面轨道44的上轨道相配合，用于承接架桥机，该架桥机转体机构能够实现架桥机遇十字路口或弯道时的转向。

参看图7，本实施例考虑到传统架桥操作中，都是通过一轮胎平板车单向运输预制片梁13，即轮胎平板车运输预制片梁13到位后，返回再运输下一预制片梁13。此种运输模式，架桥机完成上一预制片梁13的架设操作后，往往要浪费大量时间在等待下一预制片梁13到达上，片梁架设效率偏低，缺乏连贯性。本实施例为解决这一问题，在轮胎平板车返程途中设置了双层会车机构，该双层会车机构包括桥面支撑油缸73、一层桥面81、二层桥面82和导向框83，所述的桥面支撑油缸73设置于浇注于地基71上的承台72上，该桥面支撑油缸73共设置有2排4列，同步提升重量能够达到800t。一层桥面81和二层桥面82通过导向框83连为一整体，桥面支撑油缸73能够双层桥面在竖直方向上同步移动。

会车时，返程平板车92先停于二层桥面82上，桥面支撑油缸73支撑一层桥面81和二层桥面82共同上移至一层桥面81与已架片梁12平齐，载桥平板车91即可借助一层桥面81继续行驶，待载桥平板车91通过后，返程平板车92再下落继续行驶。本实施例中一层桥面81、二层桥面82可使用活动的片梁，为了保证载桥平板车91和返程平板车92通行平稳，本实施例在一层桥面81和二层桥面82的两端均设置了过渡桥面821，该过渡桥面821通过铰链822与一层桥面81、二层桥面82相连，过渡桥面821在载桥平板车91、返程平板车92停靠时收起，下桥时落下。

下面对运用本实施例的架桥系统进行架桥的方法进行具体介绍：

步骤一、利用1号架桥机从生产现场起吊预制片梁13，并承载预制片梁13行走。

步骤二、遇十字路口或弯道时，通过架桥机转体机构的第一回转支承52实现转向。

步骤三、1号架桥机将预制片梁13运至2号架桥机的下平台，再通过2号架桥机将下平台上预制片梁13吊运至轮胎平板车上，由轮胎平板车沿已架片梁12运输至架桥施工现场。本实施例中所用2号架桥机也可称为桥上架桥机，即该2号架桥机设置于桥上，具体位于桥梁的起始端，1号架桥机将预制片梁13从生产现场运输至桥下，由2号架桥机承担将预制片梁13吊运至桥上的轮胎平板车上的任务。

步骤四、通过3号架桥机将轮胎平板车上预制片梁13吊运至两桩基11之间，完成片梁架设；预制片梁13架设过程具体如下：

(a)控制3号架桥机机臂23右移，机臂支腿油缸24支起，靠近轮胎平板车一侧的四号台车34和五号台车35起吊预制片梁13，作为一种喂梁方式，四号台车34和五号台车35沿机臂23同步移动，将预制片梁13长度的六分之一伸入U形支架组。此时，第一片梁输送上轨道431和第二片梁输送上轨道432均靠近轮胎平板车一侧，预制片梁13的头部(即伸入U形支架组的一端)落于第一片梁输送上轨道431上，五号台车35将预制片梁13的尾部略微抬起，使第一片梁输送上轨道431能够承载预制片梁13前移。

(b)控制第一片梁输送上轨道431前移，运送预制片梁13，在预制片梁13移动过程中机臂23、四号台车34和五号台车35跟随移动，移动至四号台车34受U形支架22的支架横梁21限制无法继续前行时，三号台车33接替四号台车34吊运预制片梁13，由三号台车33、五号台车35和第一片梁输送上轨道431配合继续向前输送预制片梁13。

在预制片梁13移出U形支架组的过程中，首先由一号台车31接替三号台车33，五号台车35将预制片梁13的尾端置于第二片梁输送上轨道432上，同样的，一号台车31将预制片梁13的头部略微抬起，使第二片梁输送上轨道432能够承载预制片梁13前移。直至二号台车32能够吊起预制片梁13的尾端。

(c)机臂23另一侧的机臂支腿油缸24支起，一号台车31和二号台车32控制预制片梁13落于两桩基11之间。

1号架桥机、2号架桥机吊运预制片梁13的过程与步骤(a)～(c)类似，此处不再赘述。

步骤五、控制两桥面调试机器人至架设后预制片梁13两端，微调预制片梁13空间位置。

步骤六、控制U形支架支腿油缸25支撑U形支架22，通过卷扬牵引框架输送球面轨道44的下轨道前移，U形支架支腿油缸25下落，再通过卷扬牵引框架输送球面轨道44的上轨道前移，进而使主框架前移至下一预制片梁13的架设工位。

步骤七、卸载预制片梁13后的返程平板车92与载桥平板车91在双层会车机构完成会车，载桥平板车91运输下一预制片梁13至架桥施工现场。

实施例1所述的一种球面轨道液压传动与控制架桥机、架桥系统及架桥方法，采用多个U形支架22组成U形支架组，并采用2排4列共8个液压缸同步支撑，保证了架桥机的稳定性，且U形支架的设计能够加大片梁的跨度，保证了片梁的纵移稳定性。本实施例共使用了4个U形支架22，具体应用中根据实际情况可相应增加或减少U形支架22，鉴于篇幅所限，此处不再赘述。

此外，采用球面轨道作为架桥机主框架和预制片梁13的运输机构，球面轨道具有承载力及动力传递效率高的优点，对提高整个架桥机及架桥系统的运行效率及减少能源消耗起到了至关重要的作用。值得说明的是，本实施例的架桥机还可以承担桥上铺轨任务，其工作原理与架桥类似，此处不再赘述。且从节省轨道铺设成本的角度考虑，上、下轨道之间的滚球并不需要充满整个球面轨道，如机臂上球面轨道41和机臂下球面轨道42只需要在U形支架22内部区域或适当延伸一端距离设置滚球即可达到机臂23相对U形支架22滑动的目的。

发明人指出，随着我国大力发展铁路和公路交通，铁路和公路架桥施工任务越来越多，架桥规模也越来越大，工程的综合性与专业性也越来越强。建设方无论以何种承发包方式对按时完工都有着很高的要求。而一个施工单位在项目合同执行上能否履约的一个重要保证即施工效率，可以说在架桥施工现场时间即金钱。而如何提高施工速度，在很大程度上即取决于架桥机的架梁时间和过孔时间，架桥长度超过2km，施工速度的提高则还在很大程度上取决于轮胎平板车的往返时间。发明人正是从提高施工速度角度出发，不仅优化了主框架及片梁的移动工序，减少了中间环节，使得架桥机能够承载预制片梁13以1m/min的速度前移，还通过设置桥面调试机器人以快速调整片梁空间位置，保证片梁架设质量；并设置架桥机转体机构以解决架桥机遇十字路口或弯道时的转向问题。对于已架桥梁宽度有限，只能允许一辆轮胎平板车单程往返运输预制片梁13，对于架桥长度超过2km，架桥机等待下一预制片梁13运达耗费时间过长的问题，则设置了双层会车机构(根据实际需要，还可以沿桥梁长度方向设置多于1个的双层会车机构)，如此可允许多于2辆的轮胎平板车同时完成桥上运输预制片梁13的任务，大大缩短了架桥机的等待时间，提高了片梁架设连贯性，通过各机构之间协同配合，最终大大缩短了工期，提高了铁路和公路架桥的施工速度和质量，便于推广应用。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种球面轨道液压传动与控制架桥机，其特征在于：包括主框架、主框架平移机构以及片梁输送机构；所述的主框架包括支架横梁(21)、U形支架(22)、机臂(23)和支撑板(26)，支撑板(26)连接固定多于1个的U形支架(22)；所述的主框架平移机构包括U形支架支腿油缸(25)和框架输送球面轨道(44)，U形支架支腿油缸(25)和框架输送球面轨道(44)均设置于支撑板(26)的底部，该U形支架支腿油缸(25)与框架输送球面轨道(44)配合达到平移主框架的目的；所述的片梁输送机构包括起重台车和片梁输送球面轨道，起重台车在机臂(23)上滑行吊运预制片梁(13)，所述的片梁输送球面轨道铺设于U形支架(22)上，该片梁输送球面轨道承载并输送预制片梁(13)。

2.根据权利要求1所述的一种球面轨道液压传动与控制架桥机，其特征在于：所述的机臂(23)纵向穿过U形支架(22)，U形支架(22)上在机臂(23)的上下方分别设置了机臂上球面轨道(41)和机臂下球面轨道(42)，机臂(23)通过机臂上球面轨道(41)、机臂下球面轨道(42)相对U形支架(22)滑动。

3.根据权利要求2所述的一种球面轨道液压传动与控制架桥机，其特征在于：所述的机臂上球面轨道(41)包括上轨道、下轨道和滚球，滚球安装于上、下轨道之间，机臂下球面轨道(42)与机臂上球面轨道(41)结构设计相同；所述的框架输送球面轨道(44)为挂耳球面轨道，挂耳球面轨道的上轨道设置有凸起，下轨道设置有凹槽，所述凸起与凹槽相互配合，使下轨道在竖直方向上不脱离上轨道。

4.根据权利要求3所述的一种球面轨道液压传动与控制架桥机，其特征在于：所述片梁输送球面轨道设置有第一片梁输送上轨道(431)和第二片梁输送上轨道(432)，第一片梁输送上轨道(431)和第二片梁输送上轨道(432)在片梁输送球面轨道的下轨道上滑行。

5.一种球面轨道液压传动与控制架桥系统，其特征在于：包括如权利要求1～4任一项所述的架桥机和桥面调试机器人，所述的桥面调试机器人包括片梁承接平台(61)、托举油缸(63)、第二回转支承(64)、行走球面轨道(65)、纵向油缸(67)和大臂(681)；其中，所述的大臂(681)用于支撑机器人整个机体，纵向油缸(67)用于推动机体沿行走球面轨道(65)平移，所述的第二回转支承(64)用于控制机器人转向，托举油缸(63)用于控制片梁承接平台(61)在竖直方向移动。

6.根据权利要求5所述的一种球面轨道液压传动与控制架桥系统，其特征在于：所述的大臂(681)内部设置有大臂伸出油缸(682)，大臂伸出油缸(682)的活塞端连接有大臂支腿油缸(683)；大臂(681)共设置有4个，两两为一组分设于机器人外围框架(69)的两侧，且位于同一侧的2个大臂(681)的大臂伸出油缸(682)活塞伸出方向相反。

7.根据权利要求6所述的一种球面轨道液压传动与控制架桥系统，其特征在于：所述的行走球面轨道(65)为挂耳球面轨道，该行走球面轨道(65)的上轨道与第二回转支承(64)相连。

8.根据权利要求7所述的一种球面轨道液压传动与控制架桥系统，其特征在于：所述的架桥系统还包括架桥机转体机构，该架桥机转体机构设置于地面(54)以下，架桥机转体机构包括回转支承平台(51)、第一回转支承(52)和承接球面轨道(53)，所述的第一回转支承(52)设置于回转支承平台(51)上，该第一回转支承(52)的上部连接有承接球面轨道(53)，所述的承接球面轨道(53)与框架输送球面轨道(44)的上轨道相配合，用于承接架桥机。

9.根据权利要求8所述的一种球面轨道液压传动与控制架桥系统，其特征在于：所述的架桥系统还包括双层会车机构，该双层会车机构包括桥面支撑油缸(73)、一层桥面(81)、二层桥面(82)和导向框(83)，所述的一层桥面(81)和二层桥面(82)通过导向框(83)连为一整体，桥面支撑油缸(73)共设置有2排4列，桥面支撑油缸(73)用于支撑双层桥面在竖直方向上同步移动。

10.利用权利要求9所述架桥系统进行架桥的方法，其步骤为：

步骤一、利用1号架桥机从生产现场起吊预制片梁(13)，并承载预制片梁(13)行走；

步骤二、遇十字路口或弯道时，通过架桥机转体机构的第一回转支承(52)实现转向；

步骤三、1号架桥机将预制片梁(13)运至2号架桥机的下平台，再通过2号架桥机将下平台上预制片梁(13)吊运至轮胎平板车上，由轮胎平板车运输至架桥施工现场；

步骤四、通过3号架桥机将轮胎平板车上预制片梁(13)吊运至两桩基(11)之间，完成片梁架设；预制片梁(13)架设过程具体如下：

(a)控制3号架桥机机臂(23)靠近轮胎平板车一侧的起重台车起吊预制片梁(13)，起重台车沿机臂(23)移动，将部分预制片梁(13)置于片梁输送球面轨道上；

(b)控制片梁输送球面轨道的上轨道前移，运送预制片梁(13)，在预制片梁(13)移动过程中机臂(23)和起重台车跟随移动；

(c)待预制片梁(13)运送到指定位置后，机臂(23)另一侧的起重台车接替起吊预制片梁(13)，并将预制片梁(13)落于两桩基(11)之间；

步骤五、控制两桥面调试机器人至架设后预制片梁(13)两端，微调预制片梁(13)空间位置；

步骤六、控制U形支架支腿油缸(25)支撑U形支架(22)，通过卷扬牵引框架输送球面轨道(44)的下轨道前移，U形支架支腿油缸(25)下落，再通过卷扬牵引框架输送球面轨道(44)的上轨道前移，进而使主框架前移至下一预制片梁(13)的架设工位；

步骤七、卸载预制片梁(13)后的返程平板车(92)与载桥平板车(91)在双层会车机构完成会车，载桥平板车(91)运输下一预制片梁(13)至架桥施工现场。