CN106812539A - 一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置及控制方法，通过将三个倾角传感器收集到的两个方向的角度偏移量输入到控制器中，通过分析判断，发出指令，调节三位四通电磁换向阀的工作位置，接通或者断开其油路，进而控制液压油缸的活塞杆上升或下降，从而对台车进行姿态调节。该调节机构结构简单，操作方便，调节精度高，且保证了施工人员的安全。

Description

一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置及控制方法

技术领域

本发明属于隧道衬砌模板台车的姿态调节及控制领域，具体涉及一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置及控制方法。

背景技术

目前轨道式隧道衬砌模板台车广泛应用于各种隧道施工中，而其在进行作业时，若是无法保证台车在处于水平平面就进行施工时，会导致施工形成的隧道不牢固，影响施工质量。为了能够使得台车更好的进行施工，则必须保证其整车处于水平平面。传统的姿态调节方法是通过手动来调节位于台车四个角的液压阀，实现其整车的姿态调节。但是，台车所处于的实际工作环境往往是一次施工形成的隧道口，容易坍塌，会对进入隧道进行手动姿态调节的人员造成人身危险。而且，这种姿态调节方法往往是通过人的肉眼去判断台车是否水平，精度难以控制，从而影响施工，且操作强度大，复杂、难度大。因此，需要设计出一套可以自动进行台车姿态调节的装置。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置及控制方法，该姿态调节装置结构合计合理，操作便捷，自动化程度高，成本低，姿态调节的精度高，而且信号传输稳定，降低施工人员的劳动强度和难度，提高施工的安全性、可靠性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置，所述姿态调节装置包括液压部件、感应部件以及控制器；其中

所述液压部件包括液压泵以及四个液压油缸，四个所述液压油缸分别对应设置在台车车架底部四角，四个所述液压油缸分别对应一个三位四通电磁换向阀，每个所述三位四通电磁换向阀通过所述控制器控制运作；

所述感应部件包括三个倾角传感器，分别为倾角传感器Ⅰ、倾角传感器Ⅱ、倾角传感器Ⅲ，所述倾角传感器Ⅰ安装于台车车架的前横梁的X方向上，所述倾角传感器Ⅱ安装于台车车架上与前横梁相垂直的Y方向的侧横梁上，所述倾角传感器Ⅲ安装于台车车架X方向的另一根前横梁上，所述倾角传感器Ⅰ与所述倾角传感器Ⅲ前后平行设置。

作为优选，每个所述三位四通电磁换向阀均是O型中位机能。

作为优选，每个所述液压油缸通过销铰接在台车车架底部的支撑块上。

作为优选，每个所述液压油缸的活塞杆连接在台车的车架上，且在所述液压油缸的四周设置定位块。

作为优选，所述三位四通电磁换向阀的进油口连接所述液压泵，回油口连接油箱。

一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在台车的四角处均安装液压油缸，在台车车架上端的前后横梁上分别安装倾角传感器Ⅰ与倾角传感器Ⅲ，在台车车架且与前横梁相垂直的侧边横梁上安装倾角传感器Ⅱ，每个液压油缸配一个三位四通电磁换向阀，且将每个三位四通电磁换向阀其中一端对应连接液压油缸，另一端连接至控制器；

2)将平行于隧道口的方向且垂直于台车的前进方向定为X轴，台车的前进方向定为Y轴，垂直于路面的方向为Z轴；

3)通过倾角传感器Ⅰ与倾角传感器Ⅲ测得台车车架的X轴角度偏移量θ₁和θ₂，倾角传感器ⅡY轴的角度偏移量θ₃，控制器采集θ₁、θ₂以及θ₃，控制器经过分析向三位四通电磁换向阀发出指令，进行台车水平姿态的调节；

初始状态时，四个三位四通电磁换向阀均工作在中位，油路均断开，当角度偏移量θ₁为零，无需进行调整；

当角度偏移量θ₁不为零，调节台车车架前横梁底部两角处液压气缸所述连接的三位四通电磁换向阀的工作位置，接通其油路，直到角度偏移量θ₁归于零时，使两个前侧的三位四通电磁换向阀工作在中位，断开油路；

接着再判断角度偏移量θ₃是否为零，若其为零，无需进行调整；若其不为零，此时需保持前侧的两个三位四通电磁换向阀工作在中位，调节后侧横梁底部的一个三位四通电磁换向阀的工作位置，接通其油路，直到角度偏移量θ₃归于零，使后侧的该三位四通电磁换向阀工作在中位，断开油路；

最后判断角度偏移量θ₂是否为零，若其为零，表示台车的水平姿态调节完成；若其不为零，保持上述三个三位四通电磁换向阀工作在中位，调节最后一个三位四通电磁换向阀的工作位置，直到角度偏移量θ₂归于零，使最后一个三位四通电磁换向阀工作在中位，断开油路，姿态调节完成。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的改进之处在于，

首先，与传统式台车进行的姿态调节相比，本发明可以自动进行台车的姿态调节，避免人员进入隧道，保证了施工人员的安全；

其次，调节精度高，误差小，保证了隧道二次施工的质量。

附图说明

图1是本发明一实施方式的姿态调节装置结构原理图；

图2是本发明一实施方式的姿态调节装置的安装实施图；

图1中：1.液压油缸Ⅰ；2.液压油缸Ⅱ；3.液压油缸Ⅲ；4.液压油缸Ⅳ；5.三位四通电磁换向阀Ⅰ；6.三位四通电磁换向阀Ⅱ；7.三位四通电磁换向阀Ⅲ；8.三位四通电磁换向阀Ⅳ；9.液压泵；10.油箱；11.支撑块Ⅰ；12.支撑块Ⅱ；13.支撑块Ⅲ；14.支撑块Ⅳ；15.台车车架；16.倾角传感器Ⅰ；17.倾角传感器Ⅲ；18.倾角传感器Ⅱ；19.控制器；

图2中：20.模板；21.隧道口；22.姿态调节系统。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

参照附图1-2所示的一种用于隧道衬砌模板20台车的姿态调节装置，所述姿态调节装置包括液压部件、感应部件以及控制器19；其中

所述液压部件包括液压泵9以及四个液压油缸，四个所述液压油缸分别对应设置在台车车架15底部四角，每个所述液压油缸通过销铰接在台车车架15底部的支撑块上，每个所述液压油缸的活塞杆连接在台车的车架上，且在所述液压油缸的四周设置定位块，通过定位块将液压油缸的四周固定安装，保证液压油缸位置的准确性；四个所述液压油缸分别对应一个三位四通电磁换向阀，每个所述三位四通电磁换向阀均是O型中位机能，其特点是处于中位时，油口全部切断；每个所述三位四通电磁换向阀通过所述控制器19控制运作，每个所述三位四通电磁换向阀的进油口连接所述液压泵9，回油口连接油箱10；

四个液压油缸分别为液压油缸Ⅰ1、液压油缸Ⅱ2、液压油缸Ⅲ3以及液压油缸Ⅳ4；

支撑块也分别四块，分为支撑块Ⅰ11、支撑块Ⅱ12；支撑块Ⅲ13；支撑块Ⅳ14；分别位于台车车架15四角处，并与液压气缸一一对应；

四个三位四通电磁换向阀分别为三位四通电磁换向阀Ⅰ5、三位四通电磁换向阀Ⅱ6、三位四通电磁换向阀Ⅲ7、三位四通电磁换向阀Ⅳ8；液压油缸Ⅰ1与三位四通电磁换向阀Ⅰ5对应连接，以此类推。

所述感应部件包括三个倾角传感器，分别为倾角传感器Ⅰ16、倾角传感器Ⅱ18、倾角传感器Ⅲ17，所述倾角传感器Ⅰ16安装于台车车架15的前横梁的X方向上，所述倾角传感器Ⅱ18安装于台车车架15上与前横梁相垂直的Y方向的侧横梁上，所述倾角传感器Ⅲ17安装于台车车架15X方向的另一根前横梁上，所述倾角传感器Ⅰ16与所述倾角传感器Ⅲ17前后平行设置。

所述的姿态调节机构的调节顺序是先对倾角传感器Ⅰ16的角度偏移量θ₁进行调整，再对倾角传感器Ⅱ18的角度偏移量θ₃进行调整，最后调整倾角传感器Ⅲ17的角度偏移量θ₂。

如图1所示，所述液压油缸Ⅰ1、液压油缸Ⅱ2、液压油缸Ⅲ3、液压油缸Ⅳ4均通过销铰接在台车的支撑块上，其活塞杆连在台车的车架上；所述液压油缸Ⅰ1、三位四通电磁换向阀Ⅰ5、液压泵9通过液压油路相连；所述液压油缸Ⅱ2、三位四通电磁换向阀Ⅱ6、液压泵9通过液压油路相连；所述液压油缸Ⅲ3、三位四通电磁换向阀Ⅲ7、液压泵9通过液压油路相连；所述液压油缸Ⅳ4、三位四通电磁换向阀Ⅳ8、液压泵9通过液压油路相连；所述倾角传感器Ⅰ16安装于台车的X轴(X轴是指平行于隧道口21的方向且垂直于台车的前进方向)的横梁上，所述倾角传感器Ⅲ17安装于X方向的另一根台车的横梁上；所述倾角传感器Ⅱ18安装于台车的Y轴(Y轴是指台车的前进方向)的横梁上；

具体的，液压油缸Ⅰ1通过液压油路与三位四通电磁换向阀Ⅰ5的工作油口相连，三位四通电磁换向阀Ⅰ5的进油口连接液压泵9，回油口接入油箱10，液压油缸Ⅱ2通过液压油路与三位四通电磁换向阀Ⅱ6的工作油口相连，三位四通电磁换向阀Ⅱ6的进油口连接液压泵9，回油口接入油箱10，液压油缸Ⅲ3通过液压油路与三位四通电磁换向阀Ⅲ7的工作油口相连，三位四通电磁换向阀Ⅲ7的进油口连接液压泵9，回油口接入油箱10，液压油缸Ⅳ4通过液压油路与三位四通电磁换向阀Ⅳ8的工作油口相连，三位四通电磁换向阀Ⅳ8的进油口连接液压泵9，回油口接入油箱10。

当三位四通电磁换向阀Ⅰ5、三位四通电磁换向阀Ⅱ6、Ⅲ和Ⅳ处于中位时，油口全部切断，油路断开，液压油缸Ⅰ1、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ位置被锁定；当换向阀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的电磁铁DT1、DT3、DT5和DT7分别得电时，换向阀处于左侧工作位置，液压油缸Ⅰ1、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的活塞杆收缩；当换向阀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的电磁铁DT2、DT4、DT6和DT8分别得电时，换向阀处于右侧工作位置，液压油缸Ⅰ1、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的活塞杆伸长。

控制器19接收到倾角传感器Ⅰ16、倾角传感器Ⅲ17和倾角传感器Ⅱ18的角度偏移信号，经过分析判断后，按照要求调节三位四通电磁换向阀Ⅰ5、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的工作位置，液压油缸Ⅰ1、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的活塞杆伸长或者收缩，完成台车的水平姿态调节。

所述倾角传感器Ⅰ16、倾角传感器Ⅲ17用于测量台车的X轴向的角度偏移量；所述倾角传感器Ⅱ18用于测量台车的Y轴向的角度偏移量；所述控制器19用来接收倾角传感器的角度偏移信号，并通过分析判断后向三位四通电磁换向阀发出指令，调整其工作位置，控制液压缸上升或者下降，从而完成台车的水平姿态调节。

一种用于隧道衬砌模板20台车的姿态调节装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

图2为该姿态调节装置的在台车上的具体安装实施图，平行于隧道口21的方向且垂直于台车的前进方向为X轴，台车的前进方向为Y轴，垂直于路面的方向为Z轴。结合图1和图2，来分析某种隧道衬砌模板20台车的具体实施方式。倾角传感器Ⅰ16、倾角传感器Ⅲ17和测得台车的X轴角度偏移量θ₁和θ₂，倾角传感器Ⅱ18Y轴的角度偏移量θ₃，控制器19采集倾角传感器Ⅰ16、倾角传感器Ⅲ17，倾角传感器Ⅱ18的信号θ₁、θ₂和θ₃；控制器19经过分析判断，向姿态调节系统22发出指令，进行台车水平姿态调节。

具体的姿态调节步骤如下所示：初始状态时，三位四通电磁换向阀Ⅰ5、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ均工作在中位，油路均断开。当角度偏移量θ₁为零，无需进行调整；当角度偏移量θ₁不为零，调节三位四通电磁换向阀Ⅰ5和Ⅲ的工作位置，接通其油路，直到角度偏移量θ₁归于零时，使三位四通电磁换向阀Ⅰ5和Ⅲ工作在中位，断开油路。再判断角度偏移量θ₃是否为零，若其为零，无需进行调整；若其不为零，此时需保持三位四通电磁换向阀Ⅰ5和Ⅲ工作在中位，调节三位四通电磁换向阀Ⅱ6的工作位置，接通其油路，直到角度偏移量θ₃归于零，使三位四通电磁换向阀Ⅱ6工作在中位，断开油路；最后判断角度偏移量θ₂是否为零，若其为零，表示台车的水平姿态调节完成；若其不为零，保持三位四通电磁换向阀Ⅰ5、Ⅱ和Ⅲ工作在中位，调节三位四通电磁换向阀Ⅳ8的工作位置，直到角度偏移量θ₂归于零，使三位四通电磁换向阀Ⅳ8工作在中位，断开油路，姿态调节完成。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置，其特征在于：所述姿态调节装置包括液压部件、感应部件以及控制器；其中：

所述液压部件包括液压泵以及四个液压油缸，四个所述液压油缸分别对应设置在台车车架底部四角，四个所述液压油缸分别对应一个三位四通电磁换向阀，每个所述三位四通电磁换向阀通过所述控制器控制运作；

所述感应部件包括三个倾角传感器，分别为倾角传感器Ⅰ、倾角传感器Ⅱ、倾角传感器Ⅲ，所述倾角传感器Ⅰ安装于台车车架的前横梁的X方向上，所述倾角传感器Ⅱ安装于台车车架上与前横梁相垂直的Y方向的侧横梁上，所述倾角传感器Ⅲ安装于台车车架X方向的另一根前横梁上，所述倾角传感器Ⅰ与所述倾角传感器Ⅲ前后平行设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置，其特征在于：每个所述三位四通电磁换向阀均是O型中位机能。

3.根据权利要求1所述的一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置，其特征在于：每个所述液压油缸通过销铰接在台车车架底部的支撑块上。

4.根据权利要求3所述的一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置，其特征在于：每个所述液压油缸的活塞杆连接在台车的车架上，且在所述液压油缸的四周设置定位块。

5.根据权利要求3所述的一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置，其特征在于：所述三位四通电磁换向阀的进油口连接所述液压泵，回油口连接油箱。

6.如权利要求1所述的一种用于隧道衬砌模板台车的姿态调节装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在台车的四角处均安装液压油缸，在台车车架上端的前后横梁上分别安装倾角传感器Ⅰ与倾角传感器Ⅲ，在台车车架且与前横梁相垂直的侧边横梁上安装倾角传感器Ⅱ，每个液压油缸配一个三位四通电磁换向阀，且将每个三位四通电磁换向阀其中一端对应连接液压油缸，另一端连接至控制器；

2)将平行于隧道口的方向且垂直于台车的前进方向定为X轴，台车的前进方向定为Y轴，垂直于路面的方向为Z轴；

3)通过倾角传感器Ⅰ与倾角传感器Ⅲ测得台车车架的X轴角度偏移量θ₁和θ₂，倾角传感器ⅡY轴的角度偏移量θ₃，控制器采集θ₁、θ₂以及θ₃，控制器经过分析向三位四通电磁换向阀发出指令，进行台车水平姿态的调节；

初始状态时，四个三位四通电磁换向阀均工作在中位，油路均断开，当角度偏移量θ₁为零，无需进行调整；

当角度偏移量θ₁不为零，调节台车车架前横梁底部两角处液压气缸所述连接的三位四通电磁换向阀的工作位置，接通其油路，直到角度偏移量θ₁归于零时，使两个前侧的三位四通电磁换向阀工作在中位，断开油路；

接着再判断角度偏移量θ₃是否为零，若其为零，无需进行调整；若其不为零，此时需保持前侧的两个三位四通电磁换向阀工作在中位，调节后侧横梁底部的一个三位四通电磁换向阀的工作位置，接通其油路，直到角度偏移量θ₃归于零，使后侧的该三位四通电磁换向阀工作在中位，断开油路；

最后判断角度偏移量θ₂是否为零，若其为零，表示台车的水平姿态调节完成；若其不为零，保持上述三个三位四通电磁换向阀工作在中位，调节最后一个三位四通电磁换向阀的工作位置，直到角度偏移量θ₂归于零，使最后一个三位四通电磁换向阀工作在中位，断开油路，姿态调节完成。