CN107023309A - 拱架安装台车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了拱架安装台车，它包括车体（15）、平台机械手（16）和拱架机械手（17），所述车体（15）的顶部设置有平台机械手（16）和两个拱架机械手（17），平台机械手（16）位于两个拱架机械手（17）之间，车体（15）的底部设置有行走系统。本发明的有益效果是：结构紧凑、降低施工难度、降低施工成本、提高施工效率、钢拱架安装精度高、避免钢拱架在施工过程中倾斜。

Description

拱架安装台车

技术领域

本发明涉及铁路、公路隧道的拱架安装机械设备领域，特别是拱架安装台车。

背景技术

目前我国铁路、公路隧道软岩隧道施工的快速修建设备配套技术水平、施工装备及国产化仍处于隧道施工机械化初期，整体技术仍落后于发达国家。以钻爆法为基础的机械化快速施工技术体系尚未完成，设备配套关键技术难题尚未取得突破，施工进度差别很大 ，施工过程中事故隐患较多。其作业线上的主要施工设备多从国外引进，自主开发的品种比较少、质量较差、故障率较高，主要技术性能参数与隧道现有施工条件不匹配等。国产化设备多数采用挖掘机等改造，从而专业程度低，影响作业效率，不容易形成全面的机械化施工作业线。特别在开挖、出作、喷锚、支护、二次混凝土衬砌等工序上。对于软围岩和土质隧道，大多数仍采用人工作业，工序循环时间长，围岩扰动大，安全风险高，支护困难，造成软岩隧道不能快速施工，也不能形成机械化作业。

隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形量，增加结构安全度和方便施工，软围岩隧道开挖后立即实施刚度较小并作为永久承载结构一部分的初期支护。根据不同的围岩等级确定不同的初期支护方式。对于Ⅳ级和Ⅳ以上的围岩在支护过程中一般要采用钢拱架支撑。钢拱架支撑的施工步骤一般为：测量放样→立钢架→钻锁脚锚杆孔→安装锁脚锚杆→焊接纵向连接筋→下一道工序。钢拱架可以采用工字钢、H型钢、钢格栅或钢筋制成。钢拱架的整体刚度较大，可以在隧道开挖初期提供一定的支护刚度。

钢拱架可以很好的与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，增强支护效果。目前钢拱架的施工过程是：先将两根钢拱架输送进入隧道内，随后举升到隧道撑子面，然后工人员在两钢拱架之间采用螺栓连接，从而才能完成两根钢拱架的螺栓连接。由于钢拱架通常采用升降平台运输到隧道撑子面，但是无法调整钢拱架的姿态，即无法调整钢拱架的俯仰姿态和水平姿态，导致钢拱架的安装精度低，而且在安装过程中，钢拱架还要发生倾斜，非常不安全。此外两段钢拱架对接的过程中，钢拱架的空中姿态也在发生变化，采用一般的升降装置无法实现俯仰、水平旋转等姿态调整，无法适应钢拱架的位置变化，即平台很难将两根钢拱架的待连接处支撑（因为待连接处都支撑于平台后才方便工人进行螺栓连接），导致费时费力，施工难度大。

目前国内钢拱架安装工艺落后，简单依靠装载机和挖机进行施工，仍以大量人工作业为主（主拱安装每个台班最少在７人）；国外拱架安装台车设备已进军中国市场，但价格昂贵，现场配套工艺要求严格，据查隧道工地实际应用很少；国内多家工程设备公司看好拱架安装台车市场前景，但样机以履带行走工程设备改造为主，样机在工地施工效果并不被用户接受。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供结构紧凑、降低施工难度、降低施工成本、提高施工效率、钢拱架安装精度高、避免钢拱架在施工过程中倾斜的拱架安装台车。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：拱架安装台车，它包括车体、平台机械手和拱架机械手，所述车体的顶部设置有平台机械手和两个拱架机械手，平台机械手位于两个拱架机械手之间，车体的底部设置有行走系统；

所述的拱架机械手包括多级伸缩臂A、转台A和摆动臂，所述的转台A旋转安装于车体上，转台A的顶部设置有支架A，多级伸缩臂A的末端与支架A铰接，支架A与多级伸缩臂A之间设置有大臂变幅油缸A，大臂变幅油缸A的缸筒铰接于多级伸缩壁上，大臂变幅油缸A的活塞杆铰接于支架A上，所述多级伸缩臂A的首端铰接有机架A，机架A上铰接有位于多级伸缩臂A下方的调平油缸，调平油缸的缸筒铰接于机架A上，所述的摆动臂的末端固设有调平座，调平座的上端部经转轴铰接于机架A上，调平座的下端部铰接于调平油缸的活塞杆上，所述的摆动臂上还设置有摆动油缸，摆动油缸的缸筒铰接于摆动臂上，所述的摆动臂的首端铰接有俯仰座，俯仰座的一侧固设有连杆，连杆的另一端铰接于摆动油缸的活塞杆上，俯仰座的另一侧设置有支撑平台和俯仰油缸，支撑平台垂直于摆动臂设置且铰接于俯仰座的上端部，俯仰油缸位于支撑平台的下方且其缸筒铰接于俯仰座的下端部，所述的支撑平台的底部固定安装有双作用油缸，双作用油缸的活塞杆上铰接有抱爪，所述的支撑平台上设置有篮筐A；

所述的平台机械手包括多级伸缩臂B、转台B、平台调整油缸，所述的转台B旋转安装于车体上，转台B的顶部设置有支架B，多级伸缩臂B的末端与支架B铰接，支架B与多级伸缩臂B之间设置有大臂变幅油缸B，大臂变幅油缸B的缸筒铰接于多级伸缩壁B上，大臂变幅油缸B的活塞杆铰接于支架B上，所述的多级伸缩臂B的首端铰接有平台，平台的顶部设置有回转马达，回转马达的输出轴上设置有篮筐B，篮筐B的顶部设置有操作台，所述的多级伸缩臂B的首端还固设有机架B，机架B与平台之间设置有平台调整油缸，平台调整油缸的缸筒铰接于机架B上，平台调整油缸的活塞杆铰接于平台的底部。

所述的两个拱架机械手关于平台机械手对称设置。

所述的多级伸缩臂A和多级伸缩臂B的结构相同，多级伸缩臂均包括第一级臂总成、第二级臂总成和第三级臂总成，所述的第二级臂总成安装于第一级臂总成内，第三级臂总成安装于第二级臂总成内。

所述的机架A固设于多级伸缩臂A的第三级臂总成上。

所述的机架B固设于多级伸缩臂B的第三级臂总成上。

所述的大臂变幅油缸A设置于多级伸缩臂A与支架A之间。

所述的大臂变幅油缸B设置于多级伸缩臂B与支架B之间。

本发明具有以下优点：本发明结构紧凑、降低施工难度、降低施工成本、提高施工效率、钢拱架安装精度高、避免钢拱架在施工过程中倾斜。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为拱架机械手的结构示意图；

图3 为拱架机械手的俯视图；

图4 为多级伸缩臂A与摆动臂的安装示意图；

图5为拱架机械手的结构示意图；

图6 为多级伸缩臂B与篮筐B的安装示意图；

图中，1-转台A，2-摆动臂，3-支架A，4-大臂变幅油缸A，5-机架A，6-调平油缸，7-调平座，8-转轴，9-摆动油缸，10-俯仰座，11-连杆，12-支撑平台，13-俯仰油缸，14-抱爪，15-车体，16-平台机械手，17-拱架机械手，18-双作用油缸，19-篮筐A，20-转台B，21-平台调整油缸，22-支架B，23-大臂变幅油缸B，24-平台，25-回转马达，26-篮筐B，27-操作台，28-机架B，29-第一级臂总成，30-第二级臂总成，31-第三级臂总成。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1~6所示，拱架安装台车，它包括车体15、平台机械手16和拱架机械手17，所述车体15的顶部设置有平台机械手16和两个拱架机械手17，平台机械手16位于两个拱架机械手17之间，两个拱架机械手17关于平台机械手对称设置，车体15的底部设置有行走系统；

所述的拱架机械手17包括多级伸缩臂A、转台A1和摆动臂2，所述的转台A1旋转安装于车体15上，转台A1的顶部设置有支架A3，多级伸缩臂A的末端与支架A3铰接，支架A3与多级伸缩臂A之间设置有大臂变幅油缸A4，大臂变幅油缸A4的缸筒铰接于多级伸缩壁上，大臂变幅油缸A4的活塞杆铰接于支架A3上，所述多级伸缩臂A的首端铰接有机架A5，机架A5上铰接有位于多级伸缩臂A下方的调平油缸6，调平油缸6的缸筒铰接于机架A5上，所述的摆动臂2的末端固设有调平座7，调平座7的上端部经转轴8铰接于机架A5上，调平座7的下端部铰接于调平油缸6的活塞杆上，所述的摆动臂2上还设置有摆动油缸9，摆动油缸9的缸筒铰接于摆动臂2上，所述的摆动臂2的首端铰接有俯仰座10，俯仰座10的一侧固设有连杆11，连杆11的另一端铰接于摆动油缸9的活塞杆上，俯仰座10的另一侧设置有支撑平台12和俯仰油缸13，支撑平台12垂直于摆动臂2设置且铰接于俯仰座10的上端部，俯仰油缸13位于支撑平台12的下方且其缸筒铰接于俯仰座10的下端部，所述的支撑平台12的底部固定安装有双作用油缸18，双作用油缸18的活塞杆上铰接有抱爪14，所述的支撑平台12上设置有篮筐A19；

所述的平台机械手16包括多级伸缩臂B、转台B20、平台调整油缸21，所述的转台B20旋转安装于车体15上，转台B20的顶部设置有支架B22，多级伸缩臂B的末端与支架B22铰接，支架B22与多级伸缩臂B之间设置有大臂变幅油缸B23，大臂变幅油缸B23的缸筒铰接于多级伸缩壁B上，大臂变幅油缸B23的活塞杆铰接于支架B22上，所述的多级伸缩臂B的首端铰接有平台24，平台24的顶部设置有回转马达25，回转马达25的输出轴上设置有篮筐B26，篮筐B26的顶部设置有操作台27，所述的多级伸缩臂B的首端还固设有机架B28，机架B28与平台24之间设置有平台调整油缸21，平台调整油缸21的缸筒铰接于机架B28上，平台调整油缸21的活塞杆铰接于平台24的底部。

所述的多级伸缩臂A和多级伸缩臂B的结构相同，多级伸缩臂均包括第一级臂总成29、第二级臂总成30和第三级臂总成31，所述的第二级臂总成30安装于第一级臂总成29内，第三级臂总成31安装于第二级臂总成30内。初始状态下，多级伸缩臂A和多级伸缩臂B均处于缩回状态，且大臂变幅油缸A4和大臂变幅油缸B23的活塞杆均处于缩回状态。

所述的机架A5固设于多级伸缩臂A的第三级臂总成31上，所述的机架B28固设于多级伸缩臂B的第三级臂总成31上，所述的大臂变幅油缸A4设置于多级伸缩臂A与支架A3之间，所述的大臂变幅油缸B23设置于多级伸缩臂B与支架B22之间。

该拱架安装台车可通过控制调平油缸6活塞杆伸出或缩回，以保证摆动臂2处于水平状态，通过控制摆动油缸9活塞杆伸出或缩回带动连杆推动或拉动俯仰座10在水平面转动，实现钢拱架的水平调姿；通过控制俯仰油缸13活塞杆伸出或缩回使支撑平台12绕着其与俯仰座10的铰接处上下摆动，实现钢拱架的俯仰调姿，从而提高钢拱架的安装精度，降低施工难度；

本发明中的:平台机械手与拱架机械手呈T型分布于车体上，因此能满足机械手交叉作业，也能满足国内所有公路、铁路隧道作业俯角施工要求；且平台机械手及拱架机械手分别能实现360度旋转。

本发明的工作过程如下：

S1、将该拱架安装台车开到隧道道口处；

S2、在施工隧道口转动转台A1和转台B20，以使平台机械手16和拱架机械手17朝向隧道口；将施工用钢拱架堆放于隧道内；

S3、将该拱架安装台车开入隧道的相应位置；

S4、钢拱架的举升，其具体步骤为：先将钢拱架放置于两个拱架机械手17的支撑平台12的顶部且放置于两个抱爪14之间，再控制双作用油缸18活塞杆缩回，两个抱爪14将钢拱架夹持住，实现了钢拱架的固定，从而避免了钢拱架在安装过程中或举升过程中倾斜，安全可靠，最后控制大臂变幅油缸A4活塞杆伸出，多级伸缩臂A与呈转台A1之间角度增大，再依次控制多级伸缩臂A的第二级臂总成30和第三级臂总成31伸出，使钢拱架快速到达隧道撑子面处，从而实现了钢拱架的举升；

S5、两个钢拱架的连接，其具体步骤为：先控制大臂变幅油缸B23活塞杆伸出，多级伸缩臂B与呈转台B20之间角度增大，再依次控制多级伸缩臂B的第二级臂总成30和第三级臂总成31伸出，使操作台27快速的将两个钢拱架的待连接处支撑起，此时利用螺钉将两段钢拱架连接起来，从而实现了一对钢拱架的安装，重复以上步骤即可将所有的钢拱架安装完成，提高了安装效率，降低施工难度、降低施工成本。

Claims (7)

1.拱架安装台车，其特征在于：它包括车体（15）、平台机械手（16）和拱架机械手（17），所述车体（15）的顶部设置有平台机械手（16）和两个拱架机械手（17），平台机械手（16）位于两个拱架机械手（17）之间，车体（15）的底部设置有行走系统；

所述的拱架机械手（17）包括多级伸缩臂A、转台A（1）和摆动臂（2），所述的转台A（1）旋转安装于车体（15）上，转台A（1）的顶部设置有支架A（3），多级伸缩臂A的末端与支架A（3）铰接，支架A（3）与多级伸缩臂A之间设置有大臂变幅油缸A（4），大臂变幅油缸A（4）的缸筒铰接于多级伸缩壁上，大臂变幅油缸A（4）的活塞杆铰接于支架A（3）上，所述多级伸缩臂A的首端铰接有机架A（5），机架A（5）上铰接有位于多级伸缩臂A下方的调平油缸（6），调平油缸（6）的缸筒铰接于机架A（5）上，所述的摆动臂（2）的末端固设有调平座（7），调平座（7）的上端部经转轴（8）铰接于机架A（5）上，调平座（7）的下端部铰接于调平油缸（6）的活塞杆上，所述的摆动臂（2）上还设置有摆动油缸（9），摆动油缸（9）的缸筒铰接于摆动臂（2）上，所述的摆动臂（2）的首端铰接有俯仰座（10），俯仰座（10）的一侧固设有连杆（11），连杆（11）的另一端铰接于摆动油缸（9）的活塞杆上，俯仰座（10）的另一侧设置有支撑平台（12）和俯仰油缸（13），支撑平台（12）垂直于摆动臂（2）设置且铰接于俯仰座（10）的上端部，俯仰油缸（13）位于支撑平台（12）的下方且其缸筒铰接于俯仰座（10）的下端部，所述的支撑平台（12）的底部固定安装有双作用油缸（18），双作用油缸（18）的活塞杆上铰接有抱爪（14），所述的支撑平台（12）上设置有篮筐A（19）；

所述的平台机械手（16）包括多级伸缩臂B、转台B（20）、平台调整油缸（21），所述的转台B（20）旋转安装于车体（15）上，转台B（20）的顶部设置有支架B（22），多级伸缩臂B的末端与支架B（22）铰接，支架B（22）与多级伸缩臂B之间设置有大臂变幅油缸B（23），大臂变幅油缸B（23）的缸筒铰接于多级伸缩壁B上，大臂变幅油缸B（23）的活塞杆铰接于支架B（22）上，所述的多级伸缩臂B的首端铰接有平台（24），平台（24）的顶部设置有回转马达（25），回转马达（25）的输出轴上设置有篮筐B（26），篮筐B（26）的顶部设置有操作台（27），所述的多级伸缩臂B的首端还固设有机架B（28），机架B（28）与平台（24）之间设置有平台调整油缸（21），平台调整油缸（21）的缸筒铰接于机架B（28）上，平台调整油缸（21）的活塞杆铰接于平台（24）的底部。

2.根据权利要求1所述的拱架安装台车，其特征在于：所述的两个拱架机械手（17）关于平台机械手对称设置。

3.根据权利要求1所述的拱架安装台车，其特征在于：所述的多级伸缩臂A和多级伸缩臂B的结构相同，多级伸缩臂均包括第一级臂总成（29）、第二级臂总成（30）和第三级臂总成（31），所述的第二级臂总成（30）安装于第一级臂总成（29）内，第三级臂总成（31）安装于第二级臂总成（30）内。

4.根据权利要求1所述的拱架安装台车，其特征在于：所述的机架A（5）固设于多级伸缩臂A的第三级臂总成（31）上。

5.根据权利要求1所述的拱架安装台车，其特征在于：所述的机架B（28）固设于多级伸缩臂B的第三级臂总成（31）上。

6.根据权利要求1所述的拱架安装台车，其特征在于：所述的大臂变幅油缸A（4）设置于多级伸缩臂A与支架A（3）之间。

7.根据权利要求1所述的拱架安装台车，其特征在于：所述的大臂变幅油缸B（23）设置于多级伸缩臂B与支架B（22）之间。