CN109665469B - 用于地铁快速施工的自动出渣装置及自动出渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于地铁快速施工的自动出渣装置及自动出渣方法，所述装置包括用于运送渣土的渣车、用于渣车行走的行走机构和用于提供渣车行走动力的动力系统；渣车的底板上设置栓扣和门栓，栓扣的直角钢内竖立焊接有钢柱；门栓为三向圆柱曲杆，其与门板接触的水平向杆件设置有垂直于水平向杆件轴线的圆柱形孔洞，圆柱形孔洞与钢柱套合；渣车前进到指定位置时，卡在直角钢内的门栓绕着栓扣上的钢柱发生旋转，打开门板，进行出渣；渣车受到反向作用力时，门栓反向旋转，关闭门板。本发明的出渣装置可实现渣土的自动倾倒、渣车底板的自动复位，减少了现场操作和地面配合人员，降低了工人的劳动强度，促进了安全生产。

Description

用于地铁快速施工的自动出渣装置及自动出渣方法

技术领域

本发明涉及自动运输装置技术领域，特别地，涉及一种用于地铁快速施工的自动出渣装置及自动出渣方法。

背景技术

随着我国城市化进程的推进，地下空间的开发与利用已进入蓬勃发展阶段，大中城市地铁建设正在如火如荼的建设当中。由于地铁建设过程中受到城市空间的限制，在挖掘过程中产生的渣土不便于运输，需用专门的小车配合门式起重设备进行吊运。这种传统的出渣方法，需要占用很大的作业空间，且须配合一个或多个工人进行协同作业，增加了工人的劳动强度，浪费了空间资源，同时生产效率也受到了一定程度的约束。

例如CN200910036846.X公开的竖井成孔设备及其工艺方法，在钻笼30的侧面设置可以开启的卸渣门38，当需要卸渣时，用牵引提升装置提升钻笼，待钻笼提升出地面后，将卸渣板推移至钻笼下方，然后打开钻笼的卸渣门，将渣物卸于卸渣板上，再移除渣物，关好钻笼的卸渣门，继续钻进作业。CN201710281527.X公开的一种通过自身重力作用完成自动卸渣的龙门渣斗装置及方法，在渣斗下方尾部两侧分别安装一个旋转轴，将渣斗使用龙门吊吊出竖井放置于特制的三角形支架上，由于渣斗重力作用线与旋转轴不在一个竖直方向上，可实现渣斗在自身重力作用下自由旋转，即完成自动卸渣作业。以上现有方法均需特定人员和动力设备参与，效率不高，成本过大。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于地铁快速施工的全自动出渣装置及自动出渣方法，解决了传统技术中使用门式起重机大量占用空间和人工资源，施工效率低下的问题的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于地铁快速施工的自动出渣装置，包括用于运送渣土的渣车、用于渣车行走的行走机构和用于提供渣车行走动力的动力系统；

所述渣车的底板12由转轴122、一端与转轴122活动固定的门板123、设置于门板123相对另一端的栓扣124、套入栓扣124的门栓125组成，所述栓扣124和门栓125为两组，分别设置于门板123的两侧；所述栓扣124的直角钢1242内竖立焊接有钢柱1243；所述门栓125为三向圆柱曲杆，其与门板接触的水平向杆件设置有垂直于水平向杆件轴线的圆柱形孔洞，圆柱形孔洞与所述钢柱1243套合；门栓125的竖直向杆件设置在所述渣车的侧板上；

所述渣车与行走机构的接触面上设置有主导向轮1311和辅助轮132，主导向轮1311设置在辅助轮132的下端，在接触面的相对面上端设置有从导向轮1312；

所述行走机构包括从竖井侧壁延伸至井口水平面的主轨21、设置在井口的曲线过渡段和水平段的附轨22以及设置在主轨21竖直段内侧的加宽平轨23，所述附轨22与从导向轮1312接触，所述主轨21与主导向轮1311接触，所述加宽平轨23与辅助轮132接触；

在所述主轨21水平段，设置有顶面与主轨21底面平齐的复位套筒242，沿所述渣车行进方向，在复位套筒242的后方设置有复位曲杆26，复位曲杆26为一与主轨21平面相垂直的直角杆件；所述复位套筒242与复位曲杆26之间的水平距离等于：所述渣车门板123远离转轴122的板边缘与门栓125之间的距离；所述主轨21末端焊接有定位钢块27，所述定位钢块27距主轨21末端的距离大于直角钢1242顶端与底板12边缘距离的两倍；所述定位钢块27与所述复位曲杆26之间的距离不大于门栓125顶端与门板123所在平面的距离；

所述动力系统给予所述渣车行走的动力供渣车往返于竖井底部与定位钢块27之间。

优选的，所述辅助轮132的轮距小于主导向轮1311和从导向轮1312。

优选的，所述复位套筒242设置在主轨21进入水平段1/3处。

优选的，所述附轨22的竖直向端部形状设为先大后小的喇叭形。

优选的，在所述渣车表面设置有侧吊耳141、底吊耳142，所述侧吊耳141对称设置于与所述主轨21所在平面垂直、与所述渣车行进方向相同的侧壁板11上部，所述底吊耳142设置于从导向轮1312所在侧壁板11的底部。

优选的，动力系统为卷扬机时，所述主轨21上焊接有传力套筒，主轨起始处设置有第一传力套筒，主轨曲线段中部设置有第二传力套筒。

根据上述的用于地铁快速施工的自动出渣装置而实施的自动出渣方法，包括步骤：

A、装有渣土的渣车1沿行走机构22的主轨21正向行进至竖井口外的水平面上；

B、渣车1正向行进至定位钢板27时，底板12上的门栓125受到定位钢板27的阻挡；

C、渣车1继续正向前进，卡在直角钢1242内的门栓125绕着栓扣124上的钢柱1243发生旋转；

D、当门栓125旋转至一定角度后，门板123绕着转轴122旋转，渣土逐渐倾倒，渣车1停止正向运动。

优选的，在步骤D之后还包括步骤：

E、渣车1受到反向动力，沿行走机构22的主轨21反向行进；

F、渣车1运行至复位套筒242，受复位套筒242的作用，门栓125绕着栓扣124上的钢柱1243反向旋转，门栓125进入到直角钢1242内卡合，重新约束门板；

G、渣车1沿主轨21反向返回至竖井底部。

本发明具有以下有益效果：

本发明渣车的底板上设置卡合的栓扣和门栓，栓扣的直角钢内竖立焊接有钢柱；门栓为三向圆柱曲杆，其与门板接触的水平向杆件设置有垂直于水平向杆件轴线的圆柱形孔洞，圆柱形孔洞与钢柱套合；渣车前进到指定位置时，定位钢块阻止门栓的前进，卡在直角钢内的门栓绕着栓扣上的钢柱发生旋转，打开门板，进行出渣；渣车受到反向作用力时，复位曲杆促使门栓反向旋转，关闭门板。

本发明的出渣装置可实现渣土的自动倾倒、渣车底板的自动复位，在竖井底部装渣-运输至地面渣坑卸渣-返回竖井底部再次装渣的循环过程中，无需任何人工辅助作业，节约了施工场地，改变了地铁施工中因空间场地狭窄影响施工进度和增加机械设施的高耗能运动，减少了现场操作和地面配合人员，降低了工人的劳动强度，促进了安全生产。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明优选实施例的整体结构示意图；

图2为本发明优选实施例的渣车构造示意图；

图3为本发明优选实施例的渣车底板正面细部图；

图4是本发明优选实施例的渣车底板反面细部图；

图5为本发明优选实施例的行走机构构造示意图；

图6为本发明优选实施例的行走机构局部细部图；

图7为本发明优选实施例的动力系统构造示意图；

其中，1-渣车、11-侧壁板、12-底板、121-底板框架、122-转轴、123-门板、1241-槽钢、1242-直角钢、1243-钢柱、125-门栓、1311-主导向轮、1312-从导向轮、132-辅助轮、141-侧吊耳、142-底吊耳；2-行走机构、21-主轨、22-附轨、23-加宽平轨、241-传力套筒、242-复位套筒、25-支撑钢板、26-复位曲杆、27-定位钢块；3-动力系统、31-卷扬机、32-定滑轮、33-钢丝绳。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，一种用于地铁快速施工的自动出渣装置，包括渣车1，用于渣土的运输和倾倒；行走机构2，用于渣车的行走和位置固定；动力系统3，用于渣车行进的动力方式和来源。本发明在竖井腰梁上焊接了钢轨道，作为渣车1的行走路径。同时，在行走机构2上设置了与可开式渣车底板12相互联动的构件，可实现渣土的自动倾倒、渣车底板12的自动复位。

如图2，所述渣车1包括侧壁板11、底板12、车轮13、吊耳14；侧壁板11为四面梯形空间结构，提供渣土运输的空间；底板12由底板框架121、转轴122、门板123、栓扣124、门栓125组成；底板12周边的全封闭框架为底板框架121，与侧壁板11焊接成为整体作为承重的骨架结构。如图3和图4，转轴122固定在底板框架121平面内远离腰梁的一侧；门板123为内嵌于底板框架121的矩形钢板，可以绕着固定于底板框架121上的转轴122进行旋转，为渣土倾倒时的出口。

栓扣124和门栓125为配套的两组结构，对称设置于渣车门板123的两侧；栓扣124包括三部分构件：槽钢1241、直角钢1242、钢柱1243；槽钢1241两短边焊接在底板框架121的底部，直角钢1242的一直角边焊接在门板123底部，钢柱1243竖立焊接在槽钢1241内部。

门栓125为钢制三向圆柱曲杆，为一水平向杆件、竖直向杆件和另一水平向短杆依次连接。水平向杆件与门板平行接触，门栓125的竖直向杆件设置在渣车的相应侧板上，以稳定门栓125的位置。

水平向杆件留有垂直于其轴线的圆柱形孔洞，使其恰好可以套入栓扣124的焊接钢柱1243内；门栓125的水平向杆件一端套在栓扣124的钢柱1243内，同时该端受到焊接槽钢1241的约束，另一端搭接在栓扣124的焊接直角钢1242内。当杆件绕着钢柱1243发生较大转动时，其远端将从直角钢1242内脱离。

渣车1在行进过程中，门栓125受到栓扣124的约束，对门板123提供支持力，门板123不能绕转轴122转动；当渣车1行进到卸渣位置时，门栓125与行走机构2发生联动作用——门栓125受到主轨21上焊接的定位钢块27的阻挡后，随着渣车1的继续行进，门栓125将绕着槽钢1241内的钢柱1243发生转动，使曲杆从焊接直角钢1242脱离，约束解除，门板123绕转轴122转动，渣土倾倒，该过程即为渣土的自动倾倒过程。

车轮13包括两组相同的导向轮131和一组辅助轮132，主导向轮1311设置在侧壁板11靠近腰梁侧的下端，从导向轮1312设置在侧壁板11远离腰梁侧的上端，辅助轮132设置于侧壁板11靠近腰梁侧的中部；导向轮131决定了渣车1行进的路径，辅助轮132的轮距小于导向轮131，增加渣车1爬升过程的稳定性。

所述吊耳14包括侧吊耳141、底吊耳142；侧吊耳141对称设置于与所述主轨21所在平面垂直、与所述渣车行进方向相同的侧壁板11上部，为渣车1爬升时的动力施加点；底吊耳142位于从导向轮1312所在侧壁板11的底部，为渣车1完成倾倒，返回竖井底部时的动力施加点。

如图4和图5，所述行走机构2为渣车1行进的路径，包括主轨21、附轨22、加宽平轨23、钢制套筒24、支撑钢板25、复位曲杆26、定位钢块27；主轨21包括两组对称设置的槽钢轨道，起于井底，止于渣坑上方，为主导向轮1311的行走路径；附轨22包括两对称槽钢轨道，考虑到竖井内部空间狭小，仅设置在井口的曲线过渡段和水平段，为从导向轮1312的行走路径；加宽平轨23是在主轨21竖直段的内侧设置的矩形钢板，为辅助轮132的行走路径；主轨21竖直段焊接于竖井腰梁上，水平段通过支撑钢板25与地面固结；附轨通过支撑钢板25与主轨21焊接成为整体；附轨22的竖直向端部设为喇叭形，从而保证从导向轮1312顺利驶入。

钢制套筒24结构包括传力套筒241和复位套筒242；焊接于主轨21始端底部的第一传力套筒用于绕过反向(定义渣车1从竖井底部装渣到渣坑上方倾倒的过程为正向，渣土倾倒完毕到渣车1返回井底的过程为反向)施力的钢丝绳33，改变传力的方向，为渣车1返回竖井底部提供动力；焊接于主轨21曲线段中部的第二传力套筒，用于绕过正向施力的钢丝绳33，为渣车1爬升提供动力。

如图6，复位套筒242设置在进入主轨21水平段一定距离(约为水平段轨道长度的1/3)的位置，焊接在与地面相固结的支撑钢板25上，复位套筒242的最顶面与主轨21底面平齐，用于渣车底板12的复位；复位曲杆26为一钢制直角杆件，设置在复位套筒242后一定距离，所述复位套筒242与复位曲杆26之间的水平距离等于：所述渣车门板123远离转轴122的板边缘与门栓125之间的距离。该距离满足当渣车门板123远离转轴122的板边缘到达复位套筒242时，门栓125恰好与复位曲杆26相接触。定位钢块27焊接在主轨21末端，所述定位钢块27距主轨21末端的距离大于直角钢1242顶端与底板12边缘(远离转轴的侧边)距离的两倍；所述定位钢块27与复位曲杆26之间的距离不大于门栓125顶端与门板123所在平面的距离；该距离使得定位钢块对渣车1的门栓125施加阻力。在卷扬机31的牵引力作用下，门栓125因受到阻力发生旋转，对门板123的约束作用解除，渣土随着门板123的旋转而倾泻，直至完成倾倒。

如图7，所述提升系统3包括卷扬机31、定滑轮32、钢丝绳33；卷扬机31固定于渣坑的后方，作为渣车1爬升、渣土倾倒、渣车1返回井底等过程的动力来源；定滑轮32固定于竖井上边缘，用于改变提升过程中绳力的方向；钢丝绳33一端绕过第二传力套筒将卷扬机31与侧吊耳141进行连接，传递渣车1爬升的动力；另一端绕过定滑轮32、第一传力套筒与底吊耳142相连，传递渣车1返回竖井底部时的动力。

一种用于地铁快速施工的全自动出渣装置，运作过程包括以下步骤：

1在竖井底部通过人工或机械方式将渣土转运至渣车1；

2启动卷扬机31，使其正向旋转，通过连接侧吊耳141的钢丝绳33拉动渣车1沿行走机构2行进至渣坑上方；

3渣车1行进至定位钢板27时，底板12上的门栓125受到定位钢板27的阻挡，在卷扬机31的牵引力作用下，渣车1继续前进，门栓125将绕着栓扣124上的钢柱1243发生旋转，当旋转至一定角度后，门栓125不再对门板123有约束作用，门板123将绕着转轴122旋转，渣土逐渐倾倒，此时，渣车1应恰好行进至主轨21及附轨22的端部，受到端部阻挡后停止运动，关闭卷扬机31；

(4)渣土倾倒完毕后，卷扬机31反向旋转，通过连接底吊耳142的钢丝绳拉动渣车1按原路径返回；

(5)返回过程中，渣车1运行至复位套筒242，受其阻碍作用，门板123将随着渣车1的运行逐渐旋转抬升至初始状态，此时，渣车1应恰好运行至门栓125与复位曲杆26相互作用，在复位曲杆26的阻挡下，门栓125将绕着槽钢1241内的钢柱1243反向旋转，门栓125进入到直角钢1242，重新对门板123有了约束作用，至此，完成了渣车1倾倒渣土后的复位过程；

(6)渣车1沿轨道返回至竖井底部，开始下一循环的出渣。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于地铁快速施工的自动出渣装置，其特征在于，包括用于运送渣土的渣车、用于渣车行走的行走机构和用于提供渣车行走动力的动力系统；

所述渣车的底板(12)由转轴(122)、一端与转轴(122)活动固定的门板(123)、设置于门板(123)相对另一端的栓扣(124)、套入栓扣(124)的门栓(125)组成，所述栓扣(124)和门栓(125)为两组，分别设置于门板(123)的两侧；所述栓扣(124)的直角钢(1242)内竖立焊接有钢柱(1243)；所述门栓(125)为三向圆柱曲杆，其与门板接触的水平向杆件设置有垂直于水平向杆件轴线的圆柱形孔洞，圆柱形孔洞与所述钢柱(1243)套合；门栓(125)的竖直向杆件设置在所述渣车的侧板上；

所述渣车与行走机构的接触面上设置有主导向轮(1311)和辅助轮(132)，主导向轮(1311)设置在辅助轮(132)的下端，在接触面的相对面上端设置有从导向轮(1312)；

所述行走机构包括从竖井侧壁延伸至井口水平面的主轨(21)、设置在井口的曲线过渡段和水平段的附轨(22)以及设置在主轨(21)竖直段内侧的加宽平轨(23)，所述附轨(22)与从导向轮(1312)接触，所述主轨(21)与主导向轮(1311)接触，所述加宽平轨(23)与辅助轮(132)接触；

在所述主轨(21)水平段，设置有顶面与主轨(21)底面平齐的复位套筒(242)，沿所述渣车行进方向，在复位套筒(242)的后方设置有复位曲杆(26)，复位曲杆(26)为一与主轨(21)平面相垂直的直角杆件；所述复位套筒(242)与复位曲杆(26)之间的水平距离等于渣车门板(123)远离转轴(122)的板边缘与门栓(125)之间的距离；所述主轨(21)末端焊接有定位钢块(27)，所述定位钢块(27)距主轨(21)末端的距离大于直角钢(1242)顶端与底板(12)边缘距离的两倍；所述定位钢块(27)与所述复位曲杆(26)之间的距离不大于门栓(125)顶端与门板(123)所在平面的距离；

所述动力系统给予所述渣车行走的动力供渣车往返于竖井底部与定位钢块(27)之间；

所述辅助轮(132)的轮距小于主导向轮(1311)和从导向轮(1312)；

所述复位套筒(242)设置在主轨(21)进入水平段1/3处。

2.根据权利要求1所述的用于地铁快速施工的自动出渣装置，其特征在于，所述附轨(22)的竖直向端部形状设为先大后小的喇叭形。

3.根据权利要求1所述的用于地铁快速施工的自动出渣装置，其特征在于，在所述渣车表面设置有侧吊耳(141)、底吊耳(142)，所述侧吊耳(141)对称设置于与所述主轨(21)所在平面垂直、与所述渣车行进方向相同的侧壁板(11)上部，所述底吊耳(142)设置于从导向轮(1312)所在侧壁板(11)的底部。

4.根据权利要求1所述的用于地铁快速施工的自动出渣装置，其特征在于，动力系统为卷扬机时，所述主轨(21)上焊接有传力套筒，主轨起始处设置有第一传力套筒，主轨曲线段中部设置有第二传力套筒。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于地铁快速施工的自动出渣装置而实施的自动出渣方法，其特征在于，包括步骤：

A、装有渣土的渣车(1)沿行走机构(2)的主轨(21)正向行进至竖井口外的水平面上；

B、渣车(1)正向行进至定位钢块(27)时，底板(12)上的门栓(125)受到定位钢块(27)的阻挡；

C、渣车(1)继续正向前进，卡在直角钢(1242)内的门栓(125)绕着栓扣(124)上的钢柱(1243)发生旋转；

D、当门栓(125)旋转至一定角度后，门板(123)绕着转轴(122)旋转，渣土逐渐倾倒，渣车(1)停止正向运动。

6.根据权利要求5所述的自动出渣方法，其特征在于，在步骤D之后还包括步骤：

E、渣车(1)受到反向动力，沿行走机构(2)的主轨(21)反向行进；

F、渣车(1)运行至复位套筒(242)，受复位套筒(242)的作用，门栓(125)绕着栓扣(124)上的钢柱(1243)反向旋转，门栓(125)进入到直角钢(1242)内卡合，重新约束门板；

G、渣车(1)沿主轨(21)反向返回至竖井底部。