CN110005445B - 一种可折叠拱架式隧道湿喷机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可折叠拱架式隧道湿喷机,包括下车体、设于下车体上并与所述下车体进行伸展/折叠的支撑架、湿喷臂架、设于所述湿喷臂架上的喷头组件,可进行伸展/折叠的行走轨道、行走小车和旋转臂架;所述湿喷臂架和喷头组件均与所述行走小车进行伸展/折叠,位于所述支撑架上的旋转臂架通过所述行走小车带动所述湿喷臂架以及喷头组件沿行走轨道移动以实现隧道混凝土的湿喷。本发明不仅能保持稳定的喷射距离和喷射角度,自动沿隧道断面进行稳定的喷射,施工速度快,效率高,能有效降低操作工人的劳动强度,且可进行折叠,折叠后可大大降低设备所占空间,整个设备可不拆装进行运输,到达工地后能快速展开进行施工作业,大大降低施工辅助时间。
Description
技术领域
本发明涉及隧道掘进领域,具体说是一种可折叠拱架式隧道湿喷机。
背景技术
喷射混凝土是新奥法三大元素中的重要部分,其目的在于促使围岩能够形成圆环状承载结构,使断面闭合成圆环,依靠锚杆、钢丝网和喷射混凝土共同负荷来提高隧道岩体的结构强度,增强岩体的整体稳定性。它适用于各种不同的地质条件,在软弱围岩中更为有效。近年来,湿喷工艺取代了原干喷工艺,成为公路、铁路、水工隧道施工主要喷射工艺。
目前湿喷大多采用喷射混凝土机械手,施工时湿喷手通过操作遥控器来控制回转台转角、大小臂俯仰角、喷头回转摆动角和伸缩臂的伸缩长度进行特定方位的喷射,由于臂架自由度较多,操作复杂,对湿喷手的操作要求较高,湿喷手在湿喷前必须进行专业湿喷培训和湿喷训练,湿喷手湿喷经验和技术在很大程度上影响着混凝土湿喷的质量,喷射距离与喷射角度有很大的随意性,回弹率必然很高,同时湿喷手操作劳动强度比较大,喷射质量不稳定。
因此,设计一种结构简单、易于搬运、操作方便、能保持稳定的喷射距离和喷射角度,自动沿隧道断面进行稳定的喷射、施工速度快、效率高的隧道湿喷机械具有重要的意义。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种拱架式隧道湿喷机,能保持稳定的喷射距离和喷射角度,自动沿隧道断面进行稳定的喷射,施工速度快,效率高,能有效降低操作工人的劳动强度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种可折叠拱架式隧道湿喷机,包括下车体、设于下车体上并与所述下车体进行伸展/折叠的支撑架、湿喷臂架、设于所述湿喷臂架上的喷头组件,可进行伸展/折叠的行走轨道、行走小车和旋转臂架;所述湿喷臂架和喷头组件均与所述行走小车进行伸展/折叠,位于所述支撑架上的旋转臂架通过所述行走小车带动所述湿喷臂架以及喷头组件沿行走轨道移动以实现隧道混凝土的湿喷。
作为优选,所述喷头组件包括喷头安装架和设于所述喷头安装架上的数个喷头;还包括用于驱动所述喷头安装架旋转的喷头安装架旋转装置,所述喷头安装架旋转装置一端安装在所述湿喷臂架上,另一端通过旋转轴驱动所述喷头安装架旋转,从而调整所述喷头的喷射角度;所述喷头和喷头安装架可拆卸连接。
作为优选,所述拱架式隧道湿喷机还包括分别与所述行走小车和喷头组件连接的湿喷臂架,所述湿喷臂架包括臂架、设于臂架两端的连接杆和湿喷臂架折叠装置,所述连接杆上设有用于支撑所述喷头安装架的支撑连接孔,所述连接杆与所述喷头安装架铰接,所述喷头安装架旋转装置安装于所述臂架上,所述臂架通过湿喷臂架折叠装置与行走小车进行伸展/折叠。
作为优选,所述行走轨道依隧道轮廓成型,与隧道轮廓半径同圆心,且其半径小于隧道轮廓半径,行走轨道分为多段,各段通过销轴铰接,且相邻两段通过两端分别与相邻两段铰接的第二支撑油缸进行伸展/折叠。
作为优选,所述行走小车包括车架、可沿所述行走轨道移动的车轮和湿喷臂架安装座,车架与旋转臂架铰接,所述湿喷臂架安装座与所述臂架铰接,并用于安装所述湿喷臂架,所述行走小车在旋转臂架的作用下可沿着行走轨道移动。
作为优选,所述旋转臂架包括设于所述支撑架上的旋转驱动装置、支撑臂组和伸缩臂组,所述支撑臂组的中部与旋转驱动装置相连,在旋转驱动装置的作用下可绕旋转中心回转,且所述支撑臂组的一端设有槽口供所述伸缩臂组一端插入,所述伸缩臂组另一端连接所述行走小车的车架。
作为优选,所述支撑臂组另一端还设有配重块。
作为优选,所述支撑架包括架体、与下车体铰接的第一铰座、与第一支撑油缸铰接的第二铰座和旋转臂架安装座,所述旋转臂架安装座用于安装所述旋转驱动装置。
作为优选,还包括行走装置和用于调整所述可折叠拱架式隧道湿喷机的液压系统,所述行走装置用于所述可折叠拱架式隧道湿喷机的行走移动,所述液压系统包括用于折叠支撑架的第一支撑油缸、用于折叠行走轨道的多个第二支撑油缸,还包括电控系统,所述电控系统分别对所述第一支撑油缸、第二支撑油缸、旋转驱动装置、湿喷臂架折叠装置、行走装置、泵送系统、空气压缩机系统、速凝剂系统进行控制,所述泵送系统、空气压缩机系统、速凝剂系统用于给所述喷头提供混凝土以便湿喷。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、喷头组件安装在湿喷臂架的安装座上,并能绕安装座做旋转运动,可以调整并固定喷头组件的喷射角度,使喷头组件始终保持设定的最佳喷射角度,可以有效降低回弹。
2、拱架式隧道湿喷机设有行走轨道和旋转臂架,行走轨道为与隧道轮廓形状相似的弧形,旋转臂架既能绕回转中心旋转,长度又能伸缩可变,在旋转过程中受到行走轨道的限制,旋转臂架长度随之伸缩调整,使湿喷伸缩臂架及喷头组件可以沿特定路线移动,使喷头组件始终与隧道断面保持相同的距离,保证喷射质量。
3、所述发明设置了液压系统和电控系统等,且行走轨道的两端分别设置有限位器,当行走小车走到端头时,触发限位器,发出信号给控制器,使旋转臂架往回旋转,并进行计数,当达到设定的喷射次数时,旋转臂架自动停止动作,从而实现自动沿隧道断面进行喷射作业,自动化程度高。
附图说明
图1是本发明的工作状态结构示意图;
图2是本发明的折叠状态结构示意图;
图3是本发明下车体1的结构示意图;
图4是本发明支撑架2的结构示意图;
图5是本发明湿喷臂架3的结构示意图;
图6是本发明行走轨道4展开时的结构示意图;
图7是本发明行走轨道4折叠时的结构示意图;
图8是本发明行走小车5的结构示意图;
图9是本发明旋转臂架6的结构示意图;
图10是本发明喷头组件7的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合图1至图10详细说明本发明,在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
一种可折叠拱架式隧道湿喷机,包括下车体1、设于下车体上并与所述下车体进行伸展/折叠的支撑架2、湿喷臂架3、设于所述湿喷臂架上的喷头组件7,可进行伸展/折叠的行走轨道4、行走小车5和旋转臂架6;所述湿喷臂架和喷头组件均与所述行走小车进行伸展/折叠,位于所述支撑架上的旋转臂架通过所述行走小车带动所述湿喷臂架以及喷头组件沿行走轨道移动以实现隧道混凝土的湿喷,行走轨道、支撑架和湿喷臂架都可以折叠,折叠后可大大降低设备所占空间,整个设备可不拆装进行运输,到达工地后能快速展开进行施工作业。
所述喷头组件包括喷头安装架7a和设于所述喷头安装架上的数个喷头7c;还包括用于驱动所述喷头安装架旋转的喷头安装架旋转装置7b,所述喷头安装架旋转装置一端安装在所述湿喷臂架上,另一端通过旋转轴驱动所述喷头安装架旋转,从而调整所述喷头7c的喷射角度;所述喷头和喷头安装架可拆卸连接。
所述拱架式隧道湿喷机还包括分别与所述行走小车和喷头组件连接的湿喷臂架3,所述湿喷臂架包括臂架3a、设于臂架两端的连接杆3c和湿喷臂架折叠装置3b,所述连接杆上设有用于支撑所述喷头安装架的支撑连接孔,所述连接杆与所述喷头安装架铰接,所述喷头安装架旋转装置安装于所述臂架上,所述臂架3a与行走小车5相铰接,所述臂架3a通过湿喷臂架折叠装置3b与行走小车5进行伸展/折叠。
所述湿喷臂架折叠装置可选用液压油缸、液压马达等方式实现,当选用液压马达时,所述液压马达与行走小车固定连接,同时,液压马达的旋转轴连接臂架,所述液压马达的驱动力驱动旋转轴旋转,通过带动所述臂架与行走小车进行伸展/折叠,从而使湿喷臂架和喷头组件与旋转臂架折叠起来,缩小体积,节约空间,同时,由于所述喷头安装架和所述连接杆为铰接状态,因为也可将所述喷头安装架和喷头沿所述连接杆进行折叠。当选用液压油缸时,同样可以采取支撑油缸的方式,支撑油缸两端分别与行走小车和臂架铰接,通过支撑油缸的伸缩带动所述臂架与行走小车进行伸展/折叠。
所述行走轨道4依隧道轮廓成型,与隧道轮廓半径同圆心,且其半径小于隧道轮廓半径,行走轨道分为多段,各段通过销轴铰接,可进行折叠。行走轨道4的形状为与隧道轮廓形状相似的弧形,与隧道轮廓半径同圆心但比隧道轮廓半径小,行走轨道为型钢弯制焊接形成,供行走小车5沿轨道进行行走,行走轨道4安装在支撑架2上。行走轨道4约束了旋转臂架6的伸缩长度,在湿喷臂架3沿隧道断面环向移动时可以使湿喷臂架3、喷头组件7离隧道断面保持相同的距离,使喷射距离保持稳定。行走轨道的两端分别设置有限位器,当行走小车走到端头时,触发限位器,发出信号给控制器,使旋转臂架自动停止动作。行走轨道分为多段,各段通过销轴铰接,且相邻两段通过两端分别与相邻两段铰接的第二支撑油缸12进行伸展/折叠。
所述行走小车包括车架5a、可沿所述行走轨道移动的车轮5b和湿喷臂架安装座5c,车架5a与旋转臂架6铰接,所述湿喷臂架安装座5c与所述臂架铰接,并用于安装所述湿喷臂架,所述行走小车在旋转臂架6的作用下可沿着行走轨道移动。
旋转臂架6是驱动行走小车5沿行走轨道4移动的动力部件,主要提供行走小车5沿行走轨道4移动的动力,所述旋转臂架包括设于所述支撑架2上的旋转驱动装置6a、支撑臂组6b和伸缩臂组6c,所述支撑臂组的中部与旋转驱动装置相连,在旋转驱动装置6a的作用下可绕旋转中心回转;且所述支撑臂组的一端设有槽口供所述伸缩臂组一端插入,所述伸缩臂组另一端连接所述行走小车的车架5a。
旋转驱动装置6a安装在支撑架2的旋转臂架安装座2d上,提供支撑臂组6b、伸缩臂组6c旋转的动力并设置有制动保护装置,可选择液压马达-减速机、电机-减速机、液压油缸-连杆机构的至少一种,伸缩臂组6c可由至少一组伸缩臂组成,支撑臂组6b中部与旋转驱动装置6a相连,在旋转驱动装置6a的作用下能绕旋转中心回转,支撑臂组6b一端设置有槽口供伸缩臂组6c插入,另一端设置有配重,配重可以平衡喷头组件7、湿喷臂架3、支撑臂组6b、伸缩臂组6c等引起的转矩,在上升时可以有效降低所需要的转矩、在下降时可有效避免下降速度过快导致的设备损坏等危险,伸缩臂组6c的一端插入支撑臂组6b的槽口内,伸缩臂组6c可沿支撑臂组6b做相对伸缩移动,伸缩臂组6c另一端与行走小车5的车架5a相铰接。伸缩臂组6c与支撑臂组6b的相对移动,可以适应旋转中心点到行走轨道5不同位置时引起的距离变化。
所述支撑架2包括架体2a、与下车体1铰接的第一铰座2b、与第一支撑油缸14铰接的第二铰座2c和旋转臂架安装座2d,所述旋转臂架安装座用于安装所述旋转驱动装置。
还包括行走装置11和用于调整所述拱架式隧道湿喷机的液压系统、泵送系统8、空气压缩机系统9、速凝剂系统10,所述行走装置用于所述拱架式隧道湿喷机的行走移动,所述液压系统包括用于折叠支撑架的第一支撑油缸、用于折叠行走轨道的多个第二支撑油缸,还包括电控系统,所述电控系统分别对所述第一支撑油缸、第二支撑油缸、旋转驱动装置、湿喷臂架折叠装置、行走装置、泵送系统、空气压缩机系统、速凝剂系统进行控制,所述泵送系统、空气压缩机系统、速凝剂系统用于给所述喷头提供混凝土以便湿喷。行走装置11设置在台车门架的下端,用于驱动整个台车进行行走,行走装置可选择轮轨式、轮胎式、履带式以及步履式中的至少一种。
液压系统由液压泵站、第一支撑油缸、多个第二支撑油缸以及油管等构件组成。液压泵站为液压系统提供动力,支撑油缸连接下车体和支撑架,在支撑油缸的伸缩作用下,可以调节支撑架的角度,实现支撑架的折叠;多个第二支撑油缸连接各段行走轨道,在第二支撑油缸的伸缩作用下,行走轨道可以进行折叠。
电控系统13主要包括电机、限位器、信号灯、遥控收发装置、控制器等电气设备,主要有各电机的起停控制、遥控、信号显示、警示等功能。行走轨道的两端和中部分别设置有限位器,当行走小车走到端头时,触发限位器,发出信号给控制器,使旋转臂架往回旋转,并进行计数,当达到设定的喷射次数时,旋转臂架6自动停止动作,从而实现自动沿隧道断面进行喷射作业;只有检测到行走小车行走到行走轨道中部触发中部限位器信号时,行走轨道第二支撑油缸才能进行折叠和展开动作,以避免误动作使设备产生破坏。所述液压系统和电控系统的设置实现了湿喷机湿喷隧道的自动化,提高湿喷施工精确度,其具体液压系统和电控系统均是现有技术,本发明只需要能实现具体功能即可,此处不做具体叙述。
泵送系统8由泵送主油缸、中心泵、料斗、S摆动管、S摆管驱动装置、摆动油缸、中心泵安装等部分组成,其作用是将混凝土沿输送管道连续输送到喷头。
空气压缩机系统9由空压机、冷却器、管道、开关阀等组成,主要是提供连续的喷射气流,利用压缩空气将一定配合比的混凝土拌合料,通过喷头压送并以高速喷射到受喷表面。
速凝剂添加系统10主要负责速凝剂等外加剂的输送,与泵送系统8共同完成混凝土的喷射,它主要由软管泵、联轴器、液压马达、阀、接头等零部件组成。
所述泵送系统、空气压缩机系统、速凝剂添加系统均可在市场购买,均为现有技术,因而其具体电路无需详细叙述,而且,本发明中的电控系统与所述泵送系统、空气压缩机系统、速凝剂添加系统的连接控制,也可采用现有技术中的控制方式即可,本发明只需要将其进行组装应用到所述喷头组件,使喷头组件有适合条件的混凝土进行湿喷即可。
可折叠拱架式隧道湿喷机的原理就是在支撑架上安装行走轨道,行走小车5可在旋转臂架6的带动下沿行走轨道4移动,湿喷臂架3安装在行走小车5上,湿喷臂架3在行走小车5带动下可沿行走轨道4做相对移动,喷头组件7安装在湿喷臂架3的安装座上,并能绕安装座做旋转运动,可以调整并固定喷头组件7的喷射角度,由于行走轨道限制了旋转臂架在旋转过程中的伸缩长度,所以使喷头组件7始终保持设定的最佳喷射角度,并与隧道断面保持相同的距离,避免了湿喷手施工时喷射距离与喷射角度的随意性,消除了湿喷手湿喷经验和技术对混凝土湿喷质量的影响,从而保证喷射的质量。行走轨道分为多段,各段通过销轴铰接,可进行折叠,并且支撑架和湿喷臂架都可以折叠,折叠后可大大降低设备所占空间,整个设备可不拆装进行运输,到达工地后能快速展开进行施工作业,大大降低施工辅助时间。
具体实施过程中,本发明包括以下实施步骤:
1、可折叠拱架式隧道湿喷机定位:控制行走装置11使可折叠拱架式隧道湿喷机到达指定位置。
2、支撑架展开:控制支撑油缸伸出使支撑架展开至与地面垂直。
3、行走轨道展开:检测行走轨道4中部限位器信号,如果检测到信号,则控制系统允许控制第二支撑油缸动作,展开行走轨道;如果未检测到信号,则控制系统发生报警信号,提示设备异常。
4、旋转臂架定位:启动旋转驱动装置6a,将行走小车5移动到行走轨道4的一端。
5、湿喷臂架展开:启动湿喷臂架折叠装置3b使湿喷臂架3展开至设定角度。
6、调整喷头组件角度:控制喷头安装架旋转装置7b,使喷头7c到设定的喷射角度。
7、启动喷射系统:启动泵送系统8、空气压缩机系统9、速凝剂添加系统10,使混凝土喷出。
8、旋转臂架自动旋转:根据限位器信号,控制器启动旋转驱动装置6a,行走小车5沿行走轨道4往另一端移动,直到控制器接收到另一端的限位器信号,控制器发出控制指令使旋转臂架6往回旋转,并进行计数,当达到设定的喷射次数时,旋转臂架6自动停止动作,进入下一个循环。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种可折叠拱架式隧道湿喷机,其特征在于:包括下车体(1)、设于下车体上并与所述下车体进行伸展/折叠的支撑架(2)、湿喷臂架(3)、设于所述湿喷臂架上的喷头组件(7),可进行伸展/折叠的行走轨道(4)、行走小车(5)和旋转臂架(6);所述湿喷臂架和喷头组件均与所述行走小车进行伸展/折叠,位于所述支撑架上的旋转臂架通过所述行走小车带动所述湿喷臂架以及喷头组件沿行走轨道移动以实现隧道混凝土的湿喷;
所述行走轨道(4)依隧道轮廓成型,与隧道轮廓半径同圆心,且其半径小于隧道轮廓半径,行走轨道分为多段,各段通过销轴铰接,且相邻两段通过两端分别与相邻两段铰接的第二支撑油缸(12)进行伸展/折叠。
2.根据权利要求1所述可折叠拱架式隧道湿喷机,其特征在于:所述喷头组件包括喷头安装架(7a)和设于所述喷头安装架上的数个喷头(7c);还包括用于驱动所述喷头安装架旋转的喷头安装架旋转装置(7b),所述喷头安装架旋转装置一端安装在所述湿喷臂架上,另一端通过旋转轴驱动所述喷头安装架旋转,从而调整所述喷头(7c)的喷射角度;所述喷头和喷头安装架可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述可折叠拱架式隧道湿喷机,其特征在于:其特征在于:所述拱架式隧道湿喷机还包括分别与所述行走小车和喷头组件连接的湿喷臂架(3),所述湿喷臂架包括臂架(3a)、设于臂架两端的连接杆(3c)和湿喷臂架折叠装置(3b),所述连接杆上设有用于支撑所述喷头安装架的支撑连接孔,所述连接杆与所述喷头安装架铰接,所述喷头安装架旋转装置安装于所述臂架上,所述臂架(3a)通过湿喷臂架折叠装置(3b)与行走小车(5)进行伸展/折叠。
4.根据权利要求3所述可折叠拱架式隧道湿喷机,其特征在于:所述行走小车(5)包括车架(5a)、可沿所述行走轨道移动的车轮(5b)和湿喷臂架安装座(5c),车架(5a)与旋转臂架(6)铰接,所述湿喷臂架安装座(5c)与所述臂架铰接,并用于安装所述湿喷臂架,所述行走小车在旋转臂架(6)的作用下可沿着行走轨道移动。
5.根据权利要求4所述可折叠拱架式隧道湿喷机,其特征在于:所述旋转臂架(6)包括设于所述支撑架(2)上的旋转驱动装置(6a)、支撑臂组(6b)和伸缩臂组(6c),所述支撑臂组的中部与旋转驱动装置相连,在旋转驱动装置(6a)的作用下可绕旋转中心回转,且所述支撑臂组的一端设有槽口供所述伸缩臂组一端插入,所述伸缩臂组另一端连接所述行走小车的车架(5a)。
6.根据权利要求5所述可折叠拱架式隧道湿喷机,其特征在于:所述支撑臂组另一端还设有配重块。
7.根据权利要求5所述可折叠拱架式隧道湿喷机,其特征在于:所述支撑架(2)包括架体(2a)、与下车体(1)铰接的第一铰座(2b)、与第一支撑油缸(14)铰接的第二铰座(2c)和旋转臂架安装座(2d),所述旋转臂架安装座用于安装所述旋转驱动装置。
8.根据权利要求7所述可折叠拱架式隧道湿喷机,其特征在于:还包括行走装置(11)和用于调整所述可折叠拱架式隧道湿喷机的液压系统,所述行走装置用于所述可折叠拱架式隧道湿喷机的行走移动,所述液压系统包括用于折叠支撑架的第一支撑油缸、用于折叠行走轨道的多个第二支撑油缸,还包括电控系统(13),所述电控系统分别对所述第一支撑油缸、第二支撑油缸、旋转驱动装置、湿喷臂架折叠装置、行走装置、泵送系统(8)、空气压缩机系统(9)、速凝剂系统(10)进行控制,所述泵送系统、空气压缩机系统、速凝剂系统用于给所述喷头提供混凝土以便湿喷。
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