CN110219253B - 一种车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，包括底部回转系统，在底部回转系统上设置有支撑系统，支撑系统的前端设置有回转侧伸系统，回转侧伸系统利用下臂展开机构通过下臂连接检测装置。本发明的桥梁检测装置可以使检测人员在不进入桥面下的情况下，在检测车驾驶室内完成对桥梁整体信息的检测与记录，这种新型桥梁检测装置除带来的巨大的经济效益外，相对于传统的桥梁检测车，避免了检测人员进入桥面下，提高的检测工作的安全性；相对于无人机检测，可以在有风，限飞区，通信较差等情况下使用，适用性较强，使用的限制条件较少。

Description

一种车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备

技术领域

本发明涉及一种桥梁检测设备，具体涉及一种车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备。

背景技术

近年来，虽然我国桥梁工程建设发展迅速，但是交通压力逐年增大，桥梁“被增加年限”情况不断增多。桥梁在长期的运营和使用过程中不可避免的会出现一些结构性的损伤，桥梁的使用寿命和承载能力将会逐渐降低，直至威胁到桥梁的正常使用。造成桥梁在使用过程中出现结构性损伤的原因较多，大致可以将其归结为人为和自然两个因素。这两个因素中，除了少数的人为因素可以通过完善制度，加强管理等方式减少其发生的概率，大部分因素是无法在桥梁的正常使用中防治的。所以，桥梁的损伤难以避免，而当损伤出现时，为防止损伤进一步扩大，影响桥梁的正常使用，必须及时对受损桥梁进行相关的维修、加固和整治工程。维修、加固的前提就是要能及时发现损伤形成过程中的征兆。因此，桥梁在运营过程中，对其整体结构进行定期的检查和观测是十分有必要的。

我国现有的桥梁检测方式或是在检测过程中，需要依赖较昂贵的机械，耗费较多的人力，且检测过程中存在一定的安全隐患；或是受到周围因素的影响，在续航能力，有效载重，图像传输，应对桥面下复杂结构的避障性能等方面还无法进一步满足桥梁检测的需求。两种方式都存在较多的局限性，在实用性、适用性、经济性等诸多方面很难满足现阶段桥梁检测的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，可以提高作业安全性及检测效率，节约人力，节省开支，能够对桥面下疲劳裂纹等初始裂缝进行观测和记录以获取桥梁安全信息数据，从而使工程人员能在桥梁产生结构性损伤、造成重大事故前对其表面病害予以维修和加固。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，包括底部回转系统，在底部回转系统上设置有支撑系统，支撑系统的前端设置有回转侧伸系统，回转侧伸系统利用下臂展开机构通过下臂连接可视化的检测装置，其中：

所述的底部回转系统包括底座，底座上部安装有第一回转机构，第一回转机构包括与内圈以及活动式套装在内圈外部的外圈，其中，外圈与底座上部固定，内圈的上部设置有第一上转盘；所述的底座侧面安装有第一回转马达，第一回转马达通过齿轮传动带动第一回转机构的内圈旋转；

所述的支撑系统包括立臂和上横臂；所述的第一上转盘的中部设置有第一耳座，所述的立臂底部通过销轴安装在第一耳座上；所述的立臂两个对称的窄侧与第一上转盘之间对称设置有一对支撑油缸，支撑油缸的上端、下端分别通过第二耳座、第三耳座连接立臂、第一上转盘；所述的上横臂的后端通过连接轴与立臂上端连接，在立臂与上横臂之间设置有主油缸；

所述的回转侧伸系统设置在上横臂端部，包括第二回转机构、传动臂以及侧伸油缸；所述的第二回转机构的内圈下部固定有下连接板，外圈上部设置有第二上转盘，第二上转盘上固定有上连接板，上连接板的侧面设置有第二回转马达，第二回转马达通过齿轮传动带动第二回转机构的内圈旋转；所述的上连接板固定于上横臂的前端，下连接板上设置所述的传动臂；传动臂为嵌套伸缩式结构，包括第一节臂以及活动式嵌套在第一节臂中的第二节臂，第二节臂的前端伸出于第一节臂外部；其中第一节臂的后端铰接在所述下连接板的下端，第一节臂内设置有第一伸缩油缸，第一伸缩油缸的活塞杆端部连接所述第二节臂的后端；所述的侧伸油缸的一端铰接在下连接板的上端侧面，另一端铰接在传动臂的第一节臂上；

所述的下臂展开机构包括设置在传动臂端部的传动板，传动板为三角形结构，在其顶角与所述的第二节臂侧面之间安装有展开油缸，传动板的底边通过多个销轴与下臂的后端固定，传动臂的第二节臂前端铰接在传动板顶角的一侧；

所述的下臂为伸缩式结构，包括固定臂以及套装于固定臂外部的活动臂，其中固定臂的后端连接所述的传动板，活动臂的前端连接所述的检测装置，下臂的下部设置有第二伸缩油缸，其中第二伸缩油缸的一端连接在固定臂上，另一端连接在活动臂上。

进一步地，所述的活动臂的下部设置有多个用于限制和支撑第二伸缩油缸缸筒、活塞杆的支撑套。

进一步地，在上连接板、下连接板处建模进行有限元分析，在受力和变形较大的地方设置筋板，以保证结构强度。

进一步地，所述传动臂的第二节臂、下臂的固定臂上均开设有用于存储润滑脂的存储槽，以及与存储槽连接的黄油口，黄油口通过管螺纹密封。

进一步地，所述的传动臂的第一节臂和第二节臂之间、下臂的固定臂和活动臂之间均设置有橡胶密封圈。

进一步地，所述的第二伸缩油缸安装在下臂下部靠近传动板的位置，以减小弯矩。

本发明具有以下技术特点：

1.本发明设备极大的简化了检测工艺，提高了检测的效率，更加降低了检测成本，提高了经济型，带来的巨大的经济效益，进而提高了整个施工的社会效益，就我国的国情分析，非常符合国内的桥梁检测需求。

2.本发明可以使检测人员在不进入桥面下的情况下，在检测车驾驶室内完成对桥梁整体信息的检测与记录；相对于传统的桥梁检测车，避免了检测人员进入桥面下，提高了检测工作的安全性；相对于无人机检测，可以在有风，限飞区，通信较差等情况下使用，适用性较强，使用的限制条件较少。

3.本发明为车载式检测装置，通过螺栓安装在中型皮卡车上，检测人员可实现通过远程遥控检测，在条件允许的情况下亦可实现边前进边检测以增加检测效率；本发明的动力源为车载式柴油发电机，通过电动泵站控制各个液压元件，完成检测任务。

4.本装置整体的转动不同于常见的齿轮齿条式及电机带动式，而是采用了液压马达带动回转支撑的方式，这种方式动力传递工程中损耗较小，而且采用了液压马达，可使设备的驱动方式集中在液压领域，从而便于设备整体的控制。另外，在受弯矩较大方向的支撑方式的选择上，并没有采用传统的八字架之类的固定支撑，而是采用了双支撑油缸的方式，可以增加设备的自由度，进而增加设备的检测范围。

5.回转侧伸系统采用了回转支撑和侧伸油缸的配合，可以使相关装置先旋转到合适的位置，在完成传动臂的下放，增加了设备对不同桥面情况的适应能力，可以更好的完成检测任务。

6.传动臂与下臂伸缩系统根据检测需求选择经济实用的长行程伸缩油缸，并在油缸的中部设置活塞杆支撑和缸筒支撑，以保证油缸在伸缩过程中不会承受较大的径向力，防止油缸泄露。在下臂的展开结构中采用的连接板，其结构可以保证下臂及其所携带的检测装置的稳定性，提高设备检测过程中的抗外界干扰能力。

7.关于设备的润滑，其回转支撑根据JB/T 2300-2011，可根据使用情况，定期使用油杯通过油孔向其中注入黄油；其伸缩臂间的润滑采用润滑脂润滑，润滑脂储存在内臂的槽内，在相应臂的端部安装密封环密封，润滑脂的补充、更换通过底部的密封管螺纹实现。

附图说明

图1为本发明设备的应用结构示意图；

图2为本发明设备的整体结构示意图；

图3为底部回转系统部分的结构示意图；

图4为回传侧伸系统部分的结构示意图；

图5为传动臂的结构示意图；

图6为下臂展开机构部分的结构示意图；

图7为下臂的结构示意图；

图8的左右两幅图为传动臂上密封橡胶圈、管螺纹部分的示意图；

图9的左右两幅图为下臂上密封橡胶圈、管螺纹部分的示意图。

图中标号说明：1底部回转系统，2支撑系统，3回传侧伸系统，4下臂展开机构，5检测装置，6下臂，7载具，8电动泵站，9橡胶密封圈，10管螺纹，101第一回转机构，102外圈，103第一上转盘，104底座，105第一回转马达，106第一耳座，107第三耳座，108第二耳座，109支撑油缸，201立臂，202上横臂，301第二回转机构，302上连接板，303下连接板，304第二上转盘，305第二回转马达，306传动臂，3061第一节臂，3062第二节臂，3063第一伸缩油缸，307侧伸油缸，401传动板，402展开油缸，601固定臂，602活动臂，603第二伸缩油缸，604支撑套。

具体实施方式

如图1至图9所示，本发明公开了一种车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，包括底部回转系统1，在底部回转系统1上设置有支撑系统2，支撑系统2的前端设置有回转侧伸系统3，回转侧伸系统3利用下臂6展开机构4通过下臂6连接检测装置5。

本发明的检测设备整体安装在载具7上，如图1所示，本实施例中载具7选用中型皮卡，也可以选择其他类型的动力机械，通过载具7将检测设备运输至需要检测的桥梁处进行检测作业。本方案中可视化的检测装置5，可以根据不同检测需求来搭载，例如可以是视频采集系统、摄像系统等，也可以在可视化设备的基础上添加其他检测系统，例如裂纹检测系统等；下面结合附图对本发明的各个部分进行详细说明。

所述的底部回转系统1包括底座104，如图2、图3所示，底座104通过螺栓与载具7的车架连接。底座104上部安装有第一回转机构101，第一回转机构101包括与内圈以及活动式套装在内圈外部的外圈102，内圈可以相对外圈102转动，其中，外圈102与底座104上部固定，与底座104固定为一体，内圈的上部设置有第一上转盘103；所述的底座104侧面安装有第一回转马达105，第一回转马达105通过齿轮传动带动第一回转机构101的内圈旋转。所示的齿轮传动例如可以是在所述的内圈上设置齿环，所述的第一回转马达105上装有与所述齿环配合的齿轮。第一回转马达105采用液压马达，马达运作时，第一回转机构101的内圈通过第一上转盘103带动设备相对于底座104旋转，从而使得上横臂202带动其端部机构旋转至待检测桥梁的侧面，以便于后续动作的完成，最终实现对桥面下结构检测的目的。

所述的支撑系统2包括立臂201和上横臂202，如图3所示，所述的第一上转盘103的中部设置有第一耳座106，所述的立臂201底部通过销轴安装在第一耳座106上；所述的立臂201两个对称的窄侧与第一上转盘103之间对称设置有一对支撑油缸109，支撑油缸109的上端、下端分别通过第二耳座108、第三耳座107连接立臂201、第一上转盘103；其中，第三耳座107为一对，对称设置在第一耳座106两侧；所示的立臂201的横截面为矩形结构，所述的立臂201的窄侧是指立臂201上较窄的两个侧面；如图3，第一耳座106上的销轴穿过立臂201较宽的两个侧面，这样立臂201只能向两个支撑油缸109所在侧旋转，即立臂201只能向其窄侧转动；采用立臂201的窄侧作为其承受弯矩的两侧，可以，起到增加结构稳定性的作用；另外设置的支撑油缸109可以使立臂201旋转，能增加检测设备的自由度，增加检测装置5能够到达的极限位置。所述的上横臂202的后端通过连接轴与立臂201上端连接，在立臂201与上横臂202之间设置有主油缸203，而不是简单的通过焊接连接，如图2所示，通过主油缸203的作动，可以使上横臂202相对于立臂201发生转动，从而也可以增加检测的自由度。

所述的回转侧伸系统3设置在上横臂202端部，如图4所示，包括第二回转机构301、传动臂306以及侧伸油缸307；其中第二回转结构的结构与第一回转机构101相同，均包括内圈、外圈；所述的第二回转机构301的内圈下部固定有下连接板303，其外圈上部设置有第二上转盘304，第二上转盘304上固定有上连接板302，上连接板302的侧面设置有第二回转马达305，第二回转马达305通过齿轮传动带动第二回转机构301的内圈旋转。

所述的上连接板302固定于上横臂202的前端，如图1所示，采用两个销轴进行连接，防止回转侧伸系统3发生垂直面内的转动；下连接板303上设置所述的传动臂306；传动臂306为嵌套伸缩式结构，如图5所示，包括第一节臂3061以及活动式嵌套在第一节臂3061中的第二节臂3062，第二节臂3062的前端伸出于第一节臂3061外部；其中第一节臂3061的后端铰接在所述下连接板303的下端，第一节臂3061内设置有第一伸缩油缸3063，第一伸缩油缸3063的活塞杆端部连接所述第二节臂3062的后端；第一伸缩油缸3063运作时，可通过其活塞杆带动第二节臂3062伸出或收回到第一节臂3061中，以使得传动臂306整体长度发生变化。所述的侧伸油缸307的一端铰接在下连接板303的上端侧面，另一端铰接在传动臂306的第一节臂3061上。如图4所示，侧伸油缸307在下连接板303上的铰接位置与传动臂306在下连接板303上的铰接位置不同，从而使得第一节臂3061、下连接板303以及侧伸油缸307部分共同形成三角形结构，通过侧伸油缸307的伸缩可以改变三角形相应边的角度，进而完成传动臂306绕下连接板303处的转动，完成侧伸动作。优选地，在上连接板302、下连接板303处建模进行有限元分析，在受力和变形较大的地方设置筋板，以保证结构强度。

所述的下臂6展开机构4包括设置在传动臂306端部的传动板401，如图6所示，传动板401为三角形结构，且优选为直角三角形结构；在其顶角与所述的第二节臂3062侧面之间安装有展开油缸402，传动板401的底边通过多个销轴与下臂6的后端固定，以保证下臂6的稳定性，同时保证与下臂6前端连接的检测设备的稳定性。传动臂306的第二节臂3062前端铰接在传动板401顶角的一侧，即位于顶角与传动板401其中一个底角之间。通过这样的结构设计，在展开油缸402伸缩时，传动板401在第二节臂3062端部铰接位置发生旋转，继而带动下臂6转动，完成下臂6的展开动作。

所述的下臂6为伸缩式结构，如图7所示，包括固定臂601以及套装于固定臂601外部的活动臂602，其中固定臂601的后端连接所述的传动板401，活动臂602的前端连接所述的检测装置5，下臂6的下部设置有第二伸缩油缸603，其中第二伸缩油缸603的一端连接在固定臂601上，另一端连接在活动臂602上；第二伸缩油缸603、第一伸缩油缸3063均采用长行程油缸，结构简单可靠。第二伸缩油缸603安装在下臂6下部靠近传动板401的位置，以减小弯矩；另外，在下臂6的活动臂602的下部设置有多个用于限制和支撑第二伸缩油缸603缸筒、活塞杆的支撑套604，以利于第二伸缩油缸603的稳定。支撑套604为圆环套，如图7所示。

如图8、图9所示，传动臂306、下臂6的伸缩润滑采用脂润滑，具体地，所述传动臂306的第二节臂3062、下臂6的固定臂601上均开设有用于存储润滑脂的存储槽，以及与存储槽连接的黄油口，黄油口通过管螺纹10密封。另外，所述的传动臂306的第一节臂3061和第二节臂3062之间、下臂6的固定臂601和活动臂602之间均设置有橡胶密封圈9。

本发明中所有的油缸均采用液压油缸，在载具7上设置柴油发电机和电动泵站8，为所有的液压油缸提供动力。在使用时，首先利用底部回转系统1将设备旋转出载具7，使上横臂202旋转至与待检测桥梁的桥面长度方向垂直，此时设备的大部分位于桥梁侧面；然后回转侧伸系统3开始工作，先将回转侧伸系统3上的部分旋转至适当位置(一般为与桥面高度相仿的位置)，接着将原本水平放置的传动臂306的第一节臂3061旋转至竖直位置，然后下臂6通过伸缩调整将检测装置5下放，通过下臂展开机构4在桥面外侧完成展开动作，回转侧伸系统3将传动臂306、下臂6、检测装置5旋转到桥面下方，最后下臂6伸缩将检测装置5送至待检测位置进行检测。

Claims (6)

1.一种车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，其特征在于，包括底部回转系统(1)，在底部回转系统(1)上设置有支撑系统(2)，支撑系统(2)的前端设置有回转侧伸系统(3)，回转侧伸系统(3)利用下臂展开机构(4)通过下臂(6)连接可视化的检测装置(5)，其中：

所述的底部回转系统(1)包括底座(104)，底座(104)上部安装有第一回转机构(101)，第一回转机构(101)包括内圈以及活动式套装在内圈外部的外圈(102)，其中，外圈(102)与底座(104)上部固定，内圈的上部设置有第一上转盘(103)；所述的底座(104)侧面安装有第一回转马达(105)，第一回转马达(105)通过齿轮传动带动第一回转机构(101)的内圈旋转；

所述的支撑系统(2)包括立臂(201)和上横臂(202)；所述的第一上转盘(103)的中部设置有第一耳座(106)，所述的立臂(201)底部通过销轴安装在第一耳座(106)上；所述立臂(201)的两个对称的窄侧与第一上转盘(103)之间对称设置有一对支撑油缸(109)，支撑油缸(109)的上端、下端分别通过第二耳座(108)、第三耳座(107)连接立臂(201)、第一上转盘(103)；所述的上横臂(202)的后端通过连接轴与立臂(201)上端连接，在立臂(201)与上横臂(202)之间设置有主油缸(203)；

所述的回转侧伸系统(3)设置在上横臂(202)端部，包括第二回转机构(301)、传动臂(306)以及侧伸油缸(307)；所述的第二回转机构(301)的内圈下部固定有下连接板(303)，外圈上部设置有第二上转盘(304)，第二上转盘(304)上固定有上连接板(302)，上连接板(302)的侧面设置有第二回转马达(305)，第二回转马达(305)通过齿轮传动带动第二回转机构(301)的内圈旋转；所述的上连接板(302)固定于上横臂(202)的前端，下连接板(303)上设置所述的传动臂(306)；传动臂(306)为嵌套伸缩式结构，包括第一节臂(3061)以及活动式嵌套在第一节臂(3061)中的第二节臂(3062)，第二节臂(3062)的前端伸出于第一节臂(3061)外部；其中第一节臂(3061)的后端铰接在所述下连接板(303)的下端，第一节臂(3061)内设置有第一伸缩油缸(3063)，第一伸缩油缸(3063)的活塞杆端部连接所述第二节臂(3062)的后端；所述的侧伸油缸(307)的一端铰接在下连接板(303)的上端侧面，另一端铰接在传动臂(306)的第一节臂(3061)上；

所述的下臂展开机构(4)包括设置在传动臂(306)端部的传动板(401)，传动板(401)为三角形结构，在其顶角与所述的第二节臂(3062)侧面之间安装有展开油缸(402)，传动板(401)的底边通过多个销轴与下臂(6)的后端固定，传动臂(306)的第二节臂(3062)前端铰接在传动板(401)顶角的一侧；

所述的下臂(6)为伸缩式结构，包括固定臂(601)以及套装于固定臂(601)外部的活动臂(602)，其中固定臂(601)的后端连接所述的传动板(401)，活动臂(602)的前端连接所述的检测装置(5)，下臂(6)的下部设置有第二伸缩油缸(603)，其中第二伸缩油缸(603)的一端连接在固定臂(601)上，另一端连接在活动臂(602)上。

2.如权利要求1所述的车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，其特征在于，所述的活动臂(602)的下部设置有多个用于限制和支撑第二伸缩油缸(603)缸筒、活塞杆的支撑套(604)。

3.如权利要求1所述的车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，其特征在于，在上连接板(302)、下连接板(303)处建模进行有限元分析，在受力和变形较大的地方设置筋板，以保证结构强度。

4.如权利要求1所述的车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，其特征在于，所述传动臂(306)的第二节臂(3062)、下臂(6)的固定臂(601)上均开设有用于存储润滑脂的存储槽，以及与存储槽连接的黄油口，黄油口通过管螺纹(10)密封。

5.如权利要求1所述的车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，其特征在于，所述的传动臂(306)的第一节臂(3061)和第二节臂(3062)之间、下臂(6)的固定臂(601)和活动臂(602)之间均设置有橡胶密封圈(9)。

6.如权利要求1所述的车载折叠伸缩式可视化桥梁检测设备，其特征在于，所述的第二伸缩油缸(603)安装在下臂(6)下部靠近传动板(401)的位置，以减小弯矩。

Images