CN110685717A - 自行式隧道边墙凿毛机及隧道边墙凿毛方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行式隧道边墙凿毛机，包括机架、自动行走机构、凿毛机构、翻转架、提升架和平衡支撑轮，翻转架转动安装在机架的左侧或右侧，并能在翻转油缸的作用下调节左右翻转角度；提升架安装在翻转架的外侧，凿毛机构固定安装在提升架上，竖直油缸能通过提升架带动凿毛机构实现升降；水平油缸共两组，前后间隔地平行安装在凿毛机构的上方，每个水平油缸的外侧安装有一个平衡支撑轮，并能在对应的水平油缸的作用下左右伸缩，平衡支撑轮伸到提升架外，用于顶在隧道边墙弧形面上。同时，本发明还公开了一种利用上述的自行式隧道边墙凿毛机进行的隧道边墙凿毛方法。具有安全、优质、高效、通用性好、操作轻松省力的特点。

Description

自行式隧道边墙凿毛机及隧道边墙凿毛方法

技术领域

本发明涉及工程高速铁路、高速公路隧道用衬砌边墙混凝土凿毛设备，涉及工程机械技术领域；以及隧道边墙凿毛方法。

背景技术

隧道边墙凿毛通常采用人工手持风镐设备，对隧道边墙及边墙施工缝错台进行凿毛。由于凿毛设备较重且凿毛效率低下，凿毛面粗糙度不够，达不到规定要求且无法根本解决新旧混凝土粘结不密实带来的渗水隐患。

国知局于2011年4月24日公告了“一种隧道衬砌边墙自行式凿毛装置”，公布号为CN 107956486 A。该设置包括若干个凿毛单元、机架、风包和动力行走机构，凿毛单元与隧道边墙弧形尺寸相配合，凿毛单元包括手扶式凿毛头和角钢架，风包出气口与手扶式凿毛头上的进气口相连通，机架固定在动力行走机构上；施工时风压驱动凿毛单元工作，动力行走机构缓慢向前移动，实现了自动凿毛。该装置存在的主要问题是：(1)装置通过吊装设备运至工作现场后，装置沿沟前进或后退进行施工的过程中，装置距离沟沿的距离无法准确控制，使凿毛单元与隧道边墙弧形尺寸配合度不一致；(2)装置沿沟前进或后退进行施工的过程中，凿毛单元所在的一侧略重，容易出现重心不稳，因此采用手扶式凿毛头，需要人工进行协助，工人的劳动强度高；(3)对于不同的隧道边墙弧形尺寸，需要配备不同的角钢架用于安装手扶式凿毛头，无法实现通用；(4)当行进到接地钢筋时，需要吊装设备协助，方能避开接地钢筋再继续前行。

发明内容

本发明旨在提供一种自行式隧道边墙凿毛机，降低劳动强度，提高施工效率，能自动避开接地钢筋，并适用于不同隧道边墙弧形尺寸。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种自行式隧道边墙凿毛机，包括机架、自动行走机构和凿毛机构，还包括翻转油缸、竖直油缸、水平油缸、翻转架、提升架和平衡支撑轮，所述翻转架转动安装在机架的左侧或右侧，并能在翻转油缸的作用下调节左右翻转角度；所述提升架安装在翻转架的外侧，凿毛机构固定安装在提升架上，竖直油缸能通过提升架带动凿毛机构实现升降；所述水平油缸共两组，前后间隔地平行安装在凿毛机构的上方，每个水平油缸的外侧安装有一个所述平衡支撑轮，并能在对应的水平油缸的作用下左右伸缩，平衡支撑轮伸到提升架外，用于顶在隧道边墙弧形面上。

作为上述方案的优选，所述自动行走机构包括四个呈矩形布置的行走轮，在机架的一侧还前后间隔地安装有两个导轮，每个导轮通过各自对应的导轮架安装，并与翻转架位于机架的同一侧，所述导轮低于行走轮，用于与隧道边墙沟壁侧向贴合。装置通过吊装设备运至工作现场后，装置沿沟前进或后退进行施工的过程中，导轮始终与隧道边墙沟壁侧向贴合，从而实现了凿毛机距离沟沿距离的精确控制，进一步确保在行进过程中凿毛单元与隧道边墙弧形尺寸配合度一致。

进一步优选为，所述机架采用框架结构，且靠近翻转架的一侧比另一侧低呈台阶状，所述翻转油缸的一端铰接在机架的台阶面上，另一端铰接在翻转架的中上部，所述翻转架采用门型架，翻转架的下端转动安装在机架的左侧或右侧。

进一步优选为，所述竖直油缸前后居中地安装在翻转架内，在翻转架内还设置有托架和两组前后对称的链轮链条机构，所述提升架安装在链轮链条机构的链条上，所述竖直油缸通过推动链轮链条机构运动，并在托架的导向作用下，带动提升架实现升降。

上述自行式隧道边墙凿毛机，还包括电控机构、液压机构、压力容器和喷淋降尘机构，所述喷淋降尘机构安装在凿毛机构的正上方。

同时，本发明还公开了一种利用上述的自行式隧道边墙凿毛机进行的隧道边墙凿毛方法，包括以下步骤：

(a)、当设备吊装至工作现场后，齐隧道边墙的沟沿放置，调节导轮与隧道边墙沟壁侧向贴合，使设备能沿沟自行前进后退；

(b)、接通电源，通过操作按钮，调节水平油缸，使平衡支撑轮顶在隧道边墙弧形面上，保障设备的平稳工作状态；

(c)、通过操作按钮，调节翻转架的角度，使凿毛机构弧度跟隧道边墙弧形面完全贴合在同心状态；

(d)、打开喷淋降尘机构；

(e)、打开压力容器开关，启动凿毛机构；

(f)、启动自动行走机构，开始工作；

(g)、当行进到接地钢筋时，立刻停止自动行走机构，启动竖直油缸，将提升架提升至能顺利安全避开接地钢筋时再继续前行，当迈开接地钢筋后，再将凿毛机构降至初始正常工作状态，进行下一段边墙的凿毛工作；

(h)、因边墙原因导致凿毛效果不理想时，启动后退按钮，调整凿毛机构与边墙的贴合度，复凿一遍，直至完全符合边墙的凿毛要求。

本发明的有益效果：

(1)通过增设前后间隔的两组水平油缸分别调节平衡支撑轮，使平衡支撑轮顶在隧道边墙弧形面上，确保施工过程中凿毛机左右重心稳定，不需要人工协助，实现高效高质施工，降低了工人的劳动强度；

(2)对于不同的隧道边墙弧形尺寸，仅需要调整翻转架的角度，便能确保凿毛机构与隧道边墙弧形尺寸吻合，通用性高；

(3)当行进到接地钢筋时，不需要吊装设备协助，通过提升架带动凿毛机构上升，便能避开接地钢筋再继续前行；

(4)能确保统一规范的凿毛粗糙度，保障新旧混凝土的有效结合，杜绝因粗糙度不符要求导致新旧混凝土粘合不密实造成渗水的安全隐患。

综上所述，本发明具有安全、优质、高效、通用性好、操作轻松省力的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明隐藏部分零部件后结构示意图。

图3为本发明的使用状态图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

结合图1—3所示，一种自行式隧道边墙凿毛机，由机架1、自动行走机构2、凿毛机构3、翻转油缸4、竖直油缸5、水平油缸6、翻转架7、提升架8、平衡支撑轮9、导轮10、导轮架11、链轮链条机构12、电控机构13、液压机构14、压力容器15、喷淋降尘机构16、支撑臂17等组成。

翻转架7转动安装在机架1的左侧或右侧，并能在翻转油缸4的作用下调节左右翻转角度。最好是，机架1采用框架结构，且靠近翻转架7的一侧比另一侧低呈台阶状，翻转油缸4的一端铰接在机架1的台阶面上，另一端铰接在翻转架7的中上部。翻转架7最好采用门型架，翻转架7的下端转动安装在机架1的左侧或右侧。当翻转油缸4作用时，翻转架7的转动方向如图中箭头所示。

提升架8安装在翻转架7的外侧，凿毛机构3固定安装在提升架8上，竖直油缸5能通过提升架8带动凿毛机构3实现升降。最好是，竖直油缸5前后居中地安装在翻转架7内，在翻转架7内还设置有托架和两组前后对称的链轮链条机构12。提升架8安装在链轮链条机构12的链条上，竖直油缸5通过推动链轮链条机构12运动，并在托架的导向作用下，带动提升架8实现升降。链轮链条机构12通过配备的托架导向实现平稳升降。竖直油缸5通过托架和两组链轮链条机构12间接推动提升架8升降，相比直接推动提升架8升降，更便于安装布置及维修，同时通过增设的托架确保平稳升降，能有效避免升降过程中卡轨。增设提升架提升凿毛机构3，方便快捷的避开边墙上的接地钢筋，不需要吊装设备协助。

在凿毛机构3上方设置有支撑臂17用于安装水平油缸6和压力容器15。水平油缸6共两组，前后间隔地平行安装在凿毛机构3的上方，每个水平油缸6的外侧安装有一个平衡支撑轮9，并能在对应的水平油缸6的作用下左右伸缩，平衡支撑轮9伸到提升架8外，用于顶在隧道边墙弧形面上。压力容器15储存压缩空气并分配到6组凿毛箱体，以保障六组凿毛箱的每一个凿毛头能正常工作。空压机的压缩空气通过管道传输到该设备的压力储存罐里，再分配给六组凿毛箱体，实现凿毛动作。

自动行走机构2包括四个呈矩形布置的行走轮2a，由电机皮带传动减速齿轮箱，再通过链齿传动给轴来实现设备的匀速前进后退。在机架1的一侧还前后间隔地安装有两个导轮10，每个导轮10通过各自对应的导轮架11安装。导轮10与翻转架7位于机架1的同一侧，导轮10低于行走轮2a，用于与隧道边墙沟壁侧向贴合。

最好是，凿毛机构3采用6组共72个凿毛头的科学布局，一气呵成的凿毛过程将该设备的高效发挥得淋漓尽致。电控机构13、液压机构14安装在机架1上。喷淋降尘机构16安装在支撑臂17上，并位于凿毛机构3的正上方，正常凿毛状态下喷淋降尘机构16将水喷洒到整个边墙的凿毛区域，通过喷淋降尘，保障整个工作环境的洁净度。

由电控按钮通过液压机构14来控制翻转油缸4、竖直油缸5、水平油缸6动作,翻转油缸4调节凿毛头与边墙弧度的吻合度，竖直油缸5通过提升架8来提升凿毛机构3以迈开接地钢筋，水平油缸6通过顶在隧道边墙弧形面上，来调节整台设备的重心，保障设备平稳状态。

利用上述的自行式隧道边墙凿毛机进行的隧道边墙凿毛方法，包括以下步骤：

(a)、当设备吊装至工作现场后，齐隧道边墙的沟沿放置，调节导轮与隧道边墙沟壁侧向贴合，使设备能沿沟自行前进后退；

(b)、接通电源，通过操作按钮，调节水平油缸，使平衡支撑轮顶在隧道边墙弧形面上，保障设备的平稳工作状态；

(c)、通过操作按钮，调节翻转架的角度，使凿毛机构弧度跟隧道边墙弧形面完全贴合在同心状态；

(d)、打开喷淋降尘机构；

(e)、打开压力容器开关，启动凿毛机构；

(f)、启动自动行走机构，开始工作；

(g)、当行进到接地钢筋时，立刻停止自动行走机构，启动竖直油缸，将提升架提升至能顺利安全避开接地钢筋时再继续前行，当迈开接地钢筋后，再将凿毛机构降至初始正常工作状态，进行下一段边墙的凿毛工作；

(h)、因边墙原因导致凿毛效果不理想时，启动后退按钮，调整凿毛机构与边墙的贴合度，复凿一遍，直至完全符合边墙的凿毛要求。

Claims (6)

1.一种自行式隧道边墙凿毛机，包括机架(1)、自动行走机构(2)和凿毛机构(3)，其特征在于：还包括翻转油缸(4)、竖直油缸(5)、水平油缸(6)、翻转架(7)、提升架(8)和平衡支撑轮(9)，所述翻转架(7)转动安装在机架(1)的左侧或右侧，并能在翻转油缸(4)的作用下调节左右翻转角度；所述提升架(8)安装在翻转架(7)的外侧，凿毛机构(3)固定安装在提升架(8)上，竖直油缸(5)能通过提升架(8)带动凿毛机构(3)实现升降；所述水平油缸(6)共两组，前后间隔地平行安装在凿毛机构(3)的上方，每个水平油缸(6)的外侧安装有一个所述平衡支撑轮(9)，并能在对应的水平油缸(6)的作用下左右伸缩，平衡支撑轮(9)伸到提升架(8)外，用于顶在隧道边墙弧形面上。

2.按照权利要求1所述的自行式隧道边墙凿毛机，其特征在于：所述自动行走机构(2)包括四个呈矩形布置的行走轮(2a)，在机架(1)的一侧还前后间隔地安装有两个导轮(10)，每个导轮(10)通过各自对应的导轮架(11)安装，并与翻转架(7)位于机架(1)的同一侧，所述导轮(10)低于行走轮(2a)，用于与隧道边墙沟壁侧向贴合。

3.按照权利要求1或2所述的自行式隧道边墙凿毛机，其特征在于：所述机架(1)采用框架结构，且靠近翻转架(7)的一侧比另一侧低呈台阶状，所述翻转油缸(4)的一端铰接在机架(1)的台阶面上，另一端铰接在翻转架(7)的中上部，所述翻转架(7)采用门型架，翻转架(7)的下端转动安装在机架(1)的左侧或右侧。

4.按照权利要求3所述的自行式隧道边墙凿毛机，其特征在于：所述竖直油缸(5)前后居中地安装在翻转架(7)内，在翻转架(7)内还设置有托架和两组前后对称的链轮链条机构(12)，所述提升架(8)安装在链轮链条机构(12)的链条上，所述竖直油缸(5)通过推动链轮链条机构(12)运动，并在托架的导向作用下，带动提升架(8)实现升降。

5.按照权利要求1的自行式隧道边墙凿毛机，其特征在于：还包括电控机构(13)、液压机构(14)、压力容器(15)和喷淋降尘机构(16)，所述喷淋降尘机构(16)安装在凿毛机构(3)的正上方。

6.一种利用权利要求5所述的自行式隧道边墙凿毛机进行的隧道边墙凿毛方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)、当设备吊装至工作现场后，齐隧道边墙的沟沿放置，调节导轮与隧道边墙沟壁侧向贴合，使设备能沿沟自行前进后退；

(b)、接通电源，通过操作按钮，调节水平油缸，使平衡支撑轮顶在隧道边墙弧形面上，保障设备的平稳工作状态；

(c)、通过操作按钮，调节翻转架的角度，使凿毛机构弧度跟隧道边墙弧形面完全贴合在同心状态；

(d)、打开喷淋降尘机构；

(e)、打开压力容器开关，启动凿毛机构；

(f)、启动自动行走机构，开始工作；

(g)、当行进到接地钢筋时，立刻停止自动行走机构，启动竖直油缸，将提升架提升至能顺利安全避开接地钢筋时再继续前行，当迈开接地钢筋后，再将凿毛机构降至初始正常工作状态，进行下一段边墙的凿毛工作；

(h)、因边墙原因导致凿毛效果不理想时，启动后退按钮，调整凿毛机构与边墙的贴合度，复凿一遍，直至完全符合边墙的凿毛要求。

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