CN113756817B - 一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置及方法，包括通过滑轨连接的第一作业台架和第二作业台架，所述第一作业台架底部对称设置有两个螺旋滚轮行走部，螺旋滚轮行走部上设置有限位槽；所述第二作业台架底部对称设置有两个固定部，固定部上设置有限位装置，所述限位槽与限位装置配合使用；螺旋滚轮行走部与固定部之间连接有弹簧；本发明的隧道作业台架装置实现第一作业台架和第二作业台架交替蠕动前进，可满足作业人员在两作业体之间交替作业的需求，并且行走过程中不需要人员从作业台架上攀爬至地面，提高作业效率。

Description

一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置及方法

技术领域

本发明属于隧道施工装置机械技术领域，具体属于一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置及方法。

背景技术

在隧道开挖的过程中，随着掌子面的不断推进，为了保证方便操作，需要在隧道内设置支撑架，以方便开挖作业的推进，现在通常的做法是人工在隧道的开挖部分临时架设开挖作业台架，以实现工人站在台架上，在隧道内进行打炮眼、放置炸药等人工操作作业。随着隧道开挖不断向前推进，作业台架也将会跟随向前移动，现有的作业台架通过装载机拖动行走，不能自行驱动，且在拖动过程中，作业人员会从作业台架上攀爬至地面，影响隧道作业效率。现迫切需要发明一种能够自主行走的隧道作业台架。容易想到最简单的方式是在隧道作业台架低端安装驱动轮，但是在施工或者围岩产生岩爆时，会有岩石掉落在地上，严重影响驱动轮的行驶，可能造成卡顿阻塞现象。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置及方法，可以在堆满岩石的隧道中自主驱动行走，且行走过程中不需要人员从作业台架上攀爬至地面，提高作业效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置，包括通过滑轨连接的第一作业台架和第二作业台架，所述第一作业台架底部对称设置有两个螺旋滚轮行走部，螺旋滚轮行走部上设置有限位槽；所述第二作业台架底部对称设置有两个固定部，固定部上设置有限位装置，所述限位槽与限位装置配合使用；螺旋滚轮行走部与固定部之间连接有弹簧，螺旋滚轮行走部与对应的固定部配合运动实现第一作业台架和第二作业台架交替蠕动前进。

进一步的，所述滑轨包括内滑轨和外滑轨，外滑轨焊接在第一作业台架顶部，内滑轨焊接在第二作业台架顶部，内滑轨和外滑轨协同作用。

进一步的，螺旋滚轮行走部包括电机、前底板、减速机、螺旋滚轮，所述前底板一侧与第一作业台架底部连接，前底板的上端面上固定有电机和减速机，电机通过减速机与螺旋滚轮连接，前底板上设置有螺旋滚轮安装口，螺旋滚轮设置在螺旋滚轮安装口中并地面接触。

进一步的，第一作业台架底部两端对称设置有两个螺旋滚轮，两个螺旋滚轮旋转方向相反。

进一步的，所述前底板包括前底板框架，所述前底板框架靠近固定部的一端设置有两个平行的连接杆，连接杆内部均设置导轨孔，导轨孔开口侧中设置有限位槽；两个连接杆通过第一中间连接板连接，第一中间连接板上还设置有弹簧安装柱。

进一步的，所述固定部包括后底板，所述后底板一侧焊接在第二作业台架底部，所述后底板包括后底板框架，后底板框架上平行设置有两个导棒，所述导棒的滑动端设置有限位装置，所述导棒用于伸入导轨孔中与导轨孔配合使实现第一作业台架和第二作业台架的相对运动。

进一步的，所述限位装置包括左夹体、活页棒、扭转弹簧、右夹体，其中左夹体与右夹体的一端均与扭转弹簧连接，所述扭转弹簧套设在活页棒上。

进一步的，所述后底板上设置有弹簧安装孔，所述弹簧安装孔与所述弹簧安装柱配合使用用于安装弹簧。

进一步的，所述固定部的下端面焊接有固定装置，所述固定装置用于在第一作业台架运动时对第二作业台架进行固定。

本发明提供一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置的使用方法，具体步骤如下：

S1第一作业台架和第二作业台架连接，第二作业台架与地面固定连接，第一作业台架上的螺旋滚轮行走部启动，带动第一作业台架向远离第二作业台架的方向运动；

S2螺旋滚轮行走部上的限位槽与固定部上的限位装置配合使用，使第一作业台架停止前进，此时弹簧被拉伸。

S3将第二作业台架与地面脱开，弹簧回缩，限位装置从限位槽中脱出，第二作业台架向第一作业台架运动，直至弹簧复原。

S4重复上述步骤S1至S3，实现第一作业台架与第二作业台架的交替蠕动前进。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置，螺旋滚轮行走部实现隧道作业台架装置在堆满岩石的隧道中自主驱动行走，避免因为岩石而造成卡顿阻塞现象；同时在螺旋滚轮行走部与固定部之间连接弹簧，利用弹簧实现螺旋滚轮行走部与固定部做伸缩运动，实现第一作业台架与第二作业台架的交替蠕动前进，进而可满足作业人员在两作业体之间交替作业的需求，提高工作效率。

同时，本发明通过在螺旋滚轮行走部上设置限位槽，在固定部上设置限位装置，限位装置与限位槽配合使用构成自限位结构，可防止螺旋滚轮驱动力过大，第一作业体与第二作业台架之间发生脱离。

本发明采用螺旋滚轮做行走轮，可增大与地面间的接触面积，将其横向转动力矩转化为纵向的直线前进力矩，可在堆满岩石的隧道中自主驱动行走，避免因为岩石而造成卡顿阻塞现象。附图说明

图1是基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置使用示意图；

图2是基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置的三维总图；

图3是内滑轨的结构图；

图4是外滑轨的结构图；

图5是螺旋滚轮行走部的结构图；

图6是螺旋滚轮行走部与固定部连接图；

图7是前底板的结构图；

图8是前底板的剖面图；

图9是后底板的结构图；

图10是后底板的剖面图；

图11是前后底板弹簧连接的剖面图；

图12是限位装置的结构图；

附图中：1.作业体；2.行走体；3.拱形隧道；11.内滑轨；12.外滑轨；111.滑轨槽；112.滑轨槽架；121.滑轨杆；122.滑轨杆架；21.电机；22.前底板；23.减速机；24.螺旋滚轮；25.后底板；26.伸缩弹簧；221电机固定孔；222.前底板框架；223.导轨孔；224.限位槽；225.弹簧安装柱；226.螺旋滚轮安装口；251限位装置安装孔；252.导棒；253.弹簧安装孔；254.后底板框架；255.固定装置；2511.左夹体；2512.活页棒；2513.扭转弹簧；2514.右夹体；4.第一作业台架；5.第二作业台架；6.螺旋滚轮行走部；7.固定部。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1、2所示，本发明提供一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置，包括设置在拱形隧道3中的作业体1，所述作业体1底部两端对称设置有两个行走体2，作业体1用于为作业人员提供施工站立的位置，其上设置有站立面和攀爬楼梯；行走体2用于驱动作业体1自主行走，是整个装置的动力来源，通过改变两个行走体2的速度可实现作业体1的直线行进和差速转向。

优选的，作业体1包括第一作业台架4和第二作业台架5，第一作业台架4和第二作业台架5结构相同，并且左右对称，第一作业台架4和第二作业台架5顶部通过滑轨滑动连接，实现作业体1的伸缩导向；

滑轨包括内滑轨11和外滑轨12，外滑轨12固定设置在第一作业台架4顶部，内滑轨11固定设置在第二作业台架5顶部，内滑轨11和外滑轨12协同作用实现第一作业台架4和第二作业台架5的滑动运动。

如图3所示，内滑轨11包括滑轨槽111和滑轨槽架112，其中滑轨槽架112的侧面开设有滑轨槽111，滑轨槽架112的一端焊接在第二作业台架5的顶部；

如图4所示，外滑轨12包括滑轨杆121和滑轨杆架122，其中滑轨杆架122侧面开设有有滑轨杆121，滑轨杆架122的一端焊接在第一作业台架4的顶部。

如图5所示，行走体2包括螺旋滚轮行走部6和固定部7，第一作业台架4两侧底部均设置有螺旋滚轮行走部6，第二作业台架5两侧底部均设置有固定部7，螺旋滚轮行走部6和固定部7之间连接有弹簧26；

优选的，螺旋滚轮行走部6包括电机21、前底板22、减速机23、螺旋滚轮24，其中前底板22一侧焊接在第一作业台架4底部，电机21和减速机23通过螺栓固定于前底板22上端面，同时电机21通过减速机23与螺旋滚轮24连接，前底板22上设置有螺旋滚轮安装口226，螺旋滚轮24设置在螺旋滚轮安装口226中并地面接触用于支撑、移动作业体1。

优选的，螺旋滚轮24左右对称设置在作业体1的两侧，两个螺旋滚轮2运动方向相反，并且螺旋滚轮24朝向作业体1的运动方向设置，由于螺旋滚轮24自身呈45°螺旋槽，因此当两个螺旋滚轮24转动时，对其受力分解便知其左、右受力将被抵消，剩下前后的作用力用于作业体1的前进行驶。

优选的，如图7、8所示，前底板22包括电机固定孔221、前底板框架222、导轨孔223、限位槽224、弹簧安装柱225，前底板框架222为一端开口的日字形，开口端为连接端，连接端包括两个平行的连接杆，连接杆内部设置导轨孔223，导轨孔223开口侧中设置有限位槽224；电机固定孔221开设在前底板框架上端面，远离限位槽设置；两个连接杆通过第一中间连接板连接，第一中间连接板上还设置有弹簧安装柱225。

如图9、10所示，固定部7包括后底板25，后底板25上设置有限位装置251、导棒252、弹簧安装孔253、后底板框架254、固定装置255；后底板框架254为一矩形框架，其相邻两侧边的端面上均焊接有一导棒252，如图11所示，两个导棒252分别伸入对应的导轨孔223中实现螺旋滚轮行走部6和固定部7的连接，用于配合螺旋滚轮24行走做伸缩运动；导棒252伸入导轨孔223的一端上设置有限位装置251，限位装置251与前底板的限位槽224配合使用用于将导棒252固定在导轨孔223中进行自行限位动作，防止螺旋滚轮24驱动力过大，前底板22与后底板25之间发送脱离；后底板框架上还设置有弹簧安装孔253；如图6所示，弹簧安装孔253与前底板22上的弹簧安装柱225配合使用用于安装弹簧26，前后底板框架之间的弹簧连接可配合螺旋滚轮24行走做伸缩运动，实现前底板22与后底板25的交替蠕动前进，再加之内外滑轨的配合作用，可供第一作业台架4和第二作业台架5之间进行行走滑动；后底板框架上远离导棒的一侧的下端面上焊接有固定装置255，固定装置255用于使第二作业台架5与地面连接配合轮旋滚轮24与弹簧26做蠕动伸缩运动。

进一步，如图12所示，限位装置251包括左夹体2511、活页棒2512、扭转弹簧2513、右夹体2514。其中左夹体2511与右夹体2514通过活页棒2512连接，左夹体2511与右夹体2514可绕活页棒2512转动。同时左夹体2511与右夹体2514之间还设置有扭转弹簧2513，不受力条件下可自恢复，此限位装置251可配合限位槽224进行自主限位。

进一步，由于行走体2采用螺旋滚轮24做行走轮，可增大与地面间的接触面积，将螺旋滚轮24横向转动力矩转化为纵向的直线前进力矩，可在堆满岩石的隧道中自主驱动行走，避免因为岩石而造成卡顿阻塞现象。

第二部分：

对于解决在施工或者围岩产生岩爆时，会有岩石掉落在地上，严重影响驱动轮的行驶，可能造成卡顿阻塞问题，基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置可以在堆满岩石的隧道中自主驱动行走。对于解决隧道作业台架频繁前进移动，作业人员会从作业台架上攀爬至地面，影响隧道作业效率问题，基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置可配合螺旋滚轮行走做伸缩运动，实现第一作业台架4与第二作业台架5的交替蠕动前进，进而可满足作业人员在两作业台架之间交替作业的需求。对于解决螺旋滚轮驱动力过大，第一作业台架4与第二作业台架5之间发生脱离问题，基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置采用自限位结构，可防止螺旋滚轮驱动力过大，第一作业台架4与第二作业台架5之间发生脱离。

第三部分：

一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置的工作流程，具体如下：

第一步，作业人员将固定装置255与地面固定连接，将后底板25与地面固定；

第二步，作业人员进入作业体1的作业面上，开始实施隧道施工作业。

第三步，启动电机21，此时电机21带动减速机23转动，进而带动螺旋滚轮24横向转动，进而产生向前行驶驱动作用力。

第四步，在向前纵向力的作用下驱动第一作业台架4向远离第二作业台架5的方向前进，此时，内滑轨11纵向滑动远离外滑轨12，同时前底板22纵向滑动远离后底板25，此时弹簧26将被拉伸，直到限位槽224滑动至限位装置251，限位装置251由于扭转弹簧2513自恢复力的作用，将使得左夹体2511与右夹体2514绕着活页棒2512转动，此时限位装置251将卡至限位槽224中实现自主限位，迫使第一作业台架4前进运动停止。

第五步，作业人员从第二作业台架5移动至第一作业台架4，地面作业人员此时将固定装置255与地面松开，此时第二作业台架5与地面脱空，弹簧26回缩，限位装置251从限位槽224中脱出，外滑轨12纵向滑动靠近内滑轨13，后底板25纵向滑动靠近前底板25，此时第二作业台架5蠕动前进，直到被拉伸的弹簧26复原。

重复上述步骤一至五，即可实现基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置中第一作业台架4与第二作业台架5的交替蠕动前进，为了保证隧道作业台架装置的稳定性，将第一作业台架4与第二作业台架5的移动距离控制在弹簧26的小幅伸缩。

Claims (6)

1.一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置，其特征在于，包括通过滑轨连接的第一作业台架（4）和第二作业台架（5），所述第一作业台架（4）底部对称设置有两个螺旋滚轮行走部（6），螺旋滚轮行走部（6）上设置有限位槽（224）；所述第二作业台架（5）底部对称设置有两个固定部（7），固定部（7）上设置有限位装置（251），所述限位槽（224）与限位装置（251）配合使用；螺旋滚轮行走部（6）与固定部（7）之间连接有弹簧（26），螺旋滚轮行走部（6）与对应的固定部（7）配合用于实现第一作业台架（4）和第二作业台架（5）交替蠕动前进；

所述滑轨包括内滑轨（11）和外滑轨（12），外滑轨（12）焊接在第一作业台架（4）顶部，内滑轨（11）焊接在第二作业台架（5）顶部，内滑轨（11）和外滑轨（12）配合使用；

螺旋滚轮行走部（6）包括电机（21）、前底板（22）、减速机（23）、螺旋滚轮（24），所述前底板（22）一侧与第一作业台架（4）底部连接，前底板（22）的上端面上固定有电机（21）和减速机（23），电机（21）通过减速机（23）与螺旋滚轮（24）连接，前底板（22）上设置有螺旋滚轮安装口（226），螺旋滚轮（24）设置在螺旋滚轮安装口（226）中并地面接触；

第一作业台架（4）底部两端对称设置有两个螺旋滚轮（24），所述两个螺旋滚轮（24）旋转方向相反；

所述前底板（22）包括前底板框架（222），所述前底板框架（222）靠近固定部（7）的一端设置有两个平行的连接杆，连接杆内部均设置导轨孔（223），导轨孔（223）开口侧中设置有限位槽（224）；两个连接杆通过第一中间连接板连接，第一中间连接板上还设置有弹簧安装柱（225）。

2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置，其特征在于，所述固定部（7）包括后底板（25），所述后底板（25）一侧焊接在第二作业台架（5）底部，所述后底板（25）包括后底板框架（254），后底板框架（254）上平行设置有两个导棒（252），所述导棒（252）的滑动端设置有限位装置（251），所述导棒（252）用于伸入导轨孔（223）中与导轨孔（223）配合使实现第一作业台架（4）和第二作业台架（5）的相对运动。

3.根据权利要求2所述的一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置，其特征在于，所述限位装置（251）包括左夹体（2511）、活页棒（2512）、扭转弹簧（2513）、右夹体（2514），其中左夹体（2511）与右夹体（2514）的一端均与扭转弹簧（2513）连接，所述扭转弹簧（2513）套设在活页棒（2512）上。

4.根据权利要求2所述的一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置，其特征在于，所述后底板（25）上设置有弹簧安装孔（253），所述弹簧安装孔（253）与所述弹簧安装柱（225）配合使用，用于安装弹簧（26）。

5.根据权利要求1所述的一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置，其特征在于，所述固定部（7）的下端面焊接有固定装置，所述固定装置用于在第一作业台架（4）运动时对第二作业台架（5）进行固定。

6.根据权利要求1所述的一种基于螺旋滚轮弹簧式的隧道作业台架装置的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1第一作业台架（4）和第二作业台架（5）连接，第二作业台架（5）与地面固定连接，第一作业台架（4）上的螺旋滚轮行走部（6）启动，带动第一作业台架（4）向远离第二作业台架（5）的方向运动；

S2螺旋滚轮行走部（6）上的限位槽（224）与固定部（7）上的限位装置（251）配合使用，使第一作业台架（4）停止前进，此时弹簧（26）被拉伸；

S3将第二作业台架（5）与地面脱开，弹簧（26）回缩，限位装置（251）从限位槽（224）中脱出，第二作业台架（5）向第一作业台架（4）运动，直至弹簧（26）复原；

S4重复上述步骤S1至S3，实现第一作业台架（4）与第二作业台架（5）的交替蠕动前进。