CN114291745A - 一种管片吊机及吊运方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管片吊机及吊运方法，解决了现有技术中管片吊机无法适应于大坡度盾构施工的问题。本发明大坡度管片吊机，包括行走架体，行走架体上设有倾角调节机构，所述倾角调节机构的下部设有真空吸盘，真空吸盘上设有用于承托管片的防脱落机构。大坡度状态下能够将处于水平状态的管片顺利吊起，且能够将管片顺利放置在斜坡状态的管片输送装置上，提高大坡度施工中管片吊运效率和施工安全系数。

Description

一种管片吊机及吊运方法

技术领域

本发明涉及隧道中管片吊运技术领域，特别是指一种大坡度管片吊机及吊运方法。

背景技术

隧道施工过程中，当隧道掘进区间存在多处不同数值的大坡度时，常规负责吊运管片的大直径管片吊机无法满足正常施工需求，制约施工效率。常规大直径盾构管片吊机沿布置在拖车两侧的吊机梁前后移动，采用真空吸盘抓取吊运管片，该管片吊机只能适应于小坡度施工需求，当一个区间里程存在多种不同大坡度（≥10°）时，常规管片吊机会因拖车整体倾斜而倾斜，吊机起吊净空大幅减小，存在无法抓取管片的风险。此外若利用该吊机强行抓取吊运管片也将会存在重大的安全隐患。原因如下：①因吊机整体倾斜，真空吸盘难以始终保持水平状态抓取吊运管片，此时真空吸盘密封受切线方向的重量分力可能失效，存在管片掉落的安全隐患；②管片吊机重载运行中，真空吸盘易出现大幅度前后摆动的现象，同样存在安全隐患，制约管片吊运效率。综上所述常规大直径管片吊机无法适应于大坡度盾构施工中。③大坡度隧道施工中，管片起吊净空将会随着坡度的增大而减小，因起吊净空受限存在管片吊机无法吊运管片的风险。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种大坡度管片吊机及吊运方法，解决了现有技术中管片吊机无法适应于大坡度盾构施工的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种大坡度管片吊机，包括行走架体，行走架体上设有倾角调节机构，所述倾角调节机构的下部设有真空吸盘，真空吸盘上设有用于承托管片的防脱落机构。

作为一种优选方式，所述倾角调节机构包括固定在行走架体上的支撑臂，支撑臂上铰接有伸缩臂，伸缩臂与铰接在支撑臂上的提升油缸铰接，伸缩臂、提升油缸与支撑臂组成三角形结构体；所述伸缩臂的伸缩端设有旋转铰接件，真空吸盘通过旋转铰接件与伸缩臂相连接。

其中，所述旋转铰接件包括铰接在伸缩臂伸缩端的摆动板和设置在伸缩臂上的旋转油缸，旋转油缸与摆动板铰接，伸缩臂、摆动板与旋转油缸组成三角形结构体，所述真空吸盘转动设置在摆动板上。优选地，所述伸缩臂包括套筒和伸缩杆，伸缩杆套设在套筒内且通过伸缩油缸与套筒相连接。

作为另一种优选方式，所述倾角调节机构包括小车架通过纵向驱动机构与行走架体相对运动设置，所述小车架下部设有起升框架，起升框架与小车架之间设有防摆动组件，起升框架通过环链葫芦与小车架相连接，所述真空吸盘设置在起升框架下部。

进一步，所述防摆动组件包括相对应的限位套筒和限位柱，限位套筒铰接在小车架上，限位柱的一端铰接在起升框架上，起升框架上铰接有限位油缸，限位油缸的伸缩端与限位柱铰接。优选地，所述纵向驱动机构为纵向设置的伸缩油缸，伸缩油缸带动小车架沿行走架体移动。

进一步，所述真空吸盘上设有两个防脱落机构，两个防脱落机构对称设置在真空吸盘的两端。优选地，所述防脱落机构包括设置在真空吸盘上部的旋转底座和设置在真空吸盘侧壁的摆动油缸，旋转底座上铰接有闭环托架，摆动油缸驱动闭环托架摆动。

一种上述的大坡度管片吊机的吊运方法，步骤如下：

S1：行走架体带动整个管片吊机运动至管片快卸装置的上方；

S2：倾角调节机构调节真空吸盘的高度和角度，使真空吸盘处于与管片平行状态；

S3：真空吸盘对管片快卸装置上的管片进行吸附抓取；

S4：然后防脱落机构的摆动油缸驱动闭环托架摆动，使闭环托架套设在管片上，从管片两端对管片进行承托；

S5：通过倾角调节机构调节真空吸盘的高度，使管片脱离管片快卸装置，管片吊机在行走架体的作用下沿拖车运动，进行管片吊运；

S6：在管片吊运过程中，盾构施工坡度发生改变，可通过倾角调节机构对真空吸盘抓取的管片进行角度调节，满足不同坡度吊运管片的目的。

本发明在真空吸盘上增加油缸驱动的防脱落机构，防止真空吸盘负载在大坡度施工掘进中出现真空吸盘密封失效导致管片掉落等安全隐患。采用环链葫芦或多油缸+多连杆的倾角调节机构，能够实现真空吸盘整体上下起升，局部旋转调整，满足不同坡度吊运管片的目的。大坡度状态下能够将处于水平状态的管片顺利吊起，且能够将管片顺利放置在斜坡状态的管片输送装置上，提高大坡度施工中管片吊运效率和施工安全系数，具有较高的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明管片吊机吊装管片状态示意图。

图2为实施例2中管片吊机正视示意图。

图3为实施例4中管片吊机正视示意图。

图4为实施例4中管片吊机俯视示意图。

图5为实施例4中管片吊机吊装管片状态示意图。

图6为真空吸盘与防脱落机构连接状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，实施例1，一种大坡度管片吊机，包括行走架体1，行走架体上设有行走机构8，行走机构8与设置在行走车架前部的行走驱动装置4相连接，在行走机构的作用下，大车架沿拖车运动。行走机构8包括可拆卸设置在大车架1前后两端的支撑架801，支撑架801上设有行走轮总成802。所述支撑架801上设有两组行走轮总成802，行走轮总成802成列设置。即所述每组行走轮总成包含两组行走轮，所述行走轮与支撑架铰接连接，行走轮带动整体框架结构前后移动，提高运动灵活性和吊运稳定性。行走架体1上设有倾角调节机构2，倾角调节机构2用于调节真空吸盘的高度和倾斜角度，以适应大坡度隧道施工。所述倾角调节机构2的下部设有真空吸盘3，真空吸盘在自身旋转驱动件的作用下能相对倾角调节机构转动，对管片进行灵活抓取。真空吸盘3上设有用于承托管片的防脱落机构10，防脱落机构用于防止管片跌落，提高管片吊运安全系数。

作为优选方式，如图6所示，真空吸盘3上设有两个防脱落机构10，两个防脱落机构10对称设置在真空吸盘3的两端。两个防脱落机构从管片的两端对真空吸盘吸附的管片进行承托，防止吊运过程中出现掉落。作为优选方式，所述防脱落机构10包括设置在真空吸盘3上部的旋转底座101和设置在真空吸盘3侧壁的摆动油缸102，旋转底座101上铰接有闭环托架103，摆动油缸102驱动闭环托架103摆动。闭环托架为不规则矩形框，能将管片套住进行支托，提高管片吊运安全系数。当真空吸盘抓取管片后摆动油缸驱动闭环托架闭合，从而将管片前后两端固定，防止管片掉落；当真空吸盘处于空载状态时，摆动油缸驱动闭环托架打开，避免旋转托架与管片干涉。

如图2所示，实施例2，一种大坡度管片吊机，在实施例1的基础上，所述倾角调节机构2包括固定在行走架体1上的支撑臂201，支撑臂201上铰接有伸缩臂202，伸缩臂自身长度能调节。伸缩臂202与铰接在支撑臂201上的提升油缸203铰接，伸缩臂202、提升油缸203与支撑臂201组成三角形结构体；所述支撑臂上设置两个销轴孔，提升油缸一端连接支撑臂，一端连接伸缩臂202。利用提升油缸的伸缩能够实现伸缩臂202以销轴孔为中心，沿弧轨迹旋转提升运动。所述伸缩臂202的伸缩端设有旋转铰接件，真空吸盘3通过旋转铰接件与伸缩臂202相连接，在旋转铰接件的作用下，真空吸盘能相对伸缩臂转动，能够实现真空吸盘旋转不同的角度进而抓取或者释放管片。

进一步，所述旋转铰接件包括铰接在伸缩臂202伸缩端的摆动板204和设置在伸缩臂202上的旋转油缸205，旋转油缸205的一端与伸缩臂202铰接、另一端与摆动板204铰接，伸缩臂202、摆动板204与旋转油缸205组成三角形结构体；所述真空吸盘3转动设置在摆动板204上。在旋转油缸的作用下，旋转油缸的伸缩能够带动摆动板摆动，进而带动摆动板上的真空吸盘转动，实现真空吸盘旋转不同的角度进而抓取或者释放管片。优选地，所述伸缩臂202包括套筒202-1和伸缩杆202-2，套筒202-1铰接在伸缩臂202上，伸缩杆202-2套设在套筒202-1内且通过伸缩油缸202-3与套筒202-1相连接。利用伸缩油缸能够驱动伸缩杆202-2在套筒202-1的滑道中前后运动。

实施例3，一种如实施例2所述的大坡度管片吊机的吊运方法，步骤如下：

S1：行走架体1带动整个管片吊机运动至管片快卸装置的上方。

S2：倾角调节机构2的提升油缸203与旋转油缸205的配合动作，通过伸缩臂202和摆动板204调节真空吸盘3的高度和角度，使真空吸盘3处于与管片5平行状态，可以是倾斜也可以是倾斜状态，便于对管片的快速抓取。

S3：真空吸盘3调整合适角度，逐渐运动至管片上，对管片快卸装置上的管片进行吸附抓取。

S4：然后防脱落机构10的摆动油缸102驱动闭环托架103摆动，使闭环托架103套设在管片上，从管片两端对管片进行承托。此时真空吸盘从中部对管片进行吸附固定，闭环托架从两端最管片进行支撑固定，提高对管片抓取的稳固性，提高吊运安全系数。

S5：通过倾角调节机构2的伸缩臂和提升油缸调节真空吸盘3的高度，使管片脱离管片快卸装置，管片吊机在行走架体1的作用下沿拖车运动，进行管片吊运。

S6：在管片吊运过程中，盾构施工坡度发生改变，可通过倾角调节机构2的提升油缸、旋转油缸等对真空吸盘3抓取的管片进行角度调节，满足不同坡度吊运管片的目的。

如图3、5所示，实施例4，一种大坡度管片吊机，在实施例1的基础上，所述倾角调节机构2包括小车架2-2通过纵向驱动机构2-7与行走架体1相对运动设置，所述小车架2-2下部设有起升框架2-4，起升框架位于小车架的下方。起升框架2-4通过环链葫芦2-3与小车架2-2相连接，起升框架能带动起升框架相对小车架运动，可调节起升框架的支撑角度，使其适应不同坡度下管片的吊运。起升框架2-4上设有驱动真空吸盘3工作的真空吸盘驱动件，防摆动组件2-9设置在起升框架2-4上，防止干涉和摆动。在真空吸盘驱动件的作用下真空吸盘吸附到管片上，对管片进行稳定吸固，完成对管片的抓取；当管片吊运至合适位置处，真空吸盘驱动件驱动真空吸盘脱离管片，实现对管片的下放。本实施例中，作为优选方式，起升框架2-4为矩形框架，环链葫芦设置在矩形框架的四个角处。起升机构布置在环链葫芦的四个吊钩上，随环链葫芦上下运动。大坡度施工状态下，通过调节前端环链葫芦的高度，可使管片吊机的真空吸盘快速调整至水平状态，满足快速卸载管片的施工需求。然后配合防摆动组件2-9可使管片吊机在空载情况下起升到最高点，保证拖车内净空高度，避免吊机与编组列车干涉，进行管片的安全吊运，提高整体施工效率。

进一步，如图3所示，所述防摆动组件2-9包括相对应的限位套筒901和限位柱902，限位套筒901铰接在小车架2-2的下部，限位套筒能绕铰接点在小范围内摆动，便于与限位柱配合。限位柱902的一端铰接在起升框架2-4的起升框架2-4上，起升框架2-4上铰接有限位油缸903，限位油缸903的伸缩端与限位柱902铰接。在限位油缸的作用下，限位柱绕铰接点摆动，实现伸进限位套筒与否，完成与小车架的联锁与否。所述起升框架2-4上设有至少一个防摆动组件2-9。本实施例中当管片吊机重载运送管片时，限位油缸驱动限位柱使其处于竖直状态，限位柱插入小车架底部布置的限位导筒内，保证吊机重载防摆动；当管片吊机处于大坡度空载状态时，限位油缸驱动限位柱转动，使其处于整体水平状态，限位柱藏于起升机构框架内部，前后四个环链葫芦起升到最高点，保证管片吊机整体结构处于倾斜状态最高处，避免与编组列车等其他部件发生干涉现象。

进一步，如图4所示，所述纵向驱动机构2-7为纵向设置的伸缩油缸，伸缩油缸带动小车架2沿大车架1移动，实现小车架的纵向平移，在本实施例中，大车架的前后两端均设有伸缩油缸，在前后两根伸缩油缸作用下，驱动小车架在大车架上左右微调，满足快速吊运管片的目的。

实施例5，一种如实施例4所述的大坡度管片吊机的吊运方法，步骤如下：

S1：行走架体1带动整个管片吊机运动至管片快卸装置的上方；纵向驱动机构驱动小车架在行走架体上左右微调，使真空吸盘能准确位于吊运点。

S2：倾角调节机构2通过环链葫芦调节真空吸盘3的高度和角度，使真空吸盘3处于与管片平行状态，即真空吸盘3与管片处于水平状态，便于快速抓取管片。

S3：真空吸盘3调整合适角度，逐渐运动至管片上，对管片快卸装置上的管片进行吸附抓取。

S4：然后防脱落机构10的摆动油缸102驱动闭环托架103摆动，使闭环托架103套设在管片上，从管片两端对管片进行承托；此时真空吸盘从中部对管片进行吸附固定，闭环托架从两端最管片进行支撑固定，提高对管片抓取的稳固性，提高吊运安全系数。

S5：通过倾角调节机构2的环链葫芦调节真空吸盘3的高度，使管片脱离管片快卸装置，管片吊机在行走架体1的作用下沿拖车运动，进行管片吊运。

S6：在管片吊运过程中，盾构施工坡度发生改变，可通过倾角调节机构2对真空吸盘3抓取的管片进行角度调节，满足不同坡度吊运管片的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种管片吊机，其特征在于：包括行走架体（1），行走架体（1）上设有倾角调节机构（2），所述倾角调节机构（2）的下部设有真空吸盘（3），真空吸盘（3）上设有用于承托管片的防脱落机构（10）。

2.根据权利要求1所述的管片吊机，其特征在于：所述倾角调节机构（2）包括固定在行走架体（1）上的支撑臂（201），支撑臂（201）上铰接有伸缩臂（202），伸缩臂（202）与铰接在支撑臂（201）上的提升油缸（203）铰接，伸缩臂（202）、提升油缸（203）与支撑臂（201）组成三角形结构体；所述伸缩臂（202）的伸缩端设有旋转铰接件，真空吸盘（3）通过旋转铰接件与伸缩臂（202）相连接。

3.根据权利要求2所述的管片吊机，其特征在于：所述旋转铰接件包括铰接在伸缩臂（202）伸缩端的摆动板（204）和设置在伸缩臂（202）上的旋转油缸（205），旋转油缸（205）与摆动板（204）铰接，伸缩臂（202）、摆动板（204）与旋转油缸（205）组成三角形结构体，所述真空吸盘（3）转动设置在摆动板（204）上。

4.根据权利要求3所述的管片吊机，其特征在于：所述伸缩臂（202）包括套筒（202-1）和伸缩杆（202-2），伸缩杆（202-2）套设在套筒（202-1）内且通过伸缩油缸（202-3）与套筒（202-1）相连接。

5.根据权利要求1所述的管片吊机，其特征在于：所述倾角调节机构（2）包括小车架（2-2），小车架（2-2）通过纵向驱动机构（2-7）与行走架体（1）相对运动设置，所述小车架（2-2）下部设有起升框架（2-4），起升框架（2-4）与小车架（2-2）之间设有防摆动组件（2-9），起升框架（2-4）通过环链葫芦（2-3）与小车架（2-2）相连接，所述真空吸盘（3）设置在起升框架（2-4）下部。

6.根据权利要求5所述的管片吊机，其特征在于：所述防摆动组件（2-9）包括相对应的限位套筒（901）和限位柱（902），限位套筒（901）铰接在小车架（2-2）上，限位柱（902）的一端铰接在起升框架（2-4）上，起升框架（2-4）上铰接有限位油缸（903），限位油缸（903）的伸缩端与限位柱（902）铰接。

7.根据权利要求6所述的管片吊机，其特征在于：所述纵向驱动机构（2-7）为纵向设置的伸缩油缸，伸缩油缸带动小车架（2-2）沿行走架体（1）移动。

8.根据权利要求1~7任一项所述的管片吊机，其特征在于：所述真空吸盘（3）上设有两个防脱落机构（10），两个防脱落机构（10）对称设置在真空吸盘（3）的两端。

9.根据权利要求8所述的管片吊机，其特征在于：所述防脱落机构（10）包括设置在真空吸盘（3）上部的旋转底座（101）和设置在真空吸盘（3）侧壁的摆动油缸（102），旋转底座（101）上铰接有闭环托架（103），摆动油缸（102）驱动闭环托架（103）摆动。

10.一种如权利要求1~9任一项所述的管片吊机的吊运方法，其特征在于：步骤如下：

S1：行走架体（1）带动整个管片吊机运动至管片快卸装置的上方；

S2：倾角调节机构（2）调节真空吸盘（3）的高度和角度，使真空吸盘（3）处于与管片平行状态；

S3：真空吸盘（3）对管片快卸装置上的管片进行吸附抓取；

S4：然后防脱落机构（10）的摆动油缸（102）驱动闭环托架（103）摆动，使闭环托架（103）套设在管片上，从管片两端对管片进行承托；

S5：通过倾角调节机构（2）调节真空吸盘（3）的高度，使管片脱离管片快卸装置，管片吊机在行走架体（1）的作用下沿拖车运动，进行管片吊运；

S6：在管片吊运过程中，盾构施工坡度发生改变，可通过倾角调节机构（2）对真空吸盘（3）抓取的管片进行角度调节，满足不同坡度吊运管片的目的。

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