一種用于重型構件運輸和安裝的六自由度重載車輛的制作方法

本實用新型涉及公路、鐵路、橋梁等重型構件的運輸技術領域，特別涉及一種用于重型構件運輸和安裝的六自由度重載車輛。

背景技術：

隨著全球公路和鐵路建設的迅速發展，用于橋梁運輸和安裝的重載車輛也逐漸被應用于公路和鐵路建設中。在我國，目前公路和鐵路建設正處于高峰期，同時大型建筑或與其類似的重型構件也越來越多，而對于這些重型構件，也可以采用橋梁運輸重載車輛來進行運輸和安裝。

然而，目前的橋梁運輸車輛普遍存在著輸送安裝效率較低，安裝精確度也低的缺點，難以將其廣泛推廣應用于各種大型建筑。另外，在橋梁結構領域中，有少許特殊的橋梁結構，其安裝空間要求不高于1m，要實現在不到1m的狹窄空間里進行高效、精確的安裝，傳統的橋梁運輸車也無法實現。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于重型構件運輸和安裝的六自由度重載車輛，該結構的重載車輛不僅能在狹窄的空間內進行多方向運輸，還能在X軸平移、Y軸平移、Z軸平移、俯仰角度(即YZ平面旋轉)、旋轉角度(即XY平面旋轉)和翻滾角度(即XZ平面旋轉)多維微調的情況下進行精確定位安裝。

本實用新型的技術方案為：一種用于重型構件運輸和安裝的六自由度重載車輛，包括U型車架和托架平臺，托架平臺設于U型車架上，U型車架底部設有行走輪機構，托架平臺上設有Y軸平移機構和XZ平面旋轉機構，托架平移與U型車架之間設有Z軸平移機構，U型車架上設有X軸平移機構、XY平面旋轉機構和YZ平面旋轉機構。其中，X軸平移機構、Y軸平移機構、Z軸平移機構、XY平面旋轉機構、XZ平面旋轉機構和YZ平面旋轉機構均為微調機構，即用于對U型車架或托架平臺進行相應方向上的距離或角度的微調節。X軸平移機構用于調節U型車架及托架平臺在X軸方向(即整車的左右側方向)上的平移，Y軸平移機構用于調節U型車架及托架平臺在Y軸方向(即整車的前后側方向)上的平移，Z軸平移機構用于調節托架平臺在Z軸方向(即整車的上下側方向)上的平移，XY平面旋轉機構用于調節U型車架及托架平臺在XY平面內的擺動，XZ平面旋轉機構用于調節托架平臺在XZ平面內相對于U型車架的擺動，YZ平面旋轉機構用于調節U型車架及托架平臺在YZ平面內的擺動。

所述X軸平移機構有四組，分別設于U型車架底部的四個角處；各X軸平移機構包括固定底板、平移面板、X軸平移液壓缸和支撐桿，固定底板和平移面板之間形成盒狀結構，X軸平移液壓缸設于固定底板上，X軸平移液壓缸頂部與平移面板連接，平移面板通過支撐桿與U型車架連接，X軸平移液壓缸沿X軸方向進行伸縮移動。當U型車架及托架平臺需要進行X軸方向的平移微調時，四組X軸平移機構同時動作，X軸平移液壓缸驅動平移面板移動，從而使平移面板通過支撐桿帶動U型車架及托架平臺進行平移。

為了減少U型車架及托架平臺在X軸方向平移時的阻力，所述固定底板上還設有平移減阻塊和X軸導軌，X軸平移液壓缸兩側分別設有X軸導軌，各X軸導軌上分別設有平移減阻塊，各平移減阻塊頂面與平移面板連接。

所述托架平臺為橫置的矩形框架結構，包括兩個支撐梁和多個支撐橫桿，兩個支撐梁平行設置，兩個支撐梁之間通過支撐橫桿連接固定，多個支撐橫桿相互平行設置。托架平臺的主要作用是承托橋梁構件等重型構件。

所述Y軸平移機構包括Y軸平移液壓缸和Y軸導軌，各支撐橫桿兩端與支撐梁的連接處分別設有Y軸導軌，Y軸導軌嵌于支撐梁中，支撐橫桿的端部設有與Y軸導軌相配合的滑槽；位于支撐梁前后兩端的Y軸導軌一端設有Y軸平移液壓缸，Y軸平移液壓缸的輸出端與支撐橫桿連接。其中，位于兩個支撐梁前端的兩個Y軸平移液壓缸組成前端液壓缸組，位于兩個支撐梁后端的兩個Y軸平移液壓缸組成后端液壓缸組，前端液壓缸組的動作方向與后端液壓缸組相反，當托架平臺需要帶動重型構件進行Y軸方向的平移調節時，四個Y軸平移液壓缸同時動作，驅動支撐梁前后兩端的支撐橫桿沿Y軸導軌進行移動，而位于支撐梁中部的支撐橫桿在其與重型構件的摩擦力作用下，也會隨之一起沿相應的Y軸導軌進行平移。

所述支撐橫桿為圓弧狀結構，位于兩個支撐梁之間的支撐橫桿中部為下凹的弧面狀；

XZ平面旋轉機構包括XZ旋轉液壓缸、上齒條和下齒條，支撐橫桿包括呈上下配合連接的上托部和下托部，上托部底部設置上齒條，下托部上設置XZ旋轉液壓缸和下齒條，XZ旋轉液壓缸固定于下托部上，下齒條設于XZ旋轉液壓缸上，上齒條和下齒條之間嚙合連接，XZ旋轉液壓缸沿X軸方向進行伸縮移動。當需要調整重型構件在XZ平面內的放置角度時，XZ旋轉液壓缸驅動下齒條在X軸方向上平移，由于上齒條和下齒條的嚙合作用，上齒條也隨之平移，帶動上托部相對于下托部進行擺動，從而實現重型構件的翻滾角度調節。

為了使上托部與下托部之間的滑動更為順暢，所述上托部和下托部的相接面上還分布有多個滾珠。

所述Z軸平移機構有四組，U型車架的每側邊各設有兩組；Z軸平移機構包括Z軸平移液壓缸、驅動軸、第一擺臂、第二擺臂、第三擺臂、連接軸和第二擺臂安裝座，Z軸平移液壓缸的輸出端與驅動軸連接，驅動軸設于第一擺臂一端，第一擺臂另一端通過連接軸與第二擺臂一端鉸接，第二擺臂另一端與第二擺臂安裝座鉸接，第二擺臂安裝座固定于U型車架上，第三擺臂一端與第二擺臂固定連接，第三擺臂另一端與托架平臺底部鉸接。當托架平臺及重型構件的高度需要進行調節時，四個Z軸平移液壓缸同時動作，通過相應的驅動軸帶動第一擺臂擺動，第一擺臂通過第二擺臂帶動第三擺臂擺動，從而使托架平臺相對于U型車架上升或下降，四組Z軸平移機構同時使用，可有效提高托架平臺及重型構件上升或下降的穩定性，并提高微調節的精確度。

所述XY平面旋轉機構有四組，分別設于U型車架的四個角處；各XY平面旋轉機構包括XY旋轉液壓缸、旋轉滑塊、XY導軌和導軌支撐固定板，導軌支撐固定板設于U型車架下方，XY導軌設于導軌支撐固定板上，旋轉滑塊與XY導軌相配合，XY旋轉液壓缸一端與導軌支撐固定板鉸接，XY旋轉液壓缸另一端與旋轉滑塊鉸接，旋轉滑塊頂面與U型車架固定連接，XY旋轉液壓缸與XY導軌之間形成角度可變的夾角。當U型車架及托架平臺在XY平面內的擺動角度需要調節時，四個XY旋轉液壓缸同時動作，驅動相應的旋轉滑塊沿XY導軌滑動，從而帶動U型車架及托架平臺進行擺動，該過程中，XY旋轉液壓缸與XY導軌之間的夾角大小會產生變化。

所述YZ平面旋轉機構有四組，分別設于U型車架的四個角處，各YZ平面旋轉機構包括相連接的垂直升降臂和垂直液壓缸，垂直升降臂頂部與U型車架底部固定連接。YZ平面旋轉機構主要用于調整U型車技及托架平臺相對于水平面的俯仰角度，使用時，僅啟動位于U型車架前端的兩組YZ平面旋轉機構或位于U型車架后端的兩組YZ平面旋轉機構即可，通過垂直液壓缸驅動垂直升降臂上升或下降，帶動U型車架及托架平臺的前端或后端上升或下降，即可實現其俯仰角度的調節。

上述六自由度重載車輛的結構中，行走輪機構即為整車的車輪及其相關的安裝和驅動部件，行走輪機構的具體結構與傳統重載車輛的行走輪機構相同，YZ平面旋轉機構設于各車輪上方與U型支架的連接處，XY平面旋轉機構設于各車輪內側的U型支架底部，X軸平移機構設于XY平面旋轉機構下方。

上述六自由度重載車輛的基本原理為：以重型構件為橋梁構件為例，由于橋梁運輸車要能夠通過公路、鐵路道岔，同時在軌面不平順的情況下(即三角坑等)能夠保證橋梁運輸車不掉道，橋梁運輸車在運梁過程中要保持一定的速度來滿足施工工藝和效率，同樣在橋梁運輸車通過鐵路道岔時也要保持一定的速度，這就要求橋梁運輸車上面的托架平臺要有靈活的轉向功能，同時橋梁運輸車在通過彎道時由于向心力的作用以及鐵路彎道內外軌面的高度差，會對橋梁運輸車的托架平臺兩側產生不同的壓力而使托架平臺變形，為了保證所運輸的橋梁安全，還可在托架平臺兩側的下面設有旁承裝置(旁承裝置可采用現有結構即可)，當托架平臺兩側變形過大時，就由旁承來承擔這一部分的力，同時又能保證整車六自由度轉動順利。

上述六自由度重載車輛使用時，通過發動機與液壓泵進行動力驅動，帶動行走輪機構中的液壓行走馬達，并提供整車液壓系統的動力；整車電氣控制系統同樣由發動機提供動力，驅動發電機。在YZ平面旋轉機構和Z軸平移機構中，升降臂(即垂直升降臂或第一擺臂、第二擺臂、第三擺臂組成的升降臂組件)的兩部分用直立銷軸連接，其中間加裝有減磨板，并能水平轉動，保證升降臂能完成Z軸和俯仰角度微調內的時候能夠獨立轉動，并且能夠順利通過鐵路道岔間的小半徑曲線。Z軸平移機構中，升降臂與托架平臺用直立銷軸連接，并加裝有減磨板，升降臂與托架平臺之間也可水平轉動，以保證Z軸微調時能順利完成。YZ平面旋轉機構與U型車架也通過銷軸連接，可實現沿軌道立面轉動，當軌面出現凹凸不平三角坑時，橋梁運輸車由于重力的作用，始終有一個車輪與軌面接觸而保證橋梁運輸車不掉道。

本實用新型相對于現有技術，具有以下有益效果：

本六自由度重載車輛相比于該類傳統運輸車，能夠實現更迅速更準確的多角度運輸，避免倒車判定，行車軌跡的考慮，極大提高了橋梁運輸效率，縮短運輸時間，社會效益明顯。

在實際應用中，本六自由度重載車輛能夠在不到1m的狹窄空間里進行安裝，解決了特殊安裝問題，并節約了建設成本。

由于本六自由度重載車輛采用了六自由度微調安裝結構，使得橋梁運輸車能夠精確調整重載構件的安裝位置，還可配傳感器精準反饋調整位置，幫助實現高效安裝與之匹配的其他部件，提高了工作效率，同樣也提高了重型構件運輸的安全性。

本六自由度重載車輛中，作為運輸平臺的托架平臺中部采用半圓形結構，也為六自由度重載車輛實現快速裝入重型構件(特別是橋梁構件)提供了可行性，這就極大地提高了重載車輛的使用功能，加快了施工進度，節約了施工成本。

本六自由度重載車輛中可采用二級駐車制油缸，保證運梁車有安全可靠的制動性能，保證運梁施工過程中的安全性。

本六自由度重載車輛中不僅可滿足原木型鐵路型梁的運輸任務，同時也能夠滿足與之配套橋梁運輸車的整車橋間轉移工況。

附圖說明

圖1為本六自由度重載車輛的整體結構示意圖。

圖2為本六自由度重載車輛的底部結構示意圖。

圖3為圖1所示六自由度重載車輛的整體結構俯視圖。

圖4為托架平臺及Y軸平移機構的結構示意圖。

圖5為圖4中A-A方向上XZ平面旋轉機構的結構示意圖。

圖6為X軸平移機構的結構示意圖。

圖7為XY平面旋轉機構的結構示意圖。

圖8為圖1的B局部放大圖。

具體實施方式

下面結合實施例，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例

本實施例一種用于重型構件運輸和安裝的六自由度重載車輛，如圖1、圖2或圖3所示，包括U型車架1和托架平臺2，托架平臺設于U型車架上，U型車架底部設有行走輪機構3，托架平臺上設有Y軸平移機構4和XZ平面旋轉機構(見圖5)，托架平移與U型車架之間設有Z軸平移機構5，U型車架上設有X軸平移機構6、XY平面旋轉機構7和YZ平面旋轉機構8。其中，X軸平移機構、Y軸平移機構、Z軸平移機構、XY平面旋轉機構、XZ平面旋轉機構和YZ平面旋轉機構均為微調機構，即用于對U型車架或托架平臺進行相應方向上的距離或角度的微調節。X軸平移機構用于調節U型車架及托架平臺在X軸方向(即整車的左右側方向)上的平移，Y軸平移機構用于調節U型車架及托架平臺在Y軸方向(即整車的前后側方向)上的平移，Z軸平移機構用于調節托架平臺在Z軸方向(即整車的上下側方向)上的平移，XY平面旋轉機構用于調節U型車架及托架平臺在XY平面內的擺動，XZ平面旋轉機構用于調節托架平臺在XZ平面內相對于U型車架的擺動，YZ平面旋轉機構用于調節U型車架及托架平臺在YZ平面內的擺動。

其中，如圖2所示，X軸平移機構有四組，分別設于U型車架底部的四個角處；各X軸平移機構如圖6所示，包括固定底板6-1、平移面板6-2(見圖1或圖2)、X軸平移液壓缸6-3和支撐桿6-4，固定底板和平移面板之間形成盒狀結構，X軸平移液壓缸設于固定底板上，X軸平移液壓缸頂部與平移面板連接，平移面板通過支撐桿與U型車架連接，X軸平移液壓缸沿X軸方向進行伸縮移動。當U型車架及托架平臺需要進行X軸方向的平移微調時，四組X軸平移機構同時動作，X軸平移液壓缸驅動平移面板移動，從而使平移面板通過支撐桿帶動U型車架及托架平臺進行平移。為了減少U型車架及托架平臺在X軸方向平移時的阻力，如圖6所示，固定底板上還設有平移減阻塊6-5和X軸導軌6-6，X軸平移液壓缸兩側分別設有X軸導軌，各X軸導軌上分別設有平移減阻塊，各平移減阻塊頂面與平移面板連接。

如圖4所示，托架平臺為橫置的矩形框架結構，包括兩個支撐梁2-1和多個支撐橫桿2-2，兩個支撐梁平行設置，兩個支撐梁之間通過支撐橫桿連接固定，多個支撐橫桿相互平行設置。托架平臺的主要作用是承托橋梁構件等重型構件9。

如圖8所示，Y軸平移機構包括Y軸平移液壓缸4-1和Y軸導軌4-2，各支撐橫桿兩端與支撐梁的連接處分別設有Y軸導軌，Y軸導軌嵌于支撐梁中，支撐橫桿的端部設有與Y軸導軌相配合的滑槽；位于支撐梁前后兩端的Y軸導軌一端設有Y軸平移液壓缸，Y軸平移液壓缸的輸出端與支撐橫桿連接。其中，位于兩個支撐梁前端的兩個Y軸平移液壓缸組成前端液壓缸組，位于兩個支撐梁后端的兩個Y軸平移液壓缸組成后端液壓缸組，前端液壓缸組的動作方向與后端液壓缸組相反，當托架平臺需要帶動重型構件進行Y軸方向的平移調節時，四個Y軸平移液壓缸同時動作，驅動支撐梁前后兩端的支撐橫桿沿Y軸導軌進行移動，而位于支撐梁中部的支撐橫桿在其與重型構件的摩擦力作用下，也會隨之一起沿相應的Y軸導軌進行平移。

如圖5所示，支撐橫桿為圓弧狀結構，位于兩個支撐梁之間的支撐橫桿中部為下凹的弧面狀；XZ平面旋轉機構包括XZ旋轉液壓缸10、上齒條11和下齒條12，支撐橫桿包括呈上下配合連接的上托部和下托部，上托部底部設置上齒條，下托部上設置XZ旋轉液壓缸和下齒條，XZ旋轉液壓缸固定于下托部上，下齒條設于XZ旋轉液壓缸上，上齒條和下齒條之間嚙合連接，XZ旋轉液壓缸沿X軸方向進行伸縮移動。當需要調整重型構件在XZ平面內的放置角度時，XZ旋轉液壓缸驅動下齒條在X軸方向上平移，由于上齒條和下齒條的嚙合作用，上齒條也隨之平移，帶動上托部相對于下托部進行擺動，從而實現重型構件的翻滾角度調節。為了使上托部與下托部之間的滑動更為順暢，上托部和下托部的相接面上還分布有多個滾珠13。

如圖1或圖2所示，Z軸平移機構有四組，U型車架的每側邊各設有兩組；Z軸平移機構包括Z軸平移液壓缸5-1、驅動軸5-2、第一擺臂5-3、第二擺臂5-4、第三擺臂5-5、連接軸5-6和第二擺臂安裝座5-7，Z軸平移液壓缸的輸出端與驅動軸連接，驅動軸設于第一擺臂一端，第一擺臂另一端通過連接軸與第二擺臂一端鉸接，第二擺臂另一端與第二擺臂安裝座鉸接，第二擺臂安裝座固定于U型車架上，第三擺臂一端與第二擺臂固定連接，第三擺臂另一端與托架平臺底部鉸接。當托架平臺及重型構件的高度需要進行調節時，四個Z軸平移液壓缸同時動作，通過相應的驅動軸帶動第一擺臂擺動，第一擺臂通過第二擺臂帶動第三擺臂擺動，從而使托架平臺相對于U型車架上升或下降，四組Z軸平移機構同時使用，可有效提高托架平臺及重型構件上升或下降的穩定性，并提高微調節的精確度。

如圖2所示，XY平面旋轉機構有四組，分別設于U型車架的四個角處；如圖7所示，各XY平面旋轉機構包括XY旋轉液壓缸7-1、旋轉滑塊7-2、XY導軌7-3和導軌支撐固定板7-4，導軌支撐固定板設于U型車架下方，XY導軌設于導軌支撐固定板上，旋轉滑塊與XY導軌相配合，XY旋轉液壓缸一端與導軌支撐固定板鉸接，XY旋轉液壓缸另一端與旋轉滑塊鉸接，旋轉滑塊頂面與U型車架固定連接，XY旋轉液壓缸與XY導軌之間形成角度可變的夾角。當U型車架及托架平臺在XY平面內的擺動角度需要調節時，四個XY旋轉液壓缸同時動作，驅動相應的旋轉滑塊沿XY導軌滑動，從而帶動U型車架及托架平臺進行擺動，該過程中，XY旋轉液壓缸與XY導軌之間的夾角大小會產生變化。

YZ平面旋轉機構有四組，分別設于U型車架的四個角處，各YZ平面旋轉機構包括相連接的垂直升降臂和垂直液壓缸，垂直升降臂頂部與U型車架底部固定連接。YZ平面旋轉機構主要用于調整U型車技及托架平臺相對于水平面的俯仰角度，使用時，僅啟動位于U型車架前端的兩組YZ平面旋轉機構或位于U型車架后端的兩組YZ平面旋轉機構即可，通過垂直液壓缸驅動垂直升降臂上升或下降，帶動U型車架及托架平臺的前端或后端上升或下降，即可實現其俯仰角度的調節。該YZ平面旋轉機構中，垂直升降臂采用現有市面通用的升降臂機構即可。

上述六自由度重載車輛的結構中，行走輪機構即為整車的車輪及其相關的安裝和驅動部件，行走輪機構的具體結構與傳統重載車輛的行走輪機構相同，YZ平面旋轉機構設于各車輪上方與U型支架的連接處，XY平面旋轉機構設于各車輪內側的U型支架底部，X軸平移機構設于XY平面旋轉機構下方。

上述六自由度重載車輛的基本原理為：以重型構件為橋梁構件為例，由于橋梁運輸車要能夠通過公路、鐵路道岔，同時在軌面不平順的情況下(即三角坑等)能夠保證橋梁運輸車不掉道，橋梁運輸車在運梁過程中要保持一定的速度來滿足施工工藝和效率，同樣在橋梁運輸車通過鐵路道岔時也要保持一定的速度，這就要求橋梁運輸車上面的托架平臺要有靈活的轉向功能，同時橋梁運輸車在通過彎道時由于向心力的作用以及鐵路彎道內外軌面的高度差，會對橋梁運輸車的托架平臺兩側產生不同的壓力而使托架平臺變形，為了保證所運輸的橋梁安全，還可在托架平臺兩側的下面設有旁承裝置(旁承裝置可采用現有結構即可)，當托架平臺兩側變形過大時，就由旁承來承擔這一部分的力，同時又能保證整車六自由度轉動順利。

上述六自由度重載車輛使用時，通過發動機與液壓泵進行動力驅動，帶動行走輪機構中的液壓行走馬達，并提供整車液壓系統的動力；整車電氣控制系統同樣由發動機提供動力，驅動發電機。在YZ平面旋轉機構和Z軸平移機構中，升降臂(即垂直升降臂或第一擺臂、第二擺臂、第三擺臂組成的升降臂組件)的兩部分用直立銷軸連接，其中間加裝有減磨板，并能水平轉動，保證升降臂能完成Z軸和俯仰角度微調內的時候能夠獨立轉動，并且能夠順利通過鐵路道岔間的小半徑曲線。Z軸平移機構中，升降臂與托架平臺用直立銷軸連接，并加裝有減磨板，升降臂與托架平臺之間也可水平轉動，以保證Z軸微調時能順利完成。YZ平面旋轉機構與U型車架也通過銷軸連接，可實現沿軌道立面轉動，當軌面出現凹凸不平三角坑時，橋梁運輸車由于重力的作用，始終有一個車輪與軌面接觸而保證橋梁運輸車不掉道。

如上所述，便可較好地實現本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本實用新型內容所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。