專利名稱：一種既有鐵路隧道病害整治用隧道拱頂鋼拱架安裝機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種隧道病害整治施工設備，尤其涉及一種既有鐵路隧道病害整治用隧道拱頂鋼拱架安裝機。
背景技術：
國內既有鐵路隧道病害進行整治時，當襯砌裂損嚴重時通常采用安裝鋼拱架進行襯砌加固。一般先對隧道襯砌開槽后安裝鋼拱架，然后填充槽身，最后在鋼拱架背后壓漿完成襯砌加固。現有一種鋼拱架安裝機，參見《隧道建設》第31卷第5期披露的“一種新型隧道施工用拱架安裝機”，利用挖掘機作底盤，將其小臂改造為專用臂，在其末端設計一套能實現六自由度的夾持機構，實現將拱架夾取后到達任意位置的功能。主要組成部分包括:一套四連桿結構、回轉機構、夾持機構、輔助作業平臺、液壓控制系統和電氣控制系統。這種拱架安裝機是針對軟弱圍巖施工時，架設鋼拱架作為初期支護時使用而設計的，沒有考慮到既有鐵路隧道接觸網的承力索這一因素，其回轉機構、夾持機構構成的鋼拱架運行機構的結構特點及功能均無法使鋼拱架繞過既有鐵路隧道接觸網的承力索，即無法用于對既有鐵路隧道病害整治時隧道拱頂鋼拱架的安裝。目前既有鐵路隧道通過安裝鋼拱架進行加固時，普遍都采用人工安裝鋼拱架。由于鋼拱架自身重量大，在對隧道拱頂鋼拱架進行安裝時必須要繞過鐵路隧道接觸網的承力索，且不允許與隧道拱墻及承力索發生碰撞，所以人工安裝鋼拱架不僅難度大，勞動強度高，作業效率低，而且施工安全隱患大。目前尚未見有在既有鐵路隧道病害整治時鋼拱架的機械化安裝設備的報道。
實用新型內容本實用新型的目的是設計一種既有鐵路隧道病害整治用的隧道拱頂鋼拱架安裝機，以實現隧道病害整治時拱頂鋼拱架的機械化安裝，在減輕勞動強度的同時提高作業效率及作業的安全性。實現本實用新型目的的既有鐵路隧道病害整治用的隧道拱頂鋼拱架安裝機的構成包括安裝臺架、安裝在安裝臺架上的鋼拱架運行機構以及電氣控制部分和液壓控制部分，其特征是所述的鋼拱架運行機構由鋼拱架位置校正裝置和安裝在鋼拱架位置校正裝置側邊的鋼拱架升降及翻轉裝置組成，鋼拱架升降及翻轉裝置由升降機構、回轉機構、翻轉機構及固定機構組成，其中，所述的升降機構由用軸承支座固定到安裝臺架上的內立柱、套裝在內立柱上的外套筒和連接在內立柱與外套筒之間的液壓缸構成，所述的回轉機構由設置在內立柱下端的驅動機構、焊接在內立柱上的導向鍵和對應開設在外套筒上的導向槽構成，所述的翻轉機構由鉸接于升降機構的外套筒上端的鋼拱架翻轉托架及鉸接于鋼拱架翻轉托架和外套筒間的翻轉液壓缸構成，所述的固定機構由安裝在鋼拱架翻轉托架側壁上的兩個固定液壓缸和固接在固定液壓缸的活塞桿端頭的鉤狀固定臂構成；所述的鋼拱架位置校正裝置由縱移機構、位于縱移機構上方的橫移機構、固定于橫移機構上的上下移動機構、鎖緊機構及上下移動導向機構組成，其中，所述的縱移機構由安裝在安裝臺架上的兩條平行的縱移型鋼軌道、卡裝在縱移型鋼軌道內的縱移走行輥輪組、安裝在縱移走行輥輪組上的縱移支架所構成，所述的橫移機構由安裝在縱移支架上且垂直于縱移型鋼軌道的兩條平行的橫移型鋼軌道、卡裝在橫移型鋼軌道內的橫移走行輥輪組、安裝在橫移走行輥輪組上的橫移支架所構成，所述的上下移動機構由焊接在橫移支架四角上的四根立柱、連接在兩縱向立柱頂端上的立柱連接板和分別安裝在立柱連接板中間位置處的多級液壓缸以及與多級液壓缸的活塞桿端頭連接的鋼拱架托槽構成，所述的上下移動導向機構由多級套筒構成，多級套筒的外套筒固定在橫移支架上，最里層套筒連接在鋼拱架托槽側壁上，所述的固定鋼拱架的鎖緊機構由安裝在鋼拱架托槽側壁上的液壓卡鉗構成。使用時，通過本機的安裝臺架將本機安裝在臺車上，也可將安裝臺架的高度做得滿足其上部件的工位高度要求。在沒有臺車可用的情況下，也可搭建一個高度合適的桁架平臺，將本機安裝在桁架平臺上使用。首先由電氣控制部分及液壓控制部分使翻轉液壓缸動作，推動鋼拱架翻轉托架向上翻轉，將鋼拱架翻轉托架置于垂直狀，然后將鋼拱架安裝在鋼拱架翻轉托架上，隨后操縱安裝在鋼拱架翻轉托架側面上的兩個固定液壓缸收回鉤狀固定臂將鋼拱架鎖定，再通過操縱各液壓缸使外套筒帶著鋼拱架翻轉托架和其上的鋼拱架相對于內立柱上行的同時使翻轉托架連同鋼拱架向下翻轉，直至鋼拱架舉升高度超過接觸網承力索并放平。在鋼拱架放平后，設置在內立柱下端的驅動機構動作，帶動內立柱旋轉，通過焊接在內立柱上的導向鍵和外套筒上開設的導向槽的作用，進而帶動外套筒帶著鋼拱架翻轉托架和其上的鋼拱架往接觸網承力索方向旋轉，從而實現將鋼拱架的一端跨過接觸網的承力索。在此過程中，升降機構和翻轉機構同時動作使鋼拱架的一端跨過承力索后向下翻轉并向下運動，直至鋼拱架的腹板與隧道軸線垂直時停止。上述動作完成后，將鋼拱架位置校正裝置沿縱移型鋼軌道移動至鋼拱架下方，再由多級液壓缸帶動鋼拱架托槽向上移動，將鋼拱架托接在鋼拱架托槽內。上下移動導向機構保證了鋼拱架托槽在多級液壓缸升起時不發生扭轉，從而保證了鋼拱架托槽準確到位以承接鋼拱架。此時鋼拱架從鋼拱架升降及翻轉裝置中轉移到了鋼拱架位置校正裝置上。此后鋼拱架翻轉托架上的固定液壓缸動作，使鉤狀固定臂釋放鋼拱架。鋼拱架升降及翻轉裝置復位至初始狀態。再使位于鋼拱架托槽側壁上的液壓卡鉗動作，將鋼拱架鎖緊在鋼拱架托槽內。隨后由橫移機構、縱移機構及上下移動機構來完成鋼拱架的橫向、縱向及上下三個方向的位置校正，使鋼拱架準確地頂升安裝到指定的隧道襯砌的鋼拱架安裝槽內。在人工將鋼拱架固定好后，釋放液壓卡鉗，將鋼拱架位置校正裝置復位至初始狀態，從而完成既有鐵路隧道拱頂鋼拱架的機械化安裝。鋼拱架位置校正裝置的縱移支架和橫移支架的移動可以由人工推動完成。也可以由在縱移支架與縱移型鋼軌道之間設置驅動縱移支架移動的驅動機構、在橫移支架與縱移支架之間設置驅動橫移支架移動的驅動機構來完成。本鋼拱架安裝機還可以通過單片機編程來控制各驅動機構的動作，以控制鋼拱架的運行軌跡來完成既有鐵路隧道中拱頂鋼拱架的自動化機械安裝。本實用新型通過對鋼拱架運行機構的設計，使鋼拱架的運行軌跡實現跨越接觸網的承力索且不與隧道拱墻襯砌發生碰撞，鋼拱架安裝定位精確，實現了既有鐵路隧道病害整治時難度最大的隧道拱頂鋼拱架安裝的機械化，大大降低了鋼拱架安裝的勞動強度，提高了工作效率，縮短了隧道襯砌加固的工期，安全方面也更有保障。[0010]下面結合實施例對本實用新型內容做進一步說明。但本實用新型的內容并不僅限于本實施例。
圖1是本實用新型的結構示意圖圖2是圖1的左視圖圖3是圖1的右視圖圖4是鋼拱架頂升前的工位圖圖5是圖4中鋼拱架的俯視圖圖6是鋼拱架升降及翻轉裝置將鋼拱架頂升到位的工位示意圖圖7是圖6中鋼拱架的俯視圖圖8是鋼拱架轉移至鋼拱架安裝托槽上的工位示意圖圖9是圖8中鋼拱架的俯視圖圖10是鋼拱架頂升到隧道襯砌的鋼拱架安裝槽內的工位示意圖具體實施方式
參見圖1 10，本既有鐵路隧道病害整治用的隧道拱頂鋼拱架安裝機的構成包括安裝臺架16、安裝在安裝臺架16上的鋼拱架運行機構以及電氣控制部分和液壓控制部分，電氣控制部分及液壓控制部分屬公知技術部分，故未在圖上示出。所述的鋼拱架運行機構由鋼拱架位置校正裝置和安裝在鋼拱架位置校正裝置側邊的鋼拱架升降及翻轉裝置組成，鋼拱架升降及翻轉裝置由升降機構、回轉機構、翻轉機構及固定機構組成，其中，所述的升降機構由用軸承支座10固定到安裝臺架16上的內立柱9、套裝在內立柱9上的外套筒8和連接在內立柱9與外套筒8之間的液壓缸31構成，所述的回轉機構由設置在內立柱9下端的驅動機構11、焊接在內立柱9上的導向鍵5和對應開設在外套筒8上的導向槽4構成。驅動機構11可以采用在安裝臺架底面上安裝驅動電機、在驅動電機與內立柱9下端之間設置齒輪副的結構形式。當然也可以采用其他結構形式的使內立柱9在軸承支座10中繞自身軸線旋轉的驅動機構。翻轉機構由鉸接于外套筒8上端的鋼拱架翻轉托架3及鉸接于鋼拱架翻轉托架3和外套筒8間的翻轉液壓缸6構成。圖中7是焊接在外套筒8上的用來安裝翻轉液壓缸6的安裝板。固定機構由安裝在鋼拱架翻轉托架3側壁上的兩個固定液壓缸32和固接在固定液壓缸32的活塞桿端頭的鉤狀固定臂2構成。所述的鋼拱架位置校正裝置由縱移機構、位于縱移機構上方的橫移機構、固定于橫移機構上的上下移動機構、鎖緊機構及上下移動導向機構組成，其中，所述的縱移機構由安裝在安裝臺架16上的兩條平行的縱移型鋼軌道17、卡裝在縱移型鋼軌道17內的縱移走行輥輪組15、安裝在縱移走行輥輪組15上的縱移支架14所構成。所述的橫移機構由安裝在縱移支架14上且垂直于縱移型鋼軌道17的兩條平行的橫移型鋼軌道19、卡裝在橫移型鋼軌道19內的橫移走行輥輪組12、安裝在橫移走行輥輪組12上的橫移支架13所構成。縱移支架14在縱移型鋼軌道17上的移動和橫移支架13在橫移型鋼軌道19上的移動可以通過人工完成，也可以像本實施例示出的那樣通過在縱移支架14與縱移型鋼軌道17之間設置的驅動縱移支架移動的電機驅動機構18和鉸接于橫移支架13與縱移支架14間的液壓缸34構成的驅動橫移支架移動的驅動機構來完成。電機驅動機構18可以采用在縱移支架14上安裝驅動電機、在電機轉軸與縱移型鋼軌道17之間設置摩擦輪或在電機轉軸與縱移型鋼軌道17之間設置齒輪齒條副的結構形式。當然也可以采用其他結構形式的驅動機構。同樣道理，驅動橫移支架13移動的驅動機構也可以采用其他結構形式的驅動機構。所述的上下移動機構由焊接在橫移支架13四角上的四根立柱20、連接在兩縱向立柱頂端上的立柱連接板22和分別安裝在立柱連接板22的中間位置處的多級液壓缸23以及與多級液壓缸23的活塞桿端頭連接的鋼拱架托槽25構成。所述的上下移動導向機構由多級套筒組成，多級套筒的外套筒21固定在橫移支架13上，最里層套筒24通過一連接板36連接在鋼拱架托槽25的側壁上。所述的固定鋼拱架的鎖緊機構由安裝在鋼拱架托槽25的側壁上的液壓卡鉗35構成。使用時，通過本機的安裝臺架16將本機安裝在臺車33(圖中雙點劃線所示)上。當然，也可將安裝臺架16的高度做得滿足其上部件的工位高度要求。在沒有臺車可用的情況下，也可搭建一個高度合適的桁架平臺，將本機安裝在桁架平臺上使用。圖中I為隧道拱墻襯砌，26為接觸線，27為接觸線26的承力索，30為連接接觸線26和承力索27的吊弦。首先由電氣控制部分及液壓控制部分使翻轉液壓缸6動作，推動鋼拱架翻轉托架3向上翻轉呈垂直狀，然后將鋼拱架29安裝在鋼拱架翻轉托架3上并由鉤狀固定臂2將其鎖定，如圖4、5所示。隨后操縱升降機構的液壓缸31和翻轉機構的翻轉液壓缸6，液壓缸31驅動外套筒8帶著鋼拱架翻轉托架3和其上的鋼拱架29相對于內立柱9上行，與此同時翻轉液壓缸6使翻轉托架3和鋼拱架29向下(即圖中順時針方向)翻轉，直至鋼拱架翻轉托架上的鋼拱架29舉升高度超過承力索27并放平，如圖6、7所示。在鋼拱架29放平后，啟動回轉機構的設置在內立柱9下端的驅動機構11，帶動內立柱9逆時針旋轉，在內立柱9上的導向鍵5及外套筒8上開設的導向槽4的作用下，進而帶動外套筒8逆時針旋轉，從而實現將鋼拱架29的一端跨過接觸網的承力索27。在此過程中，翻轉機構的翻轉液壓缸6和升降機構的液壓缸31同時動作，使鋼拱架29的一端跨過承力索27后向下翻轉并向下運動，直至鋼拱架29的腹板與隧道軸線垂直時停止。上述動作完成后，由電機驅動機構18將鋼拱架位置校正裝置沿縱移型鋼軌道17移動至鋼拱架29下方，再由多級液壓缸23帶動鋼拱架托槽25向上移動，將鋼拱架29托接在鋼拱架托槽25內。由固定在橫移支架13上的外套筒21和固定在鋼拱架托槽25側壁上的最里層套筒24構成的上下移動導向機構保證了鋼拱架托槽25在多級液壓缸23升起時不發生扭轉，從而保證了鋼拱架托槽25準確到位以便承接鋼拱架29。此時，鋼拱架29從鋼拱架升降及翻轉裝置中轉移到了鋼拱架位置校正裝置上，此后鋼拱架翻轉托架3上的固定液壓缸32動作，使鉤狀固定臂2釋放鋼拱架29。鋼拱架升降及翻轉裝置則復位至初始狀態，如圖8、9所示。啟動液壓卡鉗35將鋼拱架29鎖緊在鋼拱架托槽25內。隨后由電機驅動機構18帶動縱移支架14縱向移動至鋼拱架29的隧道襯砌安裝槽28的下方，橫移機構的液壓缸34動作，使得橫移支架13相對縱移支架14橫向移動，上下移動機構的多級液壓缸23動作，從而完成對鋼拱架29的縱向、橫向及上下三個方向的位置校正，使鋼拱架29準確地頂升安裝到指定的隧道襯砌安裝槽28內，如圖10所示。在人工固定好鋼拱架29后，釋放液壓卡鉗35，鋼拱架位置校正裝置復位至初始狀態，從而完成既有鐵路隧道拱頂鋼拱架的機械化安裝。
權利要求1.一種既有鐵路隧道病害整治用隧道拱頂鋼拱架安裝機，包括安裝臺架、安裝在安裝臺架上的鋼拱架運行機構以及電氣控制部分和液壓控制部分，其特征是所述的鋼拱架運行機構由鋼拱架位置校正裝置和安裝在鋼拱架位置校正裝置側邊的鋼拱架升降及翻轉裝置組成， 所述的鋼拱架升降及翻轉裝置由升降機構、回轉機構、翻轉機構及固定機構組成，其中， 所述的升降機構由用軸承支座固定到安裝臺架上的內立柱、套裝在內立柱上的外套筒和連接在內立柱與外套筒之間的液壓缸構成， 所述的回轉機構由設置在內立柱下端的驅動機構、焊接在內立柱上的導向鍵和對應開設在外套筒上的導向槽構成， 所述的翻轉機構由鉸接于升降機構的外套筒上端的鋼拱架翻轉托架及鉸接于鋼拱架翻轉托架和外套筒間的翻轉液壓缸構成， 所述的固定機構由安裝在鋼拱架翻轉托架側壁上的兩個固定液壓缸和固接在固定液壓缸的活塞桿端頭的鉤狀固定臂構成； 所述的鋼拱架位置校正裝置由縱移機構、位于縱移機構上方的橫移機構、固定于橫移機構上的上下移動機構、鎖緊機構及上下移動導向機構組成，其中， 所述的縱移機構由安裝在安裝臺架上的兩條平行的縱移型鋼軌道、卡裝在縱移型鋼軌道上的縱移走行輥輪組、安裝在縱移走行輥輪組上的縱移支架所構成， 所述的橫移機構由安裝在縱移支架上且垂直于縱移型鋼軌道的兩條平行的橫移型鋼軌道、卡裝在橫移型鋼軌道內的橫移走行輥輪組、安裝在橫移走行輥輪組上的橫移支架所構成， 所述的上下移動機構由焊接在橫移支架四角上的四根立柱、連接在兩縱向立柱頂端上的立柱連接板和分別安裝在立柱連接板中間位置處的多級液壓缸以及與多級液壓缸的活塞桿端頭連接的鋼拱架托槽構成， 所述的上下移動導向機構由多級套筒組成，多級套筒的外套筒固定在橫移支架上，最里層套筒連接在鋼拱架托槽側壁上， 所述的固定鋼拱架的鎖緊機構由安裝在鋼拱架托槽側壁上的液壓卡鉗構成。
專利摘要一種既有鐵路隧道病害整治用隧道拱頂鋼拱架安裝機，屬隧道病害整治施工設備技術領域。其構成包括安裝臺架、安裝在安裝臺架上的鋼拱架運行機構以及電氣控制部分和液壓控制部分，所述的鋼拱架運行機構由鋼拱架位置校正裝置和安裝在鋼拱架位置校正裝置側邊的鋼拱架升降及翻轉裝置構成，其中，鋼拱架升降及翻轉裝置由升降機構、回轉機構、翻轉機構及固定機構組成，鋼拱架位置校正裝置由縱移機構、位于縱移機構上方的橫移機構、固定于橫移機構上的上下移動機構、鎖緊機構及上下移動導向機構組成。可使鋼拱架跨越承力索的機械化安裝，大大降低了勞動強度，提高了工作效率和安全性。
文檔編號E21D11/18GK202926344SQ20122058673
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者高菊茹, 袁瑋, 涂文軒, 羅建春, 劉海, 張博, 張龍 申請人:中鐵西南科學研究院有限公司