一種既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開槽的制造方法
【專利摘要】一種既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開槽機，屬鐵路隧道病害整治用設備【技術領域】。由機座、安裝在機座上的帶有仰俯液壓缸的伸縮臂、安裝在伸縮臂前端的可相對于伸縮臂擺動的切削頭構成。優點是可實現鐵路隧道襯砌鋼拱架安裝槽的全機械化開槽作業，并能安全避開既有鐵路隧道的接觸網和承力索；開槽效率高、安全性好。利用病害整治臺車可使本開槽機在一個臺車工位完成多條鋼拱架安裝槽開槽作業。
【專利說明】一種既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開槽機
【技術領域】
[0001]本發明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襯砌鋼拱架安裝槽開槽設備。
【背景技術】
[0002]在既有鐵路隧道病害整治中，需要在襯砌上開槽以鑲嵌鋼拱架進行裂損襯砌加固。目前通常的做法是采用人工手持通用開槽設備進行開槽作業，機械化程度低，勞動強度大，效率低。特別在進行拱頂開槽作業時，因有接觸網及承力索的影響，施工難度更大，工人隨時面臨混凝土塊掉落砸傷的危險，施工安全難以保證。而在既有鐵路隧道病害整治中，為保證列車的正常運行，病害整治作業一般都是在為運營線路養護維修作業預留的有限的“天窗”時間內進行，因此，提高病害整治作業的效率很有必要。
[0003]日本提出了一種“圓形隧道襯砌內壁劣化混凝土切削設備”(專利號:P2001-98896A)，由可繞隧道軸線旋轉的機械臂帶動可自轉的刀具進行圓形隧道內表面劣化混凝土的切削作業。該設備由于其機械臂與自轉刀具呈直線安裝，開槽作業時刀具不能邁過接觸網及承力索，因而不能完成隧道拱頂部分的開槽作業，即該設備不可直接應用于既有鐵路隧道的襯砌開槽作業。
[0004]可見到的在既有鐵路隧道病害整治中使用的機械設備是ZL201210443890.4公開的“一種既有鐵路隧道病害整治用隧道拱頂鋼拱架安裝機”，該安裝機由安裝在安裝臺架上的使鋼拱架升降及翻轉的機械臂來完成鋼拱架邁過接觸網及承力索的作業，由相對于隧道軸線運動的縱移機構、橫移機構和上下移動機構來完成鋼拱架的定位。而在既有鐵路隧道中用的全機械化快速開槽作業的開槽設備尚未見有所報道。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于設計一種既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開槽機，以實現在有限的“天窗”時間內完成隧道襯砌鋼拱架安裝槽開槽作業，在減輕勞動強度的同時提高作業效率及作業的安全性。
[0006]實現本發明目的的既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開槽機的構成包括機座、安裝在機座上的伸縮臂、安裝在伸縮臂前端的切削頭，其特征是:
[0007]I)、所述的伸縮臂由其尾部鉸接在機座上的伸縮臂外框、套裝在伸縮臂外框內的帶有保壓回路的伸縮液壓缸和安裝在伸縮液壓缸的活塞桿端部的伸縮臂內框、其缸體底端鉸接在機座上、活塞桿端鉸接在伸縮臂外框前端的仰俯液壓缸所構成，
[0008]2)、所述的切削頭為一個可相對于伸縮臂內框擺動的切削頭，由一個三角形叉狀切削擺動臂、切削刀具、刀具驅動機構、限位滾輪和切削擺動臂驅動機構構成，其中，
[0009]所述的切削擺動臂驅動機構由兩根對稱垂直固接在伸縮臂內框側壁上的直角邊支座桿、兩根對稱布置的其一端鉸接在伸縮臂內框前端、另一端與直角邊支座桿的另一端鉸接的斜邊支座桿及與直角邊支座桿和斜邊支座桿同軸鉸接的擺動液壓缸構成，
[0010]所述的切削刀具由串聯安裝在刀具軸上的多個金剛石鋸片組成，安裝在三角形叉狀切削擺動臂的前端，
[0011]所述的限位滾輪安裝在刀具軸的端部，
[0012]所述的刀具驅動機構由安裝在三角形叉狀切削擺動臂中的液壓馬達和連接液壓馬達輸出軸與刀具軸的鏈輪鏈條傳動機構構成，
[0013]3)、所述的三角形叉狀切削擺動臂的后端與斜邊支座桿一同鉸接在伸縮臂內框的前端、三角形叉狀切削擺動臂的下端鉸接在擺動液壓缸的活塞桿端。
[0014]本發明的工作原理如下:
[0015]工作時，可通過本機的機座將本開槽機安裝在既有鐵路隧道病害綜合整治臺車的縱移機構上使用。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。臺車帶著本機至使本機的切削刀具位于欲開槽起點附近位置后，啟動帶動切削刀具的液壓馬達并操作伸縮液壓缸，由伸縮液壓缸驅動伸縮臂內框進而帶動切削擺動臂及切削刀具沿隧道徑向伸出并切入到隧道襯砌中而開始切槽。刀具切入襯砌至限位滾輪貼緊襯砌表面后，伸縮液壓缸在其保壓回路的控制下自動停止動作，完成槽的深度定位。隨后由仰俯液壓缸驅動伸縮臂，使伸縮臂帶著切削頭以本機的伸縮臂外框的鉸接點為圓心向隧道頂部做圓周切槽作業，直到仰俯液壓缸運動至極限位置后停止動作。恰當設計的仰俯液壓缸的運動行程，使得切削擺動臂停止在靠近接觸網及承力索附近位置而不會與接觸網及承力索接觸。然后啟動擺動液壓缸，由擺動液壓缸驅動切削擺動臂，使切削擺動臂以其與伸縮臂內框前端的鉸接點為圓心向隧道頂部做擺動運動以帶動切削刀具繼續開槽，直至擺動液壓缸運動到設計的極限位置，此時切削刀具正好切削至隧道頂部，從而完成隧道一側鋼拱架安裝槽的開槽作業后退刀。在開槽過程中，伸縮液壓缸在保壓回路的控制下自動伸縮進而控制伸縮臂內框自動伸出或縮回而使限位滾輪始終緊貼隧道襯砌表面，以實現沿襯砌斷面進行固定深度的開槽作業。退刀時先由擺動液壓缸使切削擺動臂按原軌跡反轉至擺動液壓缸初始工位，再由伸縮液壓缸控制伸縮臂內框回縮完成退刀。上述過程可由人工控制，也可采用單片機等編程控制。退刀完成后，反向安裝本開槽機，即可完成隧道另一側的開槽作業，從而完成一條鋼拱架安裝槽的開槽作業。利用既有鐵路隧道病害綜合整治臺車的縱移機構，可將本開槽機移動至下一開槽位置繼續進行開槽作業。
[0016]也可以是由伸縮液壓缸驅動伸縮臂內框進而帶動切削擺動臂及切削刀具沿隧道徑向伸出并切入到隧道襯砌指定深度后，先由擺動液壓缸帶動切削擺動臂進行切槽。切削擺動臂擺動至設計位置后，再由仰俯液壓缸驅動伸縮臂完成向隧道頂部的切槽作業。仰俯液壓缸運動至極限位置時，切削刀具位于隧道頂部，切削擺動臂停止在靠近接觸網及承力索附近的位置。
[0017]可以在機座下設置一個回轉機構，將機座做成一個回轉式機座，利用該回轉機構來實現本開槽機的原位反轉。
[0018]也可以在上述回轉式機座下安裝一個縱移機構，在沒有臺車可用的情況下，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，以實現本機的回轉和縱移。
[0019]與現有技術相比，本發明的優點是可實現鐵路隧道襯砌鋼拱架安裝槽的全機械化開槽作業。并能安全避開既有鐵路隧道的接觸網和承力索；開槽效率高、且安全性好。利用病害整治臺車作為承載平臺可使開槽機在一個臺車工位完成多條鋼拱架安裝槽開槽作業。
[0020]下面結合實施例對本發明做進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本開槽機的結構示意圖
[0022]圖2是圖1的俯視放大視圖
[0023]圖3是切削頭的結構示意圖
[0024]圖4是圖3的俯視圖
[0025]圖5是仰俯液壓缸處于終極工位時的開槽機示意圖
[0026]圖6是圖5的A向局部視圖
[0027]圖7是切削臂處于終極工位時的開槽機示意圖
【具體實施方式】
[0028]參見圖1?7，在本實施例中，機座12是一個可以回轉和縱移的機座，安裝在由蝸桿蝸輪回轉支撐裝置11擔任的回轉機構上。蝸桿蝸輪回轉支撐裝置11安裝在由縱移支架5、軌道墊枕3、型鋼軌道4、行走輪6和縱移電機7構成的縱移機構上。圖中10是蝸桿蝸輪回轉支撐裝置11的回轉電機。蝸桿蝸輪回轉支撐裝置和縱移機構均沿用現有技術結構。伸縮臂由其尾部用鉸軸31鉸接在機座12上的伸縮臂外框14、套裝在伸縮臂外框14內的帶有保壓回路的伸縮液壓缸9和安裝在伸縮液壓缸9的活塞桿15端部的伸縮臂內框16、其缸體底端鉸接在機座12上、活塞桿端通過一耳座32鉸接在伸縮臂外框14前端的仰俯液壓缸13所構成。切削頭由一個三角形叉狀切削擺動臂20、切削刀具25、刀具驅動機構、限位滾輪26和切削擺動臂驅動機構構成，其中，所述的切削擺動臂驅動機構由兩根對稱垂直固接在伸縮臂內框16側壁上的直角邊支座桿17、兩根對稱布置的其一端鉸接在伸縮臂內框16前端、另一端與直角邊支座桿17的另一端鉸接的斜邊支座桿18和鉸接在直角邊支座桿17與斜邊支座桿18的鉸接點處的擺動液壓缸19構成，圖中38為鉸接直角邊支座桿17、斜邊支座桿18和擺動液壓缸19的鉸軸。三角形叉狀切削擺動臂20的后端與斜邊支座桿18用鉸軸34 —同鉸接在伸縮臂內框16的前端、三角形叉狀切削擺動臂20的下端用鉸軸35鉸接在擺動液壓缸19的活塞桿36端部。安裝在三角形叉狀切削擺動臂20前端的切削刀具25由串聯安裝在刀具軸33上的多個金剛石鋸片37所組成，。28為鋸片之間的隔套。限位滾輪26安裝在刀具軸33的端部。刀具驅動機構由安裝在三角形叉狀切削擺動臂中的液壓馬達27和連接液壓馬達輸出軸與刀具軸的鏈輪鏈條傳動機構構成。圖中21、23、22分別為鏈輪鏈條傳動機構的大鏈輪、小鏈輪和鏈條。24為鏈條護罩。
[0029]工作時先啟動液壓馬達27和伸縮液壓缸9，由伸縮液壓缸驅動伸縮臂內框16進而帶動切削擺動臂20及切削刀具25沿隧道徑向伸出并切入到隧道襯砌I中而開始切槽。刀具切入襯砌至限位滾輪26貼緊襯砌I表面后，伸縮液壓缸9在其保壓回路的控制下自動停止動作，完成切槽的深度定位。隨后由仰俯液壓缸13驅動伸縮臂，使伸縮臂帶著切削頭以本機的伸縮臂外框14的安裝鉸軸31為圓心向隧道頂部做圓周切槽作業，直到仰俯液壓缸13運動至極限位置后停止動作。恰當設計的仰俯液壓缸13的活塞行程，使得切削擺動臂20停止在靠近接觸網29及承力索30附近位置而不會與接觸網及承力索接觸。圖5給出了開槽機在仰俯液壓缸13處于終極工位時的狀態示意圖。然后操縱擺動液壓缸19，使其活塞桿36伸出，推動切削擺動臂20以鉸軸34為圓心向隧道頂部做擺動運動并帶著刀具繼續開槽，直至擺動液壓缸19運動到設計的極限位置，此時刀具正好切削至隧道頂部，從而完成隧道一側鋼拱架安裝槽的開槽作業。圖7給出的是開槽機在切削擺動臂20位于終極工位時的狀態示意圖。然后使開槽機復位至如圖1所示的初始狀態，再由蝸桿蝸輪回轉支撐裝置11帶動機座12回轉180°后，進行隧道另一側開槽作業，從而完成一條鋼拱架安裝槽的開槽作業。
[0030]完成一條鋼拱架安裝槽開槽作業后，由縱移機構帶動機座12移動到下一開槽位置繼續進行開槽作業。
【權利要求】
1.一種既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開槽機，包括機座、安裝在機座上的伸縮臂、安裝在伸縮臂前端的切削頭，其特征是: 1)、所述的伸縮臂由其尾部鉸接在機座上的伸縮臂外框、套裝在伸縮臂外框內的帶有保壓回路的伸縮液壓缸和安裝在伸縮液壓缸的活塞桿端部的伸縮臂內框、其缸體底端鉸接在機座上、活塞桿端鉸接在伸縮臂外框前端的仰俯液壓缸所構成， 2)、所述的切削頭為一個可相對于伸縮臂內框擺動的切削頭，由一個三角形叉狀切削擺動臂、切削刀具、刀具驅動機構、限位滾輪和切削擺動臂驅動機構構成，其中， 所述的切削擺動臂驅動機構由兩根對稱垂直固接在伸縮臂內框側壁上的直角邊支座桿、兩根對稱布置的其一端鉸接在伸縮臂內框前端、另一端與直角邊支座桿的另一端鉸接的斜邊支座桿及與直角邊支座桿和斜邊支座桿同軸鉸接的擺動液壓缸構成， 所述的切削刀具由串聯安裝在刀具軸上的多個金剛石鋸片組成，安裝在三角形叉狀切削擺動臂的前端， 所述的限位滾輪安裝在刀具軸的端部， 所述的刀具驅動機構由安裝在三角形叉狀切削擺動臂中的液壓馬達和連接液壓馬達輸出軸與刀具軸的鏈輪鏈條傳動機構構成， 3)、所述的三角形叉狀切削擺動臂的后端與斜邊支座桿一同鉸接在伸縮臂內框的前端、三角形叉狀切削擺動臂的下端鉸接在擺動液壓缸的活塞桿端。
2.如權利要求1所述的開槽機，其特征是所述的機座為一個回轉式機座。
3.如權利要求1所述的開槽機，其特征是所述的機座帶有一個縱移機構。
【文檔編號】E21D11/18GK104500107SQ201410766639
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優先權日:2014年12月11日
【發明者】高菊茹, 張龍, 涂文軒, 袁瑋, 羅建春, 張博, 王耀 申請人:中鐵西南科學研究院有限公司