本發(fā)明涉及一種適用于大型盾構(gòu)機的卷揚式管片吊機。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國城市化進程不斷加快，人們對于公共交通的需求不斷提高，國內(nèi)的城市地鐵隧道、鐵路隧道、公路隧道等隧道需求不斷加大。盾構(gòu)法施工建設(shè)地下隧道采用預制混凝土管片支護的方法以其對地面和地下環(huán)境影響小、掘進速度快、地表沉降小等優(yōu)點被廣泛應用。

現(xiàn)今隨著大直徑盾構(gòu)機的逐漸普及應用，對管片提出了高強度、高精度、高質(zhì)量、高抗?jié)B性以及高外觀質(zhì)量的要求，因此對于管片的吊運也提出了采用真空吸盤這一要求更為嚴格的方法以滿足施工要求。

并且，目前標準的管片吊機由于采用環(huán)鏈葫蘆作為卷揚機構(gòu)23，限于環(huán)鏈葫蘆自身結(jié)構(gòu)的特性，使得吊鉤的C尺寸較大，即車輪踏面與吊鉤上極限尺寸較大，其起升高度不能提升；另外限于環(huán)鏈葫蘆的工作級別特性，其不適宜快速吊運大直徑管片（管片自重＞7.5t）,因此傳統(tǒng)標準管片吊機無法滿足施工需要。而且采用機械式或液壓式抓取管片，受空間尺寸的限制，其起重量已經(jīng)不能滿足大直徑盾構(gòu)機的管片吊運工作，并且其高故障率也無法滿足快速的施工進度要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于大型盾構(gòu)機的卷揚式管片吊機。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案是：一種適用于大型盾構(gòu)機的卷揚式管片吊機，包括設(shè)置于并行的兩條運行軌道之間的管片吊運裝置、用于驅(qū)動所述管片吊運裝置沿著所述運行軌道移動的動力小車，所述管片吊運裝置包括兩個分別位于運行軌道下方的搬運橫梁、四套設(shè)置于兩個所述搬運橫梁與兩個運行軌道之間的第一從動小車、安裝于兩個所述搬運橫梁之間的兩組卷揚機構(gòu)，兩組所述卷揚機構(gòu)呈180°旋轉(zhuǎn)對稱布置。

在某些實施方式中，每個所述卷揚機構(gòu)包括轉(zhuǎn)動設(shè)置于兩個所述搬運橫梁之間的卷筒組，相應的每個所述搬運橫梁上具有卷筒軸承座，所述卷筒軸承座至少部分沉入到搬運橫梁結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述卷筒軸承座上具有軸承孔，所述軸承孔邊緣最低點低于搬運橫梁上表面。

在某些實施方式中，每個卷揚機構(gòu)都包括固定在兩個所述搬運橫梁之間的定滑輪梁，每個所述卷揚機構(gòu)的卷筒組采用雙聯(lián)卷筒，所述卷筒組兩端通過固定在所述定滑輪梁上的兩個定滑輪同時向下出繩。

在某些實施方式中，每個卷揚機構(gòu)還包括安裝于相應的搬運橫梁上的起升制動電機、起升減速箱，起升減速箱與所述起升制動電機的軸心線相對于水平面傾斜3°。

在某些進一步實施方式中，每組所述起升制動電機、所述起升減速箱軸心線與相應的所述卷筒組采用L形布置，每組所述起升制動電機、所述起升減速箱采用法蘭盤連接，并且設(shè)置在相應所述搬運橫梁的外側(cè)。

在某些實施方式中，每個卷揚機構(gòu)都包括固定在兩個所述搬運橫梁之間的用于安裝定滑輪的定滑輪梁，所述定滑輪梁上固定有向下垂直伸出的喇叭口插管，用于抓取管片的抓取機構(gòu)上固定有向上伸出的導桿，當卷揚機構(gòu)將抓取裝置吊起升至極限位置時，導桿與相應的喇叭口插管相插配合。

在某些進一步實施方式中，所述適用于大型盾構(gòu)機的卷揚式管片吊機還包括具有所述導桿的所述抓取機構(gòu)，所述抓取機構(gòu)為真空吸盤抓取機構(gòu)。

在某些實施方式中，所述適用于大型盾構(gòu)機的卷揚式管片吊機還包括物料吊運裝置，所述管片吊運裝置在運行軌道的長度方向上位于所述物料吊運裝置與所述動力小車之間，所述物料吊運裝置與所述管片吊運裝置之間、以及所述管片吊運裝置與所述動力小車之間分別通過能夠在至少兩個相交的平面方向擁有自由度的聯(lián)接裝置連接。

在某些進一步實施方式中，所述物料吊運裝置包括分別沿著兩條所述運行軌道移動的第二從動小車、兩端部分別通過水平的物料吊連接軸連接在兩個所述第二從動小車之間的物料吊軌道、能夠移動設(shè)置于所述物料吊軌道上的環(huán)鏈葫蘆，所述物料吊連接軸的軸心線與所述搬運橫梁的長度方向相空間直。

在某些進一步實施方式中，所述聯(lián)接裝置包括位于中間的連桿、位于所述連桿兩端的鉸接頭，所述連桿的端部與鉸接頭之間通過豎直的第一聯(lián)接軸轉(zhuǎn)動連接，所述鉸接頭上還具有用于轉(zhuǎn)動連接的水平的第二聯(lián)接軸，所述第一聯(lián)接軸的軸心線、所述第二聯(lián)接軸的軸心線與所述搬運橫梁的長度方向分別空間垂直。

本發(fā)明的范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應涵蓋由上述技術(shù)特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的（但不限于）具有類似功能的技術(shù)特征進行互相替換而形成的技術(shù)方案等。

由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：四套第一從動小車將兩卷揚機構(gòu)懸掛于運行軌道上，使得小車凈空尺寸大大減小，兩套卷揚機構(gòu)可以實現(xiàn)單獨起升動作和同時起升動作，具有加工制造成本低，安裝、維護方便，起重量大，起升、下降平穩(wěn)、沖擊小，運行速度快，結(jié)構(gòu)防護等級高，能夠很好地滿足惡劣的隧道施工環(huán)境，達到日進10環(huán)的隧道施工進度要求，從而極大地提高生產(chǎn)效率。滿足大直徑盾構(gòu)機內(nèi)空間狹小、施工環(huán)境惡劣、管片吊運速度快、管片自重大等因素的施工進度要求。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明縱向示意圖；

附圖2為管片吊運裝置帶俯視角立體示意圖；

附圖3為管片吊運裝置帶仰視角立體示意圖；

附圖4為管片吊運裝置帶俯視圖；

附圖5為搬運橫梁示意圖；

附圖6為聯(lián)接裝置縱向連接示意圖；

附圖7為物料吊運裝置橫向連接示意圖；

附圖8為本發(fā)明在隧道構(gòu)建過程中的橫向示意圖；

其中：1、運行軌道；2、管片吊運裝置；21、搬運橫梁；211、卷筒軸承座；212、軸承孔；22、第一從動小車；23、卷揚機構(gòu)；231、卷筒組；232、起升制動電機232；233、起升減速箱；24、定滑輪梁；241、定滑輪；242、喇叭口插管；3、動力小車；4、物料吊運裝置；41、第二從動小車；42、物料吊軌道；43、環(huán)鏈葫蘆；44、物料吊連接軸；5、聯(lián)接裝置；51、連桿；52、鉸接頭；53、第一聯(lián)接軸；54、第二聯(lián)接軸；6、抓取機構(gòu)；61、導桿。

具體實施方式

參見各附圖，一種適用于大型盾構(gòu)機的卷揚式管片吊機，包括設(shè)置于并行的兩條運行軌道1之間的包含有第一從動小車22的管片吊運裝置2、用于驅(qū)動管片吊運裝置2沿著運行軌道1移動的動力小車3。管片吊運裝置2作為管片吊機的卷揚機構(gòu)23部分，動力小車3作為管片吊機的驅(qū)動部分。

動力小車3為常規(guī)技術(shù)：如附圖1所示：主要由驅(qū)動三合一電機、齒輪傳動、驅(qū)動鏈輪、設(shè)置于運行軌道1兩側(cè)的墻板、可調(diào)車輪組等組成?？烧{(diào)車輪是通過調(diào)整車輪組上調(diào)節(jié)螺母，調(diào)整鏈輪與滾子鏈的間隙，使小車運行平穩(wěn)。

如附圖1-4所示，管片吊運裝置2包括兩個分別位于運行軌道1下方的搬運橫梁21、四套設(shè)置于兩個搬運橫梁21與兩個運行軌道1之間的第一從動小車22、安裝于兩個搬運橫梁21之間的兩組卷揚機構(gòu)23，兩組卷揚機構(gòu)23呈180°旋轉(zhuǎn)對稱布置，分別含有1-7.5t起升制動電機232、2-7.5t起升制動電機232。四套第一從動小車22將2套卷揚機構(gòu)23懸掛于運行軌道1上，使得小車凈空尺寸大大減小。

如圖4所示，兩組卷揚機構(gòu)23呈180°旋轉(zhuǎn)對稱布置，兩套卷揚機構(gòu)23可以實現(xiàn)單獨起升動作和同時起升動作，吊運管片時將卷揚機構(gòu)23切換為同時起升模式即可。具體的，每個卷揚機構(gòu)23包括轉(zhuǎn)動設(shè)置于兩個搬運橫梁21之間的卷筒組231、固定在兩個搬運橫梁21之間的用于安裝定滑輪241的定滑輪梁24、安裝于相應的搬運橫梁21上的起升制動電機232、起升減速箱233、導繩器、吊鉤組、接線箱等。

如圖5所示，每個搬運橫梁21上具有安裝卷筒組231的卷筒軸承座211，卷筒軸承座211至少部分沉入到搬運橫梁21結(jié)構(gòu)內(nèi)，卷筒軸承座211上具有軸承孔212，軸承孔212邊緣最低點低于搬運橫梁21上表面。

如圖2-4所示，每個卷揚機構(gòu)23的卷筒組231采用雙聯(lián)卷筒，卷筒組231兩端通過固定在定滑輪梁24上的兩個定滑輪241同時向下出繩，因而每個卷筒組231具有兩個吊鉤組，可以實現(xiàn)兩個吊鉤組同步起升、下降。

如圖1所示，起升減速箱233與起升制動電機232的軸心線相對于水平面傾斜3°。

如圖1、3所示，定滑輪梁24上固定有向下垂直伸出的喇叭口插管242，用于抓取管片的抓取機構(gòu)6上固定有向上伸出的導桿61，當卷揚機構(gòu)23將抓取裝置吊起升至極限位置時，導桿61與相應的喇叭口插管242相插配合。

如圖1、6所示，適用于大型盾構(gòu)機的卷揚式管片吊機還包括具有導桿61的抓取機構(gòu)6?，F(xiàn)今隨著大直徑盾構(gòu)機的逐漸普及應用，對管片提出了高強度、高精度、高質(zhì)量、高抗?jié)B性以及高外觀質(zhì)量的要求，因此對于管片的吊運也提出了采用真空吸盤這一要求更為嚴格的方法用于取代常規(guī)的機械手，從而以滿足施工要求。抓取機構(gòu)6優(yōu)選為真空吸盤抓取機構(gòu)6。

本實施例卷揚機構(gòu)23具有如下優(yōu)點：

A 采用兩套相同卷揚機構(gòu)23含有起升電機1-7.5t、起升電機2-7.5t, 兩組卷揚機構(gòu)23呈180°旋轉(zhuǎn)對稱布置，四個吊鉤同時起升起吊真空吸盤，起升運行平穩(wěn)，沖擊小，不僅對管片吊運提供了安全保障，滿足了施工進度要求，而且有效地提高了管片吊機的使用壽命；

B 兩套卷揚機構(gòu)23定滑輪梁下方安裝有兩個喇叭口插管242，待抓取機構(gòu)6真空吸盤抓取管片牢固后，四個吊鉤組同時起升至上極限位置，此時抓取機構(gòu)6上兩個導桿61插入喇叭口插管242內(nèi)，使抓取機構(gòu)6、管片與卷揚機構(gòu)23形成剛性定位，從而保證運行過程的同步性，起到防搖擺的功能，有效地滿足管片的快速運輸；

C 起升制動電機232、起升減速箱233、制動器等與卷筒組采用L形布置。每組卷揚機構(gòu)23的起升制動電機232、起升減速箱233、制動器采用法蘭盤連接，并且設(shè)置在相應搬運橫梁21的外側(cè)。起升減速箱233與升制動電機232相對于水平面傾斜3°，從而避免與從動小車發(fā)生干涉，便可使卷揚機構(gòu)23長度尺寸如圖5中尺寸L1壓縮至極限，使管片吊機整機運行范圍大大提高，更好地滿足盾構(gòu)機內(nèi)管片運輸施工要求；

D 如圖5所示，搬運橫梁21,其中卷筒軸承座采用半沉式結(jié)構(gòu)形式，即軸承座沉入到卷揚機構(gòu)23橫梁結(jié)構(gòu)內(nèi)，在保證小車架強度、剛度的同時，極大的減小了卷揚機構(gòu)23的凈高尺寸，不僅提高盾構(gòu)機內(nèi)高度方向空間利用率，而且增大起升高度，如附圖8所示，減小C尺寸，使管片吊機在吊運管片時與運輸車上擺放的管片留有足夠的安全空間尺寸H，保證了管片吊機盾構(gòu)機內(nèi)擁有良好的通過性。

如附圖1、7所示，適用于大型盾構(gòu)機的卷揚式管片吊機還包括物料吊運裝置4，用于吊運盾構(gòu)機內(nèi)設(shè)備維護物品，例如潤滑油桶等。采用模塊化設(shè)計，其拆裝方便，可維護性好，作為管片吊機的輔助吊機部分，也是大直徑盾構(gòu)機內(nèi)不可或缺的一部分。物料吊運裝置4包括分別沿著兩條運行軌道1移動的第二從動小車41、兩端部分別通過水平的物料吊連接軸44連接在兩個第二從動小車41之間的物料吊軌道42、能夠移動設(shè)置于物料吊軌道42上的環(huán)鏈葫蘆43，物料吊連接軸44的軸心線與搬運橫梁21的長度方向相空間直。

如附圖1、6所示，管片吊運裝置2在運行軌道1的長度方向上位于物料吊運裝置4與動力小車3之間，物料吊運裝置4與管片吊運裝置2之間、以及管片吊運裝置2與動力小車3之間分別通過能夠在至少兩個相交的平面方向擁有自由度的聯(lián)接裝置5連接。

聯(lián)接裝置5包括位于中間的連桿51、位于連桿51兩端的鉸接頭52，連桿51的端部與鉸接頭52之間通過豎直的第一聯(lián)接軸53轉(zhuǎn)動連接，鉸接頭52上還具有用于轉(zhuǎn)動連接的水平的第二聯(lián)接軸54，第一聯(lián)接軸53的軸心線、第二聯(lián)接軸54的軸心線與搬運橫梁21的長度方向分別空間垂直。此聯(lián)接裝置具有兩個方向的自由度，在管片吊機運行過程中，可滿足上下斜坡及盾構(gòu)機R=900m的轉(zhuǎn)彎半徑。

詳細的：

1、整機結(jié)構(gòu)分為三大部分：動力小車部分、管片吊運裝置部分、物料吊運裝置部分。具有安裝、維護方便，結(jié)構(gòu)美觀，操作簡單等優(yōu)點；

2、動力小車部分：采用SEW品牌KAF標準系列三合一電機驅(qū)動，其防護等級IP55，F(xiàn)級絕緣等級，減速器輸出扭矩經(jīng)過外吃嚙合直齒輪傳動，動力傳至鏈輪軸，通過鏈輪與固定于H型鋼運行軌道下翼緣板上的滾子鏈嚙合，實現(xiàn)水平運動；并通過調(diào)節(jié)可調(diào)車輪組上螺釘，調(diào)節(jié)鏈輪與滾子鏈間距，使小車運行平穩(wěn)；

3、管片吊運裝置部分：由卷揚機構(gòu)23及四套第一從動小車22組成。其中卷揚機構(gòu)23采用兩套相同卷揚機構(gòu)23(含有起升電機1-7.5t、起升電機2-7.5t),呈180°旋轉(zhuǎn)對稱布置。每套機構(gòu)均含有起升制動電機232、起升減速箱、卷筒組、定滑輪梁、導繩器(兩套)、吊鉤組(兩套)；四套第一從動小車22結(jié)構(gòu)相同，具有良好的互換性。

為提高管片吊機通過性，主要采取以下措施：A、起升制動電機232選用SEW品牌KAF標準系列產(chǎn)品，與墻板采用法蘭連接；B、起升減速箱233采用SEW品牌MC系列標準產(chǎn)品，與制動電機采用法蘭連接，通過使用支撐力臂側(cè)掛與小車橫梁兩側(cè)；C、卷筒組軸承座211采用半沉式結(jié)構(gòu)，使小車整體高度大大降低，如附圖8所示，從而減小吊鉤中心與軌道踏面間距尺寸C，加大了管片運輸?shù)陌踩ㄟ^尺寸H。

為使管片吊運平穩(wěn)，主要采取以下措施：A、兩套相同卷揚機構(gòu)23，呈180°旋轉(zhuǎn)對稱布置，卷筒組采用雙聯(lián)卷筒，實現(xiàn)四吊鉤組同時起升、下降；B、卷揚機構(gòu)23定滑輪梁下方設(shè)置喇叭口插管242，真空吸盤抓取管片上升上極限位置時，真空吸盤自帶的兩個導桿61插入喇叭口插管242，起到剛性定位作用，從而避免快速運輸過程中管片搖擺；

c)為適應施工隧道內(nèi)潮濕、經(jīng)常有泥水噴濺、40℃環(huán)境溫度等惡劣環(huán)境因素，主要采取以下措施：A、運行三合一電機采用SEW品牌KAF標準系列產(chǎn)品，其防護等級IP55,F級絕緣等級；B、起升制動電機232采用SEW品牌標準系列電機，其防護等級IP55,F級絕緣等級，帶有超速開關(guān)、編碼器、強冷風機；C、起升高度限制器、載荷限制器均采用防護罩對其進行防護；D、電控接線箱采用防護等級為IP55的電控柜，電纜走線均在密封線槽內(nèi)，過渡段電纜均采用金屬軟管，對電纜起到保護作用。

為滿足管片吊機上下斜坡、盾構(gòu)機最小900米轉(zhuǎn)彎要求，主要采取以下措施：A、將管片吊機分為三大部分，即動力小車驅(qū)動部分、卷揚機構(gòu)起升部分、物料吊運裝置輔助吊機部分，三部分通過聯(lián)接裝置鉸接連接；B、起升制動電機232、起升減速器采用法蘭連接，側(cè)掛與小車架兩側(cè)，降低整機高度，減小整機長度。

本發(fā)明主要分為運行驅(qū)動、起升吊運機構(gòu)、輔助吊機三大部分，具有加工制造成本低，安裝、維護方便，起重量大，起升、下降平穩(wěn)、沖擊小，運行速度快，結(jié)構(gòu)防護等級高，能夠很好地滿足惡劣的隧道施工環(huán)境，達到日進10環(huán)的隧道施工進度要求，從而極大地提高生產(chǎn)效率。滿足大直徑盾構(gòu)機內(nèi)空間狹小、施工環(huán)境惡劣、管片吊運速度快、管片自重大等因素的施工進度要求。因此適用于大型盾構(gòu)機的卷揚式管片吊機應運而生了，面對國外對于大型盾構(gòu)機的技術(shù)壟斷，國人在此方面的技術(shù)創(chuàng)新、突破，擺脫國外技術(shù)制約的重要性不言而喻。

如上，我們完全按照本發(fā)明的宗旨進行了說明，但本發(fā)明并非局限于上述實施例和實施方法。相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的從業(yè)者可在本發(fā)明的技術(shù)思想許可的范圍內(nèi)進行不同的變化及實施。