一種既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開(kāi)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(kāi)槽機(jī)，屬鐵路隧道病害整治用設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。由機(jī)座、安裝在機(jī)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(duì)于伸縮臂擺動(dòng)的切削頭構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)鐵路隧道襯砌鋼拱架安裝槽的全機(jī)械化開(kāi)槽作業(yè)，并能安全避開(kāi)既有鐵路隧道的接觸網(wǎng)和承力索；開(kāi)槽效率高、安全性好。利用病害整治臺(tái)車(chē)可使本開(kāi)槽機(jī)在一個(gè)臺(tái)車(chē)工位完成多條鋼拱架安裝槽開(kāi)槽作業(yè)。
【專利說(shuō)明】一種既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開(kāi)槽機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隧道病害整治施工設(shè)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(kāi)槽設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]在既有鐵路隧道病害整治中，需要在襯砌上開(kāi)槽以鑲嵌鋼拱架進(jìn)行裂損襯砌加固。目前通常的做法是采用人工手持通用開(kāi)槽設(shè)備進(jìn)行開(kāi)槽作業(yè)，機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。特別在進(jìn)行拱頂開(kāi)槽作業(yè)時(shí)，因有接觸網(wǎng)及承力索的影響，施工難度更大，工人隨時(shí)面臨混凝土塊掉落砸傷的危險(xiǎn)，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(chē)的正常運(yùn)行，病害整治作業(yè)一般都是在為運(yùn)營(yíng)線路養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)預(yù)留的有限的“天窗”時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，因此，提高病害整治作業(yè)的效率很有必要。
[0003]日本提出了一種“圓形隧道襯砌內(nèi)壁劣化混凝土切削設(shè)備”(專利號(hào):P2001-98896A)，由可繞隧道軸線旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂帶動(dòng)可自轉(zhuǎn)的刀具進(jìn)行圓形隧道內(nèi)表面劣化混凝土的切削作業(yè)。該設(shè)備由于其機(jī)械臂與自轉(zhuǎn)刀具呈直線安裝，開(kāi)槽作業(yè)時(shí)刀具不能邁過(guò)接觸網(wǎng)及承力索，因而不能完成隧道拱頂部分的開(kāi)槽作業(yè)，即該設(shè)備不可直接應(yīng)用于既有鐵路隧道的襯砌開(kāi)槽作業(yè)。
[0004]可見(jiàn)到的在既有鐵路隧道病害整治中使用的機(jī)械設(shè)備是ZL201210443890.4公開(kāi)的“一種既有鐵路隧道病害整治用隧道拱頂鋼拱架安裝機(jī)”，該安裝機(jī)由安裝在安裝臺(tái)架上的使鋼拱架升降及翻轉(zhuǎn)的機(jī)械臂來(lái)完成鋼拱架邁過(guò)接觸網(wǎng)及承力索的作業(yè)，由相對(duì)于隧道軸線運(yùn)動(dòng)的縱移機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)和上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成鋼拱架的定位。而在既有鐵路隧道中用的全機(jī)械化快速開(kāi)槽作業(yè)的開(kāi)槽設(shè)備尚未見(jiàn)有所報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開(kāi)槽機(jī)，以實(shí)現(xiàn)在有限的“天窗”時(shí)間內(nèi)完成隧道襯砌鋼拱架安裝槽開(kāi)槽作業(yè)，在減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)提高作業(yè)效率及作業(yè)的安全性。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的既有鐵路隧道病害整治用襯砌鋼拱架安裝槽開(kāi)槽機(jī)的構(gòu)成包括機(jī)座、安裝在機(jī)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(jī)座上的伸縮臂外框、套裝在伸縮臂外框內(nèi)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(nèi)框、其缸體底端鉸接在機(jī)座上、活塞桿端鉸接在伸縮臂外框前端的仰俯液壓缸所構(gòu)成，
[0008]2)、所述的切削頭為一個(gè)可相對(duì)于伸縮臂內(nèi)框擺動(dòng)的切削頭，由一個(gè)三角形叉狀切削擺動(dòng)臂、切削刀具、刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、限位滾輪和切削擺動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其中，
[0009]所述的切削擺動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩根對(duì)稱垂直固接在伸縮臂內(nèi)框側(cè)壁上的直角邊支座桿、兩根對(duì)稱布置的其一端鉸接在伸縮臂內(nèi)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(dòng)液壓缸構(gòu)成，
[0010]所述的切削刀具由串聯(lián)安裝在刀具軸上的多個(gè)金剛石鋸片組成，安裝在三角形叉狀切削擺動(dòng)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(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由安裝在三角形叉狀切削擺動(dòng)臂中的液壓馬達(dá)和連接液壓馬達(dá)輸出軸與刀具軸的鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，
[0013]3)、所述的三角形叉狀切削擺動(dòng)臂的后端與斜邊支座桿一同鉸接在伸縮臂內(nèi)框的前端、三角形叉狀切削擺動(dòng)臂的下端鉸接在擺動(dòng)液壓缸的活塞桿端。
[0014]本發(fā)明的工作原理如下:
[0015]工作時(shí)，可通過(guò)本機(jī)的機(jī)座將本開(kāi)槽機(jī)安裝在既有鐵路隧道病害綜合整治臺(tái)車(chē)的縱移機(jī)構(gòu)上使用。在沒(méi)有臺(tái)車(chē)可用的情況下，也可搭建一個(gè)高度合適的桁架平臺(tái)，將本機(jī)安裝在桁架平臺(tái)上使用。臺(tái)車(chē)帶著本機(jī)至使本機(jī)的切削刀具位于欲開(kāi)槽起點(diǎn)附近位置后，啟動(dòng)帶動(dòng)切削刀具的液壓馬達(dá)并操作伸縮液壓缸，由伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)伸縮臂內(nèi)框進(jìn)而帶動(dòng)切削擺動(dòng)臂及切削刀具沿隧道徑向伸出并切入到隧道襯砌中而開(kāi)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(dòng)停止動(dòng)作，完成槽的深度定位。隨后由仰俯液壓缸驅(qū)動(dòng)伸縮臂，使伸縮臂帶著切削頭以本機(jī)的伸縮臂外框的鉸接點(diǎn)為圓心向隧道頂部做圓周切槽作業(yè)，直到仰俯液壓缸運(yùn)動(dòng)至極限位置后停止動(dòng)作。恰當(dāng)設(shè)計(jì)的仰俯液壓缸的運(yùn)動(dòng)行程，使得切削擺動(dòng)臂停止在靠近接觸網(wǎng)及承力索附近位置而不會(huì)與接觸網(wǎng)及承力索接觸。然后啟動(dòng)擺動(dòng)液壓缸，由擺動(dòng)液壓缸驅(qū)動(dòng)切削擺動(dòng)臂，使切削擺動(dòng)臂以其與伸縮臂內(nèi)框前端的鉸接點(diǎn)為圓心向隧道頂部做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)以帶動(dòng)切削刀具繼續(xù)開(kāi)槽，直至擺動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)到設(shè)計(jì)的極限位置，此時(shí)切削刀具正好切削至隧道頂部，從而完成隧道一側(cè)鋼拱架安裝槽的開(kāi)槽作業(yè)后退刀。在開(kāi)槽過(guò)程中，伸縮液壓缸在保壓回路的控制下自動(dòng)伸縮進(jìn)而控制伸縮臂內(nèi)框自動(dòng)伸出或縮回而使限位滾輪始終緊貼隧道襯砌表面，以實(shí)現(xiàn)沿襯砌斷面進(jìn)行固定深度的開(kāi)槽作業(yè)。退刀時(shí)先由擺動(dòng)液壓缸使切削擺動(dòng)臂按原軌跡反轉(zhuǎn)至擺動(dòng)液壓缸初始工位，再由伸縮液壓缸控制伸縮臂內(nèi)框回縮完成退刀。上述過(guò)程可由人工控制，也可采用單片機(jī)等編程控制。退刀完成后，反向安裝本開(kāi)槽機(jī)，即可完成隧道另一側(cè)的開(kāi)槽作業(yè)，從而完成一條鋼拱架安裝槽的開(kāi)槽作業(yè)。利用既有鐵路隧道病害綜合整治臺(tái)車(chē)的縱移機(jī)構(gòu)，可將本開(kāi)槽機(jī)移動(dòng)至下一開(kāi)槽位置繼續(xù)進(jìn)行開(kāi)槽作業(yè)。
[0016]也可以是由伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)伸縮臂內(nèi)框進(jìn)而帶動(dòng)切削擺動(dòng)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(dòng)液壓缸帶動(dòng)切削擺動(dòng)臂進(jìn)行切槽。切削擺動(dòng)臂擺動(dòng)至設(shè)計(jì)位置后，再由仰俯液壓缸驅(qū)動(dòng)伸縮臂完成向隧道頂部的切槽作業(yè)。仰俯液壓缸運(yùn)動(dòng)至極限位置時(shí)，切削刀具位于隧道頂部，切削擺動(dòng)臂停止在靠近接觸網(wǎng)及承力索附近的位置。
[0017]可以在機(jī)座下設(shè)置一個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將機(jī)座做成一個(gè)回轉(zhuǎn)式機(jī)座，利用該回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)本開(kāi)槽機(jī)的原位反轉(zhuǎn)。
[0018]也可以在上述回轉(zhuǎn)式機(jī)座下安裝一個(gè)縱移機(jī)構(gòu)，在沒(méi)有臺(tái)車(chē)可用的情況下，搭建一個(gè)高度合適的桁架平臺(tái)，將本機(jī)安裝在桁架平臺(tái)上使用，以實(shí)現(xiàn)本機(jī)的回轉(zhuǎn)和縱移。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)鐵路隧道襯砌鋼拱架安裝槽的全機(jī)械化開(kāi)槽作業(yè)。并能安全避開(kāi)既有鐵路隧道的接觸網(wǎng)和承力索；開(kāi)槽效率高、且安全性好。利用病害整治臺(tái)車(chē)作為承載平臺(tái)可使開(kāi)槽機(jī)在一個(gè)臺(tái)車(chē)工位完成多條鋼拱架安裝槽開(kāi)槽作業(yè)。
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本開(kāi)槽機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shí)的開(kāi)槽機(jī)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(shí)的開(kāi)槽機(jī)示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0028]參見(jiàn)圖1?7，在本實(shí)施例中，機(jī)座12是一個(gè)可以回轉(zhuǎn)和縱移的機(jī)座，安裝在由蝸桿蝸輪回轉(zhuǎn)支撐裝置11擔(dān)任的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上。蝸桿蝸輪回轉(zhuǎn)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(jī)7構(gòu)成的縱移機(jī)構(gòu)上。圖中10是蝸桿蝸輪回轉(zhuǎn)支撐裝置11的回轉(zhuǎn)電機(jī)。蝸桿蝸輪回轉(zhuǎn)支撐裝置和縱移機(jī)構(gòu)均沿用現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)。伸縮臂由其尾部用鉸軸31鉸接在機(jī)座12上的伸縮臂外框14、套裝在伸縮臂外框14內(nèi)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(nèi)框16、其缸體底端鉸接在機(jī)座12上、活塞桿端通過(guò)一耳座32鉸接在伸縮臂外框14前端的仰俯液壓缸13所構(gòu)成。切削頭由一個(gè)三角形叉狀切削擺動(dòng)臂20、切削刀具25、刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、限位滾輪26和切削擺動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其中，所述的切削擺動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩根對(duì)稱垂直固接在伸縮臂內(nèi)框16側(cè)壁上的直角邊支座桿17、兩根對(duì)稱布置的其一端鉸接在伸縮臂內(nèi)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(diǎn)處的擺動(dòng)液壓缸19構(gòu)成，圖中38為鉸接直角邊支座桿17、斜邊支座桿18和擺動(dòng)液壓缸19的鉸軸。三角形叉狀切削擺動(dòng)臂20的后端與斜邊支座桿18用鉸軸34 —同鉸接在伸縮臂內(nèi)框16的前端、三角形叉狀切削擺動(dòng)臂20的下端用鉸軸35鉸接在擺動(dòng)液壓缸19的活塞桿36端部。安裝在三角形叉狀切削擺動(dòng)臂20前端的切削刀具25由串聯(lián)安裝在刀具軸33上的多個(gè)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(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由安裝在三角形叉狀切削擺動(dòng)臂中的液壓馬達(dá)27和連接液壓馬達(dá)輸出軸與刀具軸的鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。圖中21、23、22分別為鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的大鏈輪、小鏈輪和鏈條。24為鏈條護(hù)罩。
[0029]工作時(shí)先啟動(dòng)液壓馬達(dá)27和伸縮液壓缸9，由伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)伸縮臂內(nèi)框16進(jìn)而帶動(dòng)切削擺動(dòng)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(kāi)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(dòng)停止動(dòng)作，完成切槽的深度定位。隨后由仰俯液壓缸13驅(qū)動(dòng)伸縮臂，使伸縮臂帶著切削頭以本機(jī)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(yè)，直到仰俯液壓缸13運(yùn)動(dòng)至極限位置后停止動(dòng)作。恰當(dāng)設(shè)計(jì)的仰俯液壓缸13的活塞行程，使得切削擺動(dòng)臂20停止在靠近接觸網(wǎng)29及承力索30附近位置而不會(huì)與接觸網(wǎng)及承力索接觸。圖5給出了開(kāi)槽機(jī)在仰俯液壓缸13處于終極工位時(shí)的狀態(tài)示意圖。然后操縱擺動(dòng)液壓缸19，使其活塞桿36伸出，推動(dòng)切削擺動(dòng)臂20以鉸軸34為圓心向隧道頂部做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)并帶著刀具繼續(xù)開(kāi)槽，直至擺動(dòng)液壓缸19運(yùn)動(dòng)到設(shè)計(jì)的極限位置，此時(shí)刀具正好切削至隧道頂部，從而完成隧道一側(cè)鋼拱架安裝槽的開(kāi)槽作業(yè)。圖7給出的是開(kāi)槽機(jī)在切削擺動(dòng)臂20位于終極工位時(shí)的狀態(tài)示意圖。然后使開(kāi)槽機(jī)復(fù)位至如圖1所示的初始狀態(tài)，再由蝸桿蝸輪回轉(zhuǎn)支撐裝置11帶動(dòng)機(jī)座12回轉(zhuǎn)180°后，進(jìn)行隧道另一側(cè)開(kāi)槽作業(yè)，從而完成一條鋼拱架安裝槽的開(kāi)槽作業(yè)。
[0030]完成一條鋼拱架安裝槽開(kāi)槽作業(yè)后，由縱移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)座12移動(dòng)到下一開(kāi)槽位置繼續(xù)進(jìn)行開(kāi)槽作業(yè)。
【權(quán)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(kāi)槽機(jī)，包括機(jī)座、安裝在機(jī)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(jī)座上的伸縮臂外框、套裝在伸縮臂外框內(nèi)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(nèi)框、其缸體底端鉸接在機(jī)座上、活塞桿端鉸接在伸縮臂外框前端的仰俯液壓缸所構(gòu)成， 2)、所述的切削頭為一個(gè)可相對(duì)于伸縮臂內(nèi)框擺動(dòng)的切削頭，由一個(gè)三角形叉狀切削擺動(dòng)臂、切削刀具、刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、限位滾輪和切削擺動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其中， 所述的切削擺動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩根對(duì)稱垂直固接在伸縮臂內(nèi)框側(cè)壁上的直角邊支座桿、兩根對(duì)稱布置的其一端鉸接在伸縮臂內(nèi)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(dòng)液壓缸構(gòu)成， 所述的切削刀具由串聯(lián)安裝在刀具軸上的多個(gè)金剛石鋸片組成，安裝在三角形叉狀切削擺動(dòng)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(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由安裝在三角形叉狀切削擺動(dòng)臂中的液壓馬達(dá)和連接液壓馬達(dá)輸出軸與刀具軸的鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成， 3)、所述的三角形叉狀切削擺動(dòng)臂的后端與斜邊支座桿一同鉸接在伸縮臂內(nèi)框的前端、三角形叉狀切削擺動(dòng)臂的下端鉸接在擺動(dòng)液壓缸的活塞桿端。
2.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)槽機(jī)，其特征是所述的機(jī)座為一個(gè)回轉(zhuǎn)式機(jī)座。
3.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)槽機(jī)，其特征是所述的機(jī)座帶有一個(gè)縱移機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】E21D11/18GK104500107SQ201410766639
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】高菊茹, 張龍, 涂文軒, 袁瑋, 羅建春, 張博, 王耀 申請(qǐng)人:中鐵西南科學(xué)研究院有限公司