一种自动铺管车的制作方法

本发明涉及一种自动铺管车。

背景技术：

随着国民经济的飞速发展，全国各地修建的公路、铁路立交工程逐日增多。道路的排水设设计是市政道路施工的重要环节和要素，排水设计不合理，极易造成严重的积水。城市雨水收集管道施工,不仅考虑到施工的工程质量还要考虑施工进度，如何在保证施工的工程质量的情况下，提高施工进度，一直是本领域技术人员的需要解决方向之一，现有的道路雨水管道施工过程中，下管和接口的操作如下：采用吊车配合人工下管。用吊车下管时，应根据沟槽宽度深度、土质等环境情况，确定吊车距槽边的距离，管材存放、行车路线等。松软地面还需用方木铺垫进行加固，以确保停放平衡。下管后需要找正拨直，在撬杠下垫以木板，不可直插在混凝土基础上，待两窨井间全部管子下完，检查坡度无误后即可接口。上述施工过程存在的问题是：操作过程中，需要多个工人下沟槽协助吊车下管作业，不仅存在安全隐患，而且效率低，并且管节容易与槽下的管道相互碰撞，造成管道破损。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种安全性较好、施工效率较高的自动铺管车。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

自动铺管车，包括行驶装置、车架、管道吊装装置、定位铺管装置以及自动砂浆封口装置，所述定位铺管装置包括定位行车、装置支架、液压支撑脚、后置定位机构和前置定位机构，装置支架的两侧固定有液压支撑脚，所述装置支架通过定位吊绳连接至定位行车，装置支架上具有用于从上而下罩在管道主体上的后置定位空间，所述后置定位机构包括后置左侧管、后置右侧管、后置中侧管以及后置推送机构，后置左侧管、后置右侧管、后置中侧管均转动安装在后置定位空间内，后置左侧管的轴线和后置中侧管的轴线之间呈40°～50°的夹角，后置右侧管的轴线和后置中侧管的轴线之间呈40°～50°的夹角，后置左侧管、后置右侧管分别位于后置中侧管的左右两侧，装置支架上固定有用于感测管道主体外壁位置的管道限位开关，当装置支架自上而下放下后，后置左侧管、后置右侧管、后置中侧管的外壁抵在后置定位空间内的管道主体的管壁，实现装置支架和后置的管道主体的定位，装置支架上具有用于承接下落的管道主体的前置定位空间，前置定位空间的两侧均固定有倾斜设置的导向板，所述后置定位机构包括前置左侧管、前置右侧管、前置推送机构、用于展开前置左侧管的左侧管驱动机构、用于展开前置右侧管的右侧管驱动机构，所述左侧管驱动机构、右侧管驱动机构均包括第一铰接座、第二铰接座、侧管支撑杆以及侧管液压缸，第一铰接座铰接在装置支架上，第二铰接座铰接在侧管支撑杆的一端，所述侧管支撑杆的另一端铰接在侧管液压缸的伸缩杆上，左侧管驱动机构的第一铰接座、第二铰接座分别和前置左侧管的两端的转动连接，右侧管驱动机构的第一铰接座、第二铰接座分别和前置右侧管的两端的转动连接，下落的管道主体落入前置定位空间内后，前置定位空间内的管道主体的管壁支撑在前置左侧管、前置右侧管的外壁上，实现下落的管道主体和装置支架的定位，此时后置定位空间内的管道主体和前置定位空间内的管道主体处于共轴位置，从而实现对落下的管道主体可以对准需要对接的管道承接口。本发明自动铺管车可以基于前一管道，对后安装的管道提供定位基准，从而实现快速的定位，方便快速对接，提高了操作效率，并且下管过程中，避免了通过人工在撬杠下垫以木板，并进行找正拨直的动作，避免了安全隐患，由于前置定位空间提供了导向的通道，同时避免了管节槽下的管道相互碰撞，造成管道破损的情况；后置定位空间不仅可以实现前置定位空间的定位，而且在管道下落至前置定位空间的过程中，可以有效对后置定位空间内的管道进行限位，防止在对接过程中，后置定位空间内的管道发生偏移。自动砂浆封口装置包括定位导管、移动导管、砂浆输送机构、圆弧形齿条、齿轮、导管支板驱动马达以及两个砂浆封口组件，砂浆封口组件包括导管连接杆、导管支板、导管延伸杆、压紧杆、压簧以及封口器，所述定位导管和移动导管以及导管支板的截面呈半圆弧形，所述定位导管固定在装置支架上，所述移动导管滑动设置在定位导管内，定位导管的内侧开设有导管开槽，导管连接杆的一端穿过导管开槽并固定移动导管的端部，所述导管连接杆的另一端固定导管支板，导管延伸杆的一端固定在封口器驱动马达的输出轴上，封口器驱动马达的基座固定在导管支板上，圆弧形齿条固定在导管支板上，导管支板驱动马达的基座固定在装置支架上，所述导管支板驱动马达的驱动轴固定齿轮，齿轮啮合圆弧形齿条，压紧杆滑动安装在导管延伸杆的另一端，压紧杆的端部固定封口器，压紧杆上套设有用于向斜后方顶住压紧杆的压簧，封口器包括金属盒体和橡胶伸缩筒，橡胶伸缩筒的一端固定在金属盒体的一端，橡胶伸缩筒具有波纹状的筒壁，金属盒体以及橡胶伸缩筒均具有用于通过砂浆的砂浆通道，所述砂浆输送机构包括砂浆存储斗、输送筒、输送螺杆、螺杆驱动电机，所述砂浆存储斗的出口连接输送筒的进口，输送螺杆转动安装在输送筒内，输送螺杆连接螺杆驱动电机的输出轴，所述输送筒的出口通过柔性输送管道连接至金属盒体的砂浆通道。采用这种结构，解决了管道接口下方由于空间有限，人工操作涂砂浆不便的困难，可以实现对管道的接口处的自动化密封，提高了操作效率。

作为优选，所述管道吊装装置包括用于对管道进行抓取的自动抓取机构、用于竖直以及水平移动自动抓取机构的吊装行车，所述自动抓取机构包括支撑杆以及两个抓取组件，抓取组件包括滑动杆、卡爪、连接板、抓取液压缸以及卸载液压缸，支撑杆上开设有滑动孔，滑动杆的一端滑动安装在滑动孔内，连接板固定滑动杆的一端、卡爪、抓取液压缸的伸缩杆以及卸载液压缸的缸体，所述抓取液压缸的缸体固定在支撑杆上，所述卸载液压缸的伸缩杆位于卡爪和支撑杆之间，所述自动抓取机构通过抓取吊绳连接至吊装行车，所述抓取吊绳的两端固定在支撑杆的两端，所述抓取吊绳的中部固定在吊装行车上。

作为优选，前置推送机构和后置推送机构均包括横向推杆以及两个推送液压油缸，两个推送液压油缸的缸体固定在装置支架上，两个推送液压油缸的伸缩杆分别固定横向推杆的两端。

作为优选，所述液压支撑脚的底部开设有支撑脚凹槽，支撑脚凹槽内固定有用于接触地面的触底限位开关。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明自动铺管车可以基于前一管道，对后安装的管道提供定位基准，从而实现快速的定位，方便快速对接，提高了操作效率，并且下管过程中，避免了通过人工在撬杠下垫以木板，并进行找正拨直的动作，避免了安全隐患，由于前置定位空间提供了导向的通道，同时避免了管节槽下的管道相互碰撞，造成管道破损的情况；后置定位空间不仅可以实现前置定位空间的定位，而且在管道下落至前置定位空间的过程中，可以有效对后置定位空间内的管道进行限位，防止在对接过程中，后置定位空间内的管道发生偏移。

附图说明

图1是本发明实施例自动铺管车的使用状态结构示意图。

图2是本发明实施例定位铺管装置的使用状态结构示意图。

图3是本发明实施例后置定位机构的使用状态结构示意图。

图4是本发明实施例前置定位机构的使用状态结构示意图。

图5是本发明实施例自动砂浆封口装置的使用状态结构示意图。

图6是本发明实施例封口器的安装结构示意图。

图7是本发明实施例自动抓取机构的使用状态结构示意图。

图中编号如下：行驶装置1，车架2，管道吊装装置3，定位铺管装置4，底盘11，履带12，驱动轮13，张紧轮14，支撑轮15，行驶空间16，自动抓取机构31，吊装行车32，支撑杆311，抓取组件312，滑动杆3121，卡爪3122，连接板3123，抓取液压缸3124，卸载液压缸3125，抓取吊绳33，定位行车41，装置支架42，液压支撑脚43，前置定位机构45，支撑脚凹槽431，触底限位开关432，后置定位空间441，后置左侧管442，后置右侧管443，后置中侧管444，管道限位开关445，激光灯446，前置定位空间451，导向板452，前置左侧管453，前置右侧管454，左侧管驱动机构455，右侧管驱动机构456，第一铰接座4571，第二铰接座4572，侧管支撑杆4573，侧管液压缸4574，前置推送机构461，后置推送机构462，横向推杆471，推送液压油缸472，自动砂浆封口装置48，定位导管481，移动导管482，砂浆输送机构483，圆弧形齿条484，齿轮485，导管支板驱动马达486，砂浆封口组件487，导管连接杆4871，导管支板4872，导管延伸杆4873，压紧杆4874，压簧4875，导管开槽4811，金属盒体48761，橡胶伸缩筒48762，砂浆存储斗4831，输送筒4832，螺杆驱动电机4833，柔性输送管道4834，封口器驱动马达488，管道5

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1-图7，本实施例自动铺管车，包括行驶装置、车架、管道吊装装置和定位铺管装置，所述行驶装置1包括履带12驱动机构以及底盘11，履带12驱动机构包括履带12、驱动轮13、张紧轮14、支撑轮15以及液压驱动马达，两个履带12驱动机构之间具有容纳管道的行驶空间16，行驶空间16具备何时的宽度和高度，使得自动铺管车行驶过程中，不会和管道造成干涉，所述驱动轮13、张紧轮14、支撑轮15转动安装在底盘11上，所述驱动轮13、张紧轮14、支撑轮15抵在履带12的内侧，所述液压驱动马达连接驱动轮13。

所述管道吊装装置3包括用于对管道5进行抓取的自动抓取机构31、用于竖直以及水平移动自动抓取机构31的吊装行车32，所述自动抓取机构31包括支撑杆311以及两个抓取组件312，抓取组件312包括滑动杆3121、卡爪3122、连接板3123、抓取液压缸3124以及卸载液压缸3125，支撑杆311上开设有滑动孔，滑动杆3121的一端滑动安装在滑动孔内，连接板3123固定滑动杆3121的一端、卡爪3122、抓取液压缸3124的伸缩杆以及卸载液压缸3125的缸体，所述抓取液压缸3124的缸体固定在支撑杆311上，所述卸载液压缸3125的伸缩杆位于卡爪3122和支撑杆311之间，所述自动抓取机构31通过抓取吊绳33连接至吊装行车32，所述抓取吊绳33的两端固定在支撑杆311的两端，所述抓取吊绳33的中部固定在吊装行车32上，所述吊装行车32固定在车架2上。自动抓取机构31可以快速有效对管道进行抓取固定，并且可以在吊装完成后，实现快速自动化卸载，避免了人工在沟槽底部进行卸载造成的安全隐患，通过抓取吊绳33的连接结构较为合理，有利于保持吊装过程中的平衡。吊装行车32用于驱动自动抓取机构31前后左右上下移动。

所述定位铺管装置4包括定位行车41、装置支架42、液压支撑脚43、后置定位机构和前置定位机构45，装置支架42的两侧固定有液压支撑脚43，所述装置支架42通过定位吊绳连接至定位行车41，定位行车41用于驱动装置支架42前后左右上下移动，装置支架42上固定有用于向下投射激光线束的激光灯446。激光灯446可以向下发射激光线束，激光线束打在管道上，可以有利于给操作者参考装置支架42和管道的相对位置。

所述液压支撑脚43的底部开设有支撑脚凹槽431，支撑脚凹槽431内固定有用于接触地面的触底限位开关432。

装置支架42上具有用于从上而下罩在管道主体上的后置定位空间441，所述后置定位机构包括后置左侧管442、后置右侧管443、后置中侧管444以及后置推送机构462，后置左侧管442、后置右侧管443、后置中侧管444均转动安装在后置定位空间441内，后置左侧管442的轴线和后置中侧管444的轴线之间呈40°～50°的夹角，后置右侧管443的轴线和后置中侧管444的轴线之间呈40°～50°的夹角，后置左侧管442、后置右侧管443分别位于后置中侧管444的左右两侧，装置支架42上固定有用于感测管道主体外壁位置的管道限位开关445。由于管道主体为圆管形结构，因而左侧管、后置右侧管443、后置中侧管444的外壁抵在管道主体的外壁上，管道主体的轴线距离左侧管、后置右侧管443、后置中侧管444的距离为管道主体的半径，因而确定了管道主体的轴线和装置支架42相对位置。后置左侧管442、后置右侧管443、后置中侧管444采用转动安装也便于实现装置支架42沿管道主体的轴线进行滑动。

当装置支架42自上而下放下后，后置左侧管、后置右侧管443、后置中侧管444的外壁抵在后置定位空间441内的管道主体的管壁，实现装置支架42和后置的管道主体的定位。

装置支架42上具有用于承接下落的管道主体的前置定位空间451，前置定位空间451的两侧均固定有倾斜设置的导向板452，所述后置定位机构包括前置左侧管453、前置右侧管454、前置推送机构461、用于展开前置左侧管453的左侧管驱动机构455、用于展开前置右侧管454的右侧管驱动机构456，所述左侧管驱动机构455、右侧管驱动机构456均包括第一铰接座4571、第二铰接座4572、侧管支撑杆4573以及侧管液压缸4574，第一铰接座4571铰接在装置支架42上，第二铰接座4572铰接在侧管支撑杆4573的一端，所述侧管支撑杆4573的另一端铰接在侧管液压缸4574的伸缩杆上，左侧管驱动机构455的第一铰接座4571、第二铰接座4572分别和前置左侧管453的两端的转动连接，右侧管驱动机构456的第一铰接座4571、第二铰接座4572分别和前置右侧管454的两端的转动连接。管道支撑在前置左侧管453、前置右侧管454上时，由于管道的轴线距离前置左侧管453、前置右侧管454的距离为管道的半径，因而实现了管道的轴线和装置支架42的定位，即实现了待安装管道的轴线和已安装管道的轴线实现共线定位，前置左侧管453、前置右侧管454可以实现分别绕自身轴线转动，因而便于管道可以实现绕管道的轴线滑动，

下落的管道主体落入前置定位空间451内后，前置定位空间451内的管道主体的管壁支撑在前置左侧管453、前置右侧管454的外壁上，实现下落的管道主体和装置支架42的定位，此时后置定位空间441内的管道主体和前置定位空间451内的管道主体处于共轴位置，从而实现对落下的管道主体可以对准需要对接的管道承接口。

前置推送机构461和后置推送机构462均包括横向推杆471以及两个推送液压油缸472，两个推送液压油缸472的缸体固定在装置支架42上，两个推送液压油缸472的伸缩杆分别固定横向推杆471的两端。

装置支架42上固定有自动砂浆封口装置48，自动砂浆封口装置48包括定位导管481、移动导管482、砂浆输送机构483、圆弧形齿条484、齿轮485、导管支板驱动马达486以及两个砂浆封口组件487，砂浆封口组件487包括导管连接杆4871、导管支板4872、导管延伸杆4873、压紧杆4874、压簧4875以及封口器，所述定位导管481和移动导管482以及导管支板4872的截面呈半圆弧形，所述定位导管481固定在装置支架42上，所述移动导管482滑动设置在定位导管481内，定位导管481的内侧开设有导管开槽4811，导管连接杆4871的一端穿过导管开槽4811并固定移动导管482的端部，所述导管连接杆4871的另一端固定导管支板4872，导管延伸杆4873的一端固定在封口器驱动马达488的输出轴上，封口器驱动马达488的基座固定在导管支板4872上，圆弧形齿条484固定在导管支板4872上，导管支板驱动马达486的基座固定在装置支架42上，所述导管支板驱动马达486的驱动轴固定齿轮485，齿轮485啮合圆弧形齿条484，压紧杆4874滑动安装在导管延伸杆4873的另一端，压紧杆4874的端部固定封口器，压紧杆4874上套设有用于向斜后方顶住压紧杆4874的压簧4875，封口器包括金属盒体48761和橡胶伸缩筒48762，橡胶伸缩筒48762的一端固定在金属盒体48761的一端，橡胶伸缩筒48762具有波纹状的筒壁，金属盒体48761以及橡胶伸缩筒48762均具有用于通过砂浆的砂浆通道，所述砂浆输送机构483包括砂浆存储斗4831、输送筒4832、输送螺杆、螺杆驱动电机4833，所述砂浆存储斗4831的出口连接输送筒4832的进口，输送螺杆转动安装在输送筒4832内，输送螺杆连接螺杆驱动电机4833的输出轴，所述输送筒4832的出口通过柔性输送管道4834连接至金属盒体48761的砂浆通道。

本实施还相应提供一种道路雨水管道的施工方法，包括以下实施步骤：

步骤1.根据施工管道坡度以及当地的地形，进行沟槽开挖前的测量；

步骤2.根据现况管线的分布和实际地质情况进行沟槽开挖，沟槽开挖采用机械开挖至设计基底标高以上0.2米时，改用人工开挖至设计标高，沟槽的底宽应比管道构筑物横断面最宽处侧加宽0.5米，以保证基础施工和管道安装有必要的操作空间；

步骤3.沟槽底部铺筑混凝土基础垫层，铺筑前，对沟槽底部应事先按设计标高和轴线校正，并应清除淤泥和杂物，混凝土基础垫层不得高于设计高程，低于设计高程不得超过l0mm；

步骤4.采用自动铺管车进行下管和对接操作，并对管接口采用水泥砂浆密封，下管由两个检查井间的一端开始，管道应慢慢下落到混凝土基础垫层上，防止下管绳索折断或突然冲击砸坏管基，下管前的准备工作，检查管材、接口材料的质量，所用管材必须有产品合格证及检验报告，管子内、外表面应光洁平整，无蜂窝、坍落、露筋、空鼓，管材有破裂、接口缺肉、缺边等缺陷不允许使用，钢筋混凝土管外表面不允许有裂缝；管内壁裂缝宽度不得超过0.05mm；

步骤5.进行闭水试验；

步骤6.进行回填操作，管顶以上用30cm沙回填实，沟槽其余部分用土过筛并每填20cm夯实，待沟槽填平后结束，雨后填土要测定土壤含水量，如超过规定不可回填，槽内有水则须排除后，符合规定方可回填。

自动铺管车操作步骤4包括如下操作过程：

1)将自动铺管车通过大型起吊机吊入沟槽内，且使得接入后侧检查井的第一节管道位于自动铺管车的两个履带12驱动机构之间。

2)自动铺管车行驶至适应位置，定位行车41控制定位铺管装置4前后左右移动，使得定位铺管装置4上的激光灯446发出的光线向下投射在第一节管道的承接口靠后适当位置(10cm-40cm左右)。

3)定位行车41控制定位铺管装置4下降，使得后置定位空间441罩在第一节管道上，当管道限位开关445接触到第一节管道主体的外壁后，位铺管装置停止下降，此时解除对定位铺管装置4的前后方向的牵引，使得定位铺管装置4具有前后移动的自由度。

4)后置推送机构462的横向推杆471位于第一节管道承接口的正前方，在后置推送机构462的推送液压油缸472的驱动下，横向推杆471运动一段距离后，抵在第一节管道承接口的端面上，在横向推杆471的推动下，定位铺管装置4向前移动，直至横向推杆471运动到推送液压油缸472的行程终点。

5)装置支架42两侧的液压支撑脚43伸出直至触底限位开关432碰触到沟槽底面，定位铺管装置4被牢固地支撑在沟槽底面上。

6)管道吊装装置3的吊装行车32控制自动抓取机构31前后左右移动，使得自动抓取机构31移动至地面上被预先摆好的管道位置，人工将支撑杆311挪到管道上方，此后两个抓取组件312在抓取液压缸3124的作用下，相向运动，使得卡爪3122卡入管道内，实现对管道的抓取，此时两个卸载液压缸3125的伸缩杆分别抵在管道的两端面上。

7)在吊装行车32控制自动抓取机构31上的管道移动至沟槽上方，并使得管道主体下落至前置定位空间451内，管道主体的外壁支撑在前置左侧管453、前置右侧管454上，此时使得抓取液压缸3124的出油口和进油口处于通路状态，同时卸载液压缸3125的伸缩杆伸出，使得卡爪3122被推出管道内，从而完成自动抓取机构31脱离管道，此时前置推送机构461的横向推杆471位于刚落下的管道承接口的正前方。

8)在前置推送机构461的推送液压油缸472的驱动下，横向推杆471运动一段距离后，抵在刚落下的管道主体的端面上，在横向推杆471的推动下，刚落下的管道被向后推进，直至横向推杆471运动到推送液压油缸472的行程终点，此时刚落下的管道主体和第一节的管道承接口完成对接。

9)在封口器驱动马达488的作用下，导管延伸杆4873转动，封口器抵在两个管道的接口处，在螺杆驱动电机4833的作用下，输送螺杆转动，从而将砂浆经由柔性输送管道4834推入砂浆通道，导管支板驱动马达486的作用下，圆弧形齿条484正反转50°(即顺时针转动50°，再逆时针转动50°)，使得封口器正反转50°(即顺时针转动50°，再逆时针转动50°)，从而通过两个封口器挤出的砂浆可以涂满整个接口处，此后封口器在不挤砂浆的情况下，再正反转50°(即顺时针转动50°，再逆时针转动50°)，使得接口处的砂浆覆盖更加均匀。

10)前置左侧管453、前置右侧管454在侧管液压缸4574的作用下向外侧折叠，避免前置左侧管453、前置右侧管454运动过程中与管道的外壁产生干涉，定位行车41吊起定位铺管装置4至初始设定位置，装置支架42两侧的液压支撑脚43升起，

11)循环执行步骤1至10步骤，直至管道的前端和前侧的检查井之间的距离在小于管道长度的范围内，此时采用人工砖砌管道实现最前端的管道和前侧的检查井的连接。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。