一种四维微调桥墩起吊器的制作方法

本发明涉及桥墩、桥台建设技术领域，尤其涉及将桥墩起吊的装置。

背景技术

目前，随着我国经济的快速发展以及城市人口的迅速增长，对于铁路、高速公路等地面交通的需求量急剧上升。一方面，现有的城市交通承载能力不足，同时受到空间的限制，导致在现有的道路之上修建高架桥成为主要选择；另一方面，铁路、高速公路往往需要突破河流、洼地等地形限制，需要大量的桥梁建设。

桥梁建设过程中，对于较高的桥梁，桥墩一般采用堆叠的方式建造。其中桥墩的起吊会占用大量时间。现有桥墩吊装一般采用多台吊车共同起吊桥墩模板，再利用吊车间的协同操作进行模板的校正，最后向模板内灌注混凝土。此种建造方法所需时间长、操作复杂且准确度易受操作人员水平的影响，大大延缓了桥梁建设的进度及质量。

现有的桥墩起吊装置存在以下缺陷：（1）对外部器械依赖较高。例如申请号cn201721135267.7的发明公开的一种桥墩拼接装置，其桥墩由各桥墩预制段拼接而成，节约了桥墩分段堆叠的时间，在一定程度上提高了桥墩吊装的工作效率；申请号cn201210465701.3提供了一种可升降高支架台车，通过专用的吊装台车对桥墩进行升降操作。这些方案的不足之处在于对外部设备的依赖度较高，导致建设成本上升。（2）可调节自由度低。申请号cn201110132396.1提供了一种自提升附着式吊机，在桥墩安装完第一节段之后，利用卷扬机将吊机提升一定的高度，再吊下一节段。该方案只能提供上下一个自由度的调节，安装精度低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种四维微调桥墩起吊器，在桥墩吊装过程中对其进行前后、左右、上下、旋转四个维度的微调，大幅提高桥墩吊装的效率，加快桥梁建设的进度。

本发明的目的是这样实现的：一种四维微调桥墩起吊器，包括由下至上依次设置的机架、左右滑台和前后滑台；在所述机架上连接起吊绳，所述左右滑台的前后两侧在机架上滑动，左右滑台通过横向布置的左右驱动缸与机架连接，在左右滑台上设置纵向布置的前后移动口；所述前后滑台通过纵向布置的前后驱动缸与左右滑台连接；在前后滑台的上方连接竖向布置的举升油缸，在举升油缸的伸缩端连接旋转缸，旋转缸的输出端通过曲柄连接旋轴，旋转轴竖向布置，旋转轴穿过举升油缸、前后滑台和前后移动口后连接吊板，在吊板上设置多个吊孔。

本发明的机架组件通过起吊绳与起重机相连，为整个机构提供稳定的支撑力；前后驱动缸和前后滑台用于驱动起吊器前后微调；左右驱动缸和左右滑台用于驱动起吊器左右微调；举升油缸用于驱动起吊器上下微调；旋转缸用于驱动起吊器旋转角度微调。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）本发明可实现前后、左右、上下、旋转四个自由度的微调；（2）本发明的举升油缸采用穿心油缸，具有较强的承载能力，起吊桥墩可达160吨；（3）本本发明自动化水平高，使得起吊器能够自动完成桥墩的起吊、校正、微调，大大节约人力、物力、财力，提高了桥墩吊装的效率。

本发明的所述左右驱动缸为双出杆油缸，包括左右驱动缸筒、左右驱动活塞杆和左右驱动活塞，所述左右驱动缸筒与左右滑台连接，左右驱动缸筒的两端分别连接左右驱动端盖，所述左右驱动活塞杆的两端分别伸出左右驱动端盖后与机架连接，左右驱动活塞连接在左右驱动活塞杆的中部，并位于左右驱动缸筒内，左右驱动活塞将左右驱动缸筒分隔成两个油腔。左右驱动缸的活塞杆端面与机架内侧表面相接触，在左右驱动缸运动时为其提供反向作用力，推动起吊器左右微调。

本发明的所述前后驱动缸为双出杆油缸，包括前后驱动缸筒、前后驱动活塞杆和前后驱动活塞，所述前后驱动缸筒与前后滑台连接，前后驱动缸筒的两端分别连接前后驱动端盖，所述前后驱动活塞杆的两端分别伸出前后驱动端盖后与左右滑台连接，前后驱动活塞连接在前后驱动活塞杆的中部，并位于前后驱动缸筒内，前后驱动活塞将前后驱动缸筒分隔成两个油腔。

本发明的所述举升油缸为穿心油缸，包括举升缸筒、举升活塞杆、举升后端盖；所述举升后端盖连接在前后滑台上，在举升后端盖上一体设置台阶，举升缸筒的下端连接在举升后端盖的台阶上，举升活塞杆设置在举升缸筒内并且上端伸出举升缸筒，举升缸筒的上端与举升活塞杆的下端设置相互配合的限位凸台；在所述举升后端盖上一体设置导向杆，在举升后端盖、导向杆、举升活塞杆上均设置中心孔，导向杆配合设置在举升活塞杆的中心孔内，所述旋转轴穿置在举升活塞杆的中心孔、导向杆的中心孔、举升后端盖的中心孔内。通过向活塞杆与后端盖之间的内腔进油，推动旋转轴向上移动；回油时活塞杆在重力作用下向下移动，从而实现吊板及桥墩的上下微调。

本发明在所述旋转轴上一体设置径向凸台，径向凸台位于举升活塞杆的上方，在径向凸台与举升活塞杆之间旋转轴上设置球面轴承，保证旋转轴在工作过程中始终保持竖直方向。

本发明的起吊器还包括油箱、油泵、控制阀组，所述油泵连接电机，油泵的进油口与油箱连接，所述控制阀组包括阀块，阀块上设置进油p口、回油t口、前后驱动缸工作a口、前后驱动缸工作b口、左右驱动缸工作a口、左右驱动缸工作b口、旋转缸工作a口、旋转缸工作b口、举升油缸工作a口、举升油缸工作b口；所述油泵的出油口与阀块的进油p口相连，阀块的回油t口与油箱相连；所述前后驱动缸和左右驱动缸均有两台，两台前后驱动缸的工作a口并联后连接阀块的前后驱动缸工作a口，两台前后驱动缸的工作b口并联后连接阀块的前后驱动缸工作b口；两台左右驱动缸的工作a口并联后连接阀块的左右驱动缸工作a口，两台左右驱动缸的工作b口并联后连接阀块的左右驱动缸工作b口；所述旋转缸的工作a口与阀块的旋转缸工作a口相连，旋转缸的工作b口与阀块的旋转缸工作b口相连；所述举升油缸的工作a口与阀块的举升油缸工作a口相连，举升油缸的工作b口与阀块的举升油缸工作b口相连；在所述阀块上连接四组控制组件，每组控制组件均包括电磁换向阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第一单向节流阀和第二单向节流阀，电磁换向阀的进油p口与阀块的进油p口相连，电磁换向阀的回油t口与阀块的回油t口相连，电磁换向阀的工作a口与第一液控单向阀相连，第一液控单向阀与第一单向节流阀相连，电磁换向阀的工作b口与第二液控单向阀相连，第二液控单向阀与第二单向节流阀相连；四组控制组件的第一单向节流阀和第二单向节流阀分别一一对应连接阀块的前后驱动缸工作a口、前后驱动缸工作b口、左右驱动缸工作a口、左右驱动缸工作b口、旋转缸工作a口、旋转缸工作b口、举升油缸工作a口、举升油缸工作b口。在起吊器工作过程中，液压控制系统能够根据机构整体的重心变化情况，实时自动调节起吊器的位姿，以保证机构的重心始终保持在旋转轴的竖直中心线上。电磁换向阀用于控制各驱动油缸的伸缩状态及顺序；单向节流阀用于控制活塞杆伸缩时的速度；液控单向阀用于油路长时间保压，保证活塞杆伸出后机构的稳定性。

本发明的电磁换向阀为六通径电磁换向阀。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1去除起吊绳的剖视图。

图3为左右驱动缸的结构示意图。

图4为前后驱动缸的结构示意图。

图5为举升油缸的结构示意图。

图6为本发明位于左极限的示意图。

图7为本发明位于右极限的示意图。

图8为本发明位于下极限的示意图。

图9为本发明位于上极限的示意图。

图10为本发明位于前极限的示意图。

图11为本发明位于后极限的示意图。

图12为本发明旋转极限的示意图。

图13为本发明旋转极限的示意图。

图14为本发明的液压控制原理图。

具体实施方式

如图1－14所示，四维微调桥墩起吊器，包括由下至上依次设置的机架9、左右滑台10和前后滑台4。在机架9的四个角上分别连接起吊绳1，与起重机相连，为整个机构提供稳定的支撑力。

左右滑台10的前后两侧在机架9上滑动，左右滑台10通过横向布置的左右驱动缸6与机架9连接，在左右滑台10上设置纵向布置的前后移动口11。左右驱动缸6为双出杆油缸，包括左右驱动缸筒6-1、左右驱动活塞杆6-3和左右驱动活塞6-2，左右驱动缸筒6-1与左右滑台10连接，左右驱动缸筒6-1的两端分别连接左右驱动端盖6-4，左右驱动活塞杆6-3的两端分别伸出左右驱动端盖6-4后与机架9连接，左右驱动活塞6-2连接在左右驱动活塞杆6-3的中部，并位于左右驱动缸筒6-1内，左右驱动活塞6-2将左右驱动缸筒6-1分隔成两个油腔。

前后滑台4通过纵向布置的前后驱动缸5与左右滑台10连接。前后驱动缸5为双出杆油缸，包括前后驱动缸筒5-1、前后驱动活塞杆5-3和前后驱动活塞5-2，前后驱动缸筒5-1与前后滑台4连接，前后驱动缸筒5-1的两端分别连接前后驱动端盖5-4，前后驱动活塞杆5-3的两端分别伸出前后驱动端盖5-4后与左右滑台10连接，前后驱动活塞5-2连接在前后驱动活塞杆5-3的中部，并位于前后驱动缸筒5-1内，前后驱动活塞5-2将前后驱动缸筒5-1分隔成两个油腔。

在前后滑台4的上方连接竖向布置的举升油缸3，在举升油缸3的伸缩端连接旋转缸13，旋转缸13的输出端通过曲柄12连接旋轴2，旋转轴2竖向布置，旋转轴2穿过举升油缸3、前后滑台4和前后移动口11后连接吊板7，在吊板7上设置多个吊孔8。

举升油缸3为穿心油缸，包括举升缸筒3-1、举升活塞杆3-2、举升后端盖3-3。举升后端盖3-3连接在前后滑台4上，在举升后端盖3-3上一体设置台阶3-5，举升缸筒3-1的下端连接在举升后端盖3-3的台阶3-5上，举升活塞杆3-2设置在举升缸筒3-1内并且上端伸出举升缸筒3-1，举升缸筒3-1的上端与举升活塞杆3-2的下端设置相互配合的限位凸台3-6。在举升后端盖3-3上一体设置导向杆3-4，在举升后端盖3-3、导向杆3-4、举升活塞杆3-2上均设置中心孔，导向杆3-4配合设置在举升活塞杆3-2的中心孔内，旋转轴2穿置在举升活塞杆3-2的中心孔、导向杆3-4的中心孔、举升后端盖3-3的中心孔内。在旋转轴2上一体设置径向凸台14，径向凸台14位于举升活塞杆3-2的上方，在径向凸台14与举升活塞杆3-2之间旋转轴2上设置球面轴承15。

起吊器还包括液压控制系统，液压控制系统主要包括油箱16、叶片泵17、控制阀组19。叶片泵17连接电机18，叶片泵17的进油口与油箱16连接，控制阀19组包括阀块20，阀块20上设置进油p口、回油t口、前后驱动缸工作a口、前后驱动缸工作b口、左右驱动缸工作a口、左右驱动缸工作b口、旋转缸工作a口、旋转缸工作b口、举升油缸工作a口、举升油缸工作b口。叶片泵17的出油口与阀块20的进油p口相连，阀块20的回油t口与油箱16相连。前后驱动缸5和左右驱动缸6均有两台，两台前后驱动缸5的工作a口并联后连接阀块20的前后驱动缸工作a口，两台前后驱动缸5的工作b口并联后连接阀块20的前后驱动缸工作b口。两台左右驱动缸6的工作a口并联后连接阀块20的左右驱动缸工作a口，两台左右驱动缸6的工作b口并联后连接阀块20的左右驱动缸工作b口。旋转缸13的工作a口与阀块20的旋转缸工作a口相连，旋转缸13的工作b口与阀块20的旋转缸工作b口相连。举升油缸3的工作a口与阀块20的举升油缸工作a口相连，举升油缸3的工作b口与阀块20的举升油缸工作b口相连。在阀块20上连接四组控制组件21，每组控制组件21均包括六通径的电磁换向阀22、第一液控单向阀23、第二液控单向阀24、第一单向节流阀25和第二单向节流阀26，电磁换向阀22的进油p口与阀块20的进油p口相连，电磁换向阀22的回油t口与阀块20的回油t口相连，电磁换向阀22的工作a口与第一液控单向阀23相连，第一液控单向阀23与第一单向节流阀25相连，电磁换向阀22的工作b口与第二液控单向阀24相连，第二液控单向阀24与第二单向节流阀26相连。四组控制组件21的第一单向节流阀25和第二单向节流阀26分别一一对应连接阀块20的前后驱动缸工作a口、前后驱动缸工作b口、左右驱动缸工作a口、左右驱动缸工作b口、旋转缸工作a口、旋转缸工作b口、举升油缸工作a口、举升油缸工作b口。

起吊器整体工作流程：

步骤1、起吊器吊板与桥墩连接，在起重机的牵引下到达指定位置；

步骤2、开启泵源；

步骤3、液压控制系统根据需要调节的自由度，打开控制阀组中对应的电磁换向阀，油缸进油，单向节流阀控制进油的速度，对桥墩位姿进行微调。

步骤4、液压控制系统根据安装在旋转轴上的角位移传感器，对起吊器进一步调整，保证起吊器重心在旋转轴中心线上，以使桥墩保持水平；

步骤5、调节完毕后，开启液控单向阀保压，保证起吊器的稳定性。

结合图1，一种四维微调桥墩起吊器，其旋转油缸为一个单出杆油缸，通过双耳座、固定座、曲柄与旋转轴固连在一起，通过曲柄将油缸的直线往复运动转化为旋转轴的旋转角度。其工作流程如下：步骤1、旋转油缸油腔内进油，活塞杆伸出，通过曲柄驱动旋转轴逆时针转动；步骤2、旋转油缸油腔内回油，活塞杆缩回，通过曲柄驱动旋转轴顺时针转动。

结合图3和图4，一种四维微调桥墩起吊器，其左右驱动缸与前后驱动缸为一组双出杆油缸：

左右驱动缸与左右滑台固连，活塞杆端面与机架内表面相接触，当左右驱动缸进油时，活塞杆在机架的限制下保持不动，缸筒在油液的作用下左右移动，带动左右滑台在左右方向上微调。

前后驱动缸与前后滑台固连，活塞杆端面与左右滑台内表面相接触，当前后驱动缸进油时，活塞杆在左右滑台的限制下保持不动，缸筒在油液的作用下前后移动，带动前后滑台在前后方向上微调。

结合图2和图5，一种四维微调桥墩起吊器，其举升油缸为一个穿心油缸，活塞杆端面通过球面轴承与旋转轴连接，旋转轴底部连接吊板，后端盖固定在前后滑台上，功能实现过程如下：步骤1、向举升油缸的油腔内进油，活塞杆伸出，推动旋转轴向上移动；步骤2、油腔回油，活塞杆在重力作用下下降，带动旋转轴向下移动。

结合图6－13，一种四维微调桥墩起吊器，

其左右极限位为左右驱动油缸活塞与两侧端面接触的位置，行程为1300mm；

其前后极限位为前后驱动油缸活塞与两侧端面接触的位置，行程为1040mm；

其上下极限位为举升油缸活塞杆与两侧端面接触的位置，行程为200mm；

其旋转极限位为旋转油缸活塞杆与两侧端面接触的位置，旋转角度为-5°~+5°。

综上所述，本发明提供了一种四维微调桥墩起吊器，能够对最大160t的桥墩进行前后、左右、上下、旋转四个自由度的微调，集成的液压控制系统使其能够自动完成桥墩的起吊、校正、微调，大大节约人力、物力、财力，提高了桥墩吊装的效率大幅提高桥墩吊装的效率，加快桥梁建设的进度。