专利名称：电动爬架倒模设备及其同步爬升控制方法
技术领域：
本发明涉及一种超高混凝土结构施工方法及其设备，特别是一种机械电动爬升设备。电动爬架倒模设备。
背景技术：
在常规的高层建筑施工过程中，一般采用钢管式脚手架作操作架、塔式起重机和施工升降机等作垂直运输工具来完成施工任务。而在200米以上超高建筑施工中，就无法采用上述方法来完成。传统技术存在如下缺点1、脚手架的搭设超过了脚手架的设计高度且脚手架的投入太大，2、塔式起重机的附墙安装无法实现，须考虑烟囱筒身的整体稳定性，3、施工成本较高，不利于安全生产，实现起来对项目成本构成浪费且存在安全隐患，4、采用普通的施工升降机无法解决钢筋和混凝土的垂直运输问题。
5、多台电机同时启动，因每分钟转数误差而导致各榀操作架不同步向上爬升，相互高差超过一定范围将对钢结构造成严重变形甚至破坏结构。
6、以往的爬架设备的滑道双侧容易变形，滑道中滚轮的轴向力无法消除并可能造成轴向间严重挤压。
7、以往的爬升设备20台电机同时启动无同步控制方法。
发明内容本发明的目的是提供一种电动爬架倒模设备及其同步爬升控制方法，要解决超高筒形建筑物安全提升、倒模施工的问题；并解决多套操作架不能同步爬升的问题。
本发明的技术方案这种电动爬架倒模设备，包括附着在混凝土筒壁内外的一圈操作架和连接在混凝土筒心部的升降机和随升平台，其特征在于随升平台上水平连接一圈辐射梁，辐射梁与操作架固定连接，每段操作架主要包括内操作架、外操作架和爬升架，外操作架上有垂直的滑道，爬升架上设有与上述滑道配合连接的滑块，外操作架与爬升架相互嵌镶滑动连接；在每节混凝土筒壁上预留锚固洞，锚固洞内穿有锚固件，锚固件与爬升靴连接，爬升靴与爬升架上铰接的挂钩配合连接；每段爬升架上安装爬升驱动电机，每个爬升驱动电机与减速机连接，减速机输出轴连接提升螺杆，提升螺杆和螺帽之间连接操作架，外操作架上安有撞块，该撞块与爬升架上的行程限位器相配合。
上述螺杆上螺纹是梯形螺纹。
上述螺杆直径为Φ59-80mm。
上述螺母螺纹的螺旋升角γ为3-4度。
上述随升平台主要包括中心鼓圈、栏杆和斜拉杆。
上述电动爬架倒模设备的施工方法，其特征在于施工步骤为通过锚固件固定在已有一定强度的混凝土筒壁上预留洞作爬升锚固，当爬升架相对于外操作架处在高位时，爬升架的挂钩与筒壁上的四组爬升靴作锚固点，启动爬升驱动电机，即可将外操作架并托起二十条辐射梁，将操作架提升一个新的标准施工层，随升平台和内操作架也上升到一个新的高度，此时，爬升架相对处于低位如图1状态，爬升过程采用电动同步控制，外操作架与混凝土筒壁间的爬升靴锚固；爬升驱动电机反转，将爬升架顶高到新的高度锚固，进入下一个循环的准备状态，如此，相互依靠，相互提升，循环往复，直至整个体系提升至混凝土筒壁设计高度，以至爬升高度不限。
上述电动爬架倒模设备的同步爬升控制电路，其特征在于主回路电源断路器QM1串联总接触器K1、串联上升接触器K2，K2与下降接触器K3并联互锁，各电机断路器QM2-21、各电机接触器K4-23与各爬升驱动电动机串联，从主线路U2 V2W2下并联各爬升驱动电动机；总箱控制回路总启动，总停开关SB1串联总启开关SB2、串联总接触器K1线圈触点并自锁；上升，上升按钮SB3串联互锁K3、串联上升接触器K2并自锁；下降，下降按钮SB4串联互锁上升接触器K2、串联下降接触器K3并自锁；各分箱控制回路转换开关SB4-23上第1触点串联行程限位开关SXK1-20、串联各电机接触器K4-23，第1触点、第2触点、第3触点并联。
上述电动爬架倒模设备的同步爬升控制方法，其特征在于1)、总启动总停SB1复位，合上断路器QM1，启动开关SB2，接触器K1吸合接通并闭合K1自锁。
2)、爬升控制负载向上爬升分为两阶段爬升；第一阶段爬升合上断路器QM2-21、转换开关SB4-23接通到第1触点处同时行程限位开关SXK1-20处于常闭点上使接触器K4-23吸合接通，启动上升按钮SB3，上升接触器K2吸合接通并自锁，同时K2与下降接触器K3互锁，上升进行即外爬架撞块位11徐徐上升，在上升到爬升高度一半，通过在中部设置行程限位14即SXK1-20被外爬架撞块位11撞开断电来控制各爬升驱动电机接触器K4-23断电等待，使其余各电机接触器爬升装置达到相同的标高后停止等待，各爬升装置达到相同的标高后停止，按下总停SB1第一阶段爬升结束。第二阶段爬升通过转换开关SB4-23接通到第3触点处短接行程限位开关SXK1-20，总停SB1复位，启动开关SB2，启动上升按钮SB3向上爬升下一半的行程即全程1500mm-1600mm，按下总停SB1，即完成下一半的行程爬升。
3)、下降控制总体下降通过转换开关SB4-23接通到第3触点处短接行程限位开关SXK1-20，总停SB1复位，启动开关SB2和转换开关接通到第3触点处，总接触器K1和电机接触器K4-23接通并自锁，启动下降按钮SB4，下降接触器K3吸合接通并自锁，同时K3与下降接触器K2互锁，下降进行，下降到位后，按下总停SB1下降停止及下降结束，爬升架顶高到新的高度锚固。
4)、总控分控通过单个转换开关SB4-23接通到第2触点处和单个转换开关SB4-23接通到第3触点处的交叉动作，可实现单个机构的上升或者下降的单独控来调节个爬升驱动电机的高差问题。可实现总控分控，来实现将爬升架顶高到新的高度锚固(即本文所讲的单独下降控制)，则可进入下一个循环的准备状态。
本发明与现有传统技术相比具有的有益效果本发明克服了传统技术和安全施工的不足，设备造价和施工成本较低，整体安全稳定性较好，多台操作架驱动电机同时启动，保证各榀爬架同步向上爬升，相互高差较小，避免结构变形和破坏。可以满足超高混凝土结构施工过程中施工安全和作业工艺的需要。
图1是电动爬架倒模设备的结构示意图。
图2是电动爬架倒模设备操作架的结构示意图。
图3是爬升架结构示意图。
图4是外操作架与爬升架滑动连接关系示意图。
图5是锚固件部位的放大示意图。
图6是电动爬升动力装置示意图。
图7是螺母的梯形螺纹示意图。
图8是电动爬架倒模设备的主回路控制原理示意图。
图9是电动爬架倒模设备的总箱控制回路电路原理图。
图10是电动爬架倒模设备的各分箱控制回路电路原理图。
图中1-混凝土筒壁、2-随升平台、3-中心鼓圈、4-栏杆、5-辐射梁、6-斜拉杆、7-模板、8-锚固洞、9-爬升驱动电机、10-爬升架、11-撞块、12-锚固件、13-挂钩、14-行程限位器、15-爬升靴、16-外操作架、17-内操作架、18-滑道、19-滑块、20-螺杆、21-螺母、22-减速机、23-基础、24-升降机、25-电机托架、26-标准节、27-吊杆、28-人笼、29-砼料斗。
断路器QM1、QM2-21、转换开关SB4-23；总接触器K1、上升接触器K2、下降接触器K3、电机接触器K4-23；总停开关SB1、总启开关SB2、上升按钮SB3、下降按钮SB4；短接行程限位开关SXK1-20。
具体实施方式
参见图1、2、5，在建混凝土筒壁1立于基础23之上，混凝土浇注在模板7中。本发明的电动爬架倒模设备包括附着在混凝土筒壁1内外的一圈操作架和连接在混凝土筒心部的升降机24和随升平台2，其随升平台2主要包括中心鼓圈3、栏杆4和斜拉杆6，随升平台2上水平连接一圈辐射梁5，辐射梁与操作架固定连接，每段操作架主要包括内操作架17、外操作架16和爬升架10。参见图3、4，外操作架上有垂直的滑道18，爬升架上设有与上述滑道配合连接的滑块19，外操作架16与爬升架10相互嵌镶滑动连接。
参见图2，升降机24在标准节26上升降，带动吊杆27、人笼28、砼料斗29升降。
参见图5，在每节混凝土筒壁上预留锚固洞8，锚固洞内穿有锚固件12，锚固件与爬升靴15连接，爬升靴15与爬升架上铰接的挂钩13配合连接。
参见图6，每段爬升架上安装电机托架25，爬升驱动电机9安装在电机托架25上，每个爬升驱动电机9与减速机22连接，减速机输出轴连接提升螺杆20，提升螺杆20和螺帽21之间连接操作架，外操作架上安有撞块11，该撞块11与爬升架上的行程限位器14相配合。
本发明的电动爬架倒模设备的具体工作步骤是通过锚固件12固定在已有一定强度的混凝土筒壁1上预留洞8作爬升锚固，当爬升架10相对于外操作架16处在高位时，爬升架的挂钩13与筒壁上的四组爬升靴15作锚固点，启动爬升驱动电机9，即可将外操作架16并托起二十条辐射梁5，将操作架提升一个新的标准施工层，随升平台2和内操作架17也上升到一个新的高度，此时，爬升架相对处于低位如图1状态，爬升过程采用电动同步控制，外操作架16与混凝土筒壁间的爬升靴15锚固；爬升驱动电机9反转，则可将爬升架10顶高到新的高度锚固，则可进入下一个循环的准备状态。如此，相互依靠，相互提升，循环往复，直至整个体系提升至混凝土筒壁设计高度，以至爬升高度不限。
参见图7，与爬升驱动电机9连接的螺杆采用梯形螺纹，通过螺杆的正反转来实现螺母带动操作架和随升平台直线上升或下降运动。螺杆直径为Φ60mm；螺母螺纹的螺旋升角γ为3.3度，传动效率η为24％。
参见图8，主回路电源断路器QM1串联总接触器K1、串联上升接触器K2，K2与下降接触器K3并联互锁，各电机断路器QM2-21、各电机接触器K4-23与各爬升驱动电动机串联，从主线路U2 V2 W2下并联各爬升驱动电动机；参见图9，总箱控制回路总启动，总停开关SB1串联总启开关SB2、串联总接触器K1线圈触点并自锁；上升，上升按钮SB3串联互锁K3、串联上升接触器K2并自锁；下降，下降按钮SB4串联互锁上升接触器K2、串联下降接触器K3并自锁；参见图10，各分箱控制回路转换开关SB4-23上第1触点串联行程限位开关SXK1-20、串联各电机接触器K4-23，第1触点、第2触点、第3触点并联。
电动爬架倒模设备原理及动作过程每套爬升动力装置包括2.2KW三相异步电机和行星摆线针轮减速机，减速机输出轴连T60×10螺杆和M60螺母配合进行提升。整个系统有20套独立的电动爬升动力装置，采用总控按钮同时启、停来实现整体爬升和随层平台的同步爬升，20套独立的电动爬升动力装置也可以实现单独启、停来调整，同时启停各传动体系产生的高差并可做到随时调整。20台2.2KW的三相异步电机(20榀外爬架)的同时启动。按设计要求理想状态下每分钟达到相同转数，来实现爬升过程中的爬升高度相同。
根据具体情况，爬升的同步高差控制在30mm以内对平台结构不会有影响。根据电机的标准每分钟转数相差范围为±20r/min，计算如下电机转数1500r/min。减速器速比1∶59。传动螺纹螺距为10mm。
输出转速为25r/min，爬升高度为250mm/min，每次爬升高度为1600mm，需用6.4min爬升到位。
根据最不利的考虑电机转数相差+40r/min，则输出相差0.68r/min，爬升全程高差相差6.4×0.68×10＝43.4mm，超出了30mm的范围。
本发明采用两阶段爬升方法；第一阶段爬升合上QM1，QM2-21启动开关SB2和转换开关接通到第1触点处，K1和K4-23接通并自锁，启动上升按钮SB3，上升接触器K2接通并自锁，上升进行即外爬架撞块位11徐徐上升，在上升到爬升高度一半即800mm时，通过在中部设置(即爬高800mm位置处)行程限位器14即SXK1-20被外爬架撞块11撞开断电来控制上升接触器K2断电等待，使其各爬声装置达到相同的标高后停止等待，各爬声装置达到相同的标高并停止后，按下总停SB1第一阶段爬升结束。
第二阶段爬升通过转换开关SB4-23接通到第3触点处短接行程限位开关SXK1-20，总停开关SB1复位，总启开关SB2，启动上升按钮SB3向上爬升下一半的行程，按下总停SB1，即完成一个爬升全程1500mm-1600mm。这样就实现了爬升同步控制在30mm以内即43.4/2＝21.7mm。达到20榀外爬架的同步向上爬升要求。
总体下降通过转换开关SB4-23接通到第3触点处短接行程限位开关SXK1-20，总停开关SB1复位，启动开关SB2和转换开关接通到第3触点处，K1和K4-23接通并自锁，启动下降按钮SB4，下降开关K3接通并自锁，下降进行，按下总停开关SB1下降停止。通过转换开关SB4-23接通到第2触点处，可实现上升或者下降的单控来调节个驱动点的高差等问题。
电气控制原理动作过程1)、总启动总停开关SB1复位，合上断路器QM1，启动开关SB2，接触器K1吸合接通并闭合K1自锁。
2)、爬升控制负载向上爬升分为两阶段爬升；第一阶段爬升合上断路器QM2-21、转换开关SB4-23接通到第1触点处同时行程限位开关SXK1-20处于常闭点上使接触器K4-23吸合接通，启动上升按钮SB3，上升接触器K2吸合接通并自锁同时K2与下降接触器K3互锁，上升进行即外爬架撞块位11徐徐上升，在上升到爬升高度一半，通过在中部设置行程限位14即SXK1-20被外爬架撞块位11撞开断电来控制各爬升电机接触器K4-23断电等待，使其余各电机接触器爬升装置达到相同的标高后停止等待，各爬升装置达到相同的标高后停止，按下总停SB1第一阶段爬升结束。第二阶段爬升通过转换开关SB4-23接通到第3触点处短接行程限位开关SXK1-20，总停开关SB1复位，启动开关SB2，启动上升按钮SB3向上爬升下一半的行程即全程1500mm-1600mm，按下总停开关SB1，即完成下一半的行程爬升。
3)、下降控制总体下降通过转换开关SB4-23接通到第3触点处短接行程限位开关SXK1-20，总停开关SB1复位，启动开关SB2和转换开关接通到第3触点处，总接触器K1和电机接触器K4-23接通并自锁，启动下降按钮SB4，下降开关K3吸合接通并自锁同时下降开关K3与下降接触器K2互锁，下降进行，下降到位后，按下总停开关SB1下降停止及下降结束，爬升架10顶高到新的高度锚固。
4)、总控分控通过单个转换开关SB4-23接通到第2触点处和单个转换开关SB4-23接通到第3触点处的交叉动作，可实现单个机构的上升或者下降的单独控来调节个驱动机构9的高差问题。可实现总控分控，来实现将爬升架10顶高到新的高度锚固，即单独下降控制，则可进入下一个循环的准备状态。
权利要求
1.一种电动爬架倒模设备，包括附着在混凝土筒壁内外的一圈操作架和连接在混凝土筒心部的升降机和随升平台，其特征在于随升平台上水平连接一圈辐射梁，辐射梁与操作架固定连接，每段操作架主要包括内操作架、外操作架和爬升架，外操作架上有垂直的滑道，爬升架上设有与上述滑道配合连接的滑块，外操作架与爬升架相互嵌镶滑动连接；在每节混凝土筒壁上预留锚固洞，锚固洞内穿有锚固件，锚固件与爬升靴连接，爬升靴与爬升架上铰接的挂钩配合连接；每段爬升架上安装爬升驱动电机，每个爬升驱动电机与减速机连接，减速机输出轴连接提升螺杆，提升螺杆和螺帽之间连接操作架，外操作架上安有撞块，该撞块与爬升架上的行程限位器相配合。
2.根据权利要求1所述的电动爬架倒模设备，其特征在于上述螺杆上的螺纹是梯形螺纹。
3.根据权利要求2所述的电动爬架倒模设备，其特征在于上述螺杆直径为Φ59-80mm。
4.根据权利要求1所述的电动爬架倒模设备，其特征在于上述螺母螺纹的螺旋升角γ为3-4度。
5.根据权利要求1所述的电动爬架倒模设备，其特征在于上述随升平台主要包括中心鼓圈、栏杆和斜拉杆。
6.根据权利要求1所述电动爬架倒模设备的施工方法，其特征在于施工步骤为通过锚固件固定在已有一定强度的混凝土筒壁上预留洞作爬升锚固，当爬升架相对于外操作架处在高位时，爬升架的挂钩与筒壁上的四组爬升靴作锚固点，启动爬升驱动电机，即可将外操作架并托起二十条辐射梁，将操作架提升一个新的标准施工层，随升平台和内操作架也上升到一个新的高度，此时，爬升架相对处于低位，爬升过程采用电动同步控制，外操作架与混凝土筒壁间的爬升靴锚固；爬升驱动电机反转，将爬升架顶高到新的高度锚固，进入下一个循环的准备状态，如此，相互依靠，相互提升，循环往复，直至整个体系提升至混凝土筒壁设计高度，以至爬升高度不限。
7.根据权利要求1所述电动爬架倒模设备的同步爬升控制电路，其特征在于主回路电源断路器QM1串联总接触器K1、串联上升接触器K2，K2与下降接触器K3并联互锁，各电机断路器QM2-21、各电机接触器K4-23与各爬升驱动电动机串联，从主线路U2 V2W2下并联各爬升驱动电动机；总箱控制回路总启动，总停开关SB1串联总启开关SB2、串联总接触器K1线圈触点并自锁；上升，上升按钮SB3串联互锁K3、串联上升接触器K2并自锁；下降，下降按钮SB4串联互锁上升接触器K2、串联下降接触器K3并自锁；各分箱控制回路转换开关SB4-23上第1触点串联行程限位开关SXK1-20、串联各电机接触器K4-23，第1触点、第2触点、第3触点并联。
8.根据权利要求1所述电动爬架倒模设备的同步爬升控制方法，其特征在于1)、总启动总停SB1复位，合上断路器QM1，启动开关SB2，接触器K1吸合接通并闭合K1自锁；2)、爬升控制负载向上爬升分为两阶段爬升；第一阶段爬升合上断路器QM2-21、转换开关SB4-23接通到第1触点处同时行程限位开关SXK1-20处于常闭点上使接触器K4-23吸合接通，启动上升按钮SB3，上升接触器K2吸合接通并自锁，同时K2与下降接触器K3互锁，上升进行即外爬架撞块位11徐徐上升，在上升到爬升高度一半，通过在中部设置行程限位14即SXK1-20被外爬架撞块位11撞开断电来控制各爬升驱动电机接触器K4-23断电等待，使其余各电机接触器爬升装置达到相同的标高后停止等待，各爬升装置达到相同的标高后停止，按下总停SB1第一阶段爬升结束，第二阶段爬升通过转换开关SB4-23接通到第3触点处短接行程限位开关SXK1-20，总停SB1复位，启动开关SB2，启动上升按钮SB3向上爬升下一半的行程即全程1500mm-1600mm，按下总停SB1，即完成下一半的行程爬升；3)、下降控制总体下降通过转换开关SB4-23接通到第3触点处短接行程限位开关SXK1-20，总停SB1复位，启动开关SB2和转换开关接通到第3触点处，总接触器K1和电机接触器K4-23接通并自锁，启动下降按钮SB4，下降接触器K3吸合接通并自锁，同时K3与下降接触器K2互锁，下降进行，下降到位后，按下总停SB1下降停止及下降结束，爬升架顶高到新的高度锚固；4)、总控分控通过单个转换开关SB4-23接通到第2触点处和单个转换开关SB4-23接通到第3触点处的交叉动作，实现单个机构的上升或者下降的单独控制，来调节各爬升驱动电机的高差，实现总控分控，来实现将爬升架顶高到新的高度锚固，进入下一个循环的准备状态。
全文摘要
一种电动爬架倒模设备及其同步爬升控制方法，随升平台上水平连接一圈辐射梁，辐射梁与操作架固定连接，每段操作架主要包括内操作架、外操作架和爬升架，外操作架与爬升架相互嵌镶滑动连接；在每节混凝土筒壁上预留锚固洞，锚固洞内穿有锚固件，锚固件与爬升靴连接，爬升靴与爬升架上铰接的挂钩配合连接；每段爬升架上安装爬升驱动电机，每个爬升驱动电机与减速机连接，减速机输出轴连接提升螺杆，提升螺杆和螺帽之间连接操作架，外操作架上安有撞块，该撞块与爬升架上的行程限位器相配合。本发明设备造价和施工成本较低，整体安全稳定性较好，多台操作架驱动电机同时启动，保证各榀操作架同步向上爬升，相互高差较小，避免结构变形和破坏。
文档编号E04G11/20GK1837549SQ200610200399
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者李景芳, 邵宝奎, 马合生, 张小东 申请人:中国建筑第二工程局