专利名称：全断面多功能渠道混凝土衬砌机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水利渠道机械化衬砌设备，尤其是一种能一次衬砌全断面成型的 渠道衬砌机。
背景技术：
渠道机械化衬砌技术在国内外有一定的应用，但有的只能对渠道半段面进行衬砌 作业，渠道混凝土衬砌至少需3次作业完成，即先分别浇筑两边坡，再浇筑渠底混凝土 ；有 的一次完成渠道全断面混凝土衬砌的设备，往往结构复杂、维护麻烦、重量大、价格昂贵；有 的机械化程度和工效低，作业质量一致性很差。它们均存在功能不完善、衬砌厚度无法保证 均勻的严重缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能对渠道的渠底、渠坡、渠肩一次性修整、 混凝土衬砌成型、全断面横分缝和纵分缝成型的衬砌机，可大大简化衬砌作业程序、提高作 业效率和衬砌质量。为实现上述目的，本发明一种全断面多功能渠道混凝土衬砌机，包括主机架9、行 走系统、操作台、自动控制系统、动力系统，还包括全断面渠道修整系统30、上料系统、分料 系统、振捣刮平密实系统、分缝成型系统，上料系统、分料系统、振捣刮平密实系统依次相 接，全断面渠道修整系统30、振捣刮平密实系统、分缝成型系统依次相接。所述振捣刮平密实系统包括振捣棒、全断面滑模成型体22，每一个料仓21内设置 有一个振捣棒，固定在渠底机架16上的全断面滑模成型体22在料仓21的后方。所述全断面渠道修整系统30包括全断面渠道基面修整成型装置和可连续变化的 渠肩铣刨成型装置38，所述全断面渠道基面修整成型装置包括两套铲斗式渠道基面修整装 置，该两套装置错位安装于振捣刮平密实系统作用方向前部的渠底机架16上；所述可连续 变化的渠肩铣刨成型装置38包括渠间成型连续调整油缸39、渠肩成型模板40、轨道41，在 渠底机架16靠近渠肩的部分安装有沿渠道斜坡方向的轨道41，在轨道41上有可沿轨道41 滑动的渠肩成型模板40，渠间成型连续调整油缸39的一端与渠底机架16铰接而另一端与 渠肩成型模板40铰接。所述分缝成型系统包括全断面横分缝成型装置28和全断面纵分缝成型装置29， 所述全断面横分缝装置28包括与渠道全断面形状相吻合的横向切刀和一端铰接于主机架 9另一端铰接于横向切刀的横分缝油缸37 ；全断面纵分缝成型装置29为纵向固定于全断面 滑模成型体22下方的前高后低的纵向切刀，根据需要的纵分缝的数量和位置确定纵向切 刀的数量和安装位置。所述全断面多功能渠道混凝土衬砌机还包括整机升降装置3和自动找正系统，升 降装置3包括安装于主机架9的两端的四个液压油缸；自动找正系统包括基准绳、超声波传 感器、主控器，在渠底机架16两端分别设置与渠道中心平行的基准绳，每根基准绳各通过滑靴安装2个超声波传感器，四个超声波传感器与主控器电路连接，主控器与升降装置3的 四个液压油缸的控制部分电路连接。所述全断面多功能渠道混凝土衬砌机还包括分料系统，包括主机架9、分料皮带机 8、分料小车7、料斗23、渠底机架16、料仓21，主机架9横跨渠道，主机架9上安装有分料皮 带机8，分料皮带机8上有分料输送带，分料输送带上设置有可移动的分料小车7，在分料小 车7的一侧有料斗23 ；在主机架9的下面安装渠底机架16，渠底机架16的形状与渠道的横 截面的形状相同，在渠底机架16的作业方向的前方一侧排列有多个料仓21，料斗23的出料 口与料仓21上下对应。所述全断面多功能渠道混凝土衬砌机还包括上料系统，包括在主机架9的一端的 上方安装有上料皮带机18，上料皮带机18的上端的下方有倒料槽12，倒料槽12的入口可 承接上料皮带机18上的输送带输送来的料浆，料浆通过倒料槽12的出口可掉落到分料皮 带机8的输送皮带上。所述全断面多功能渠道混凝土衬砌机还包括上料系统，包括在主机架9的一端的 上方安装有上料皮带机18，上料皮带机18的上端的下方有倒料槽12，倒料槽12的入口可 承接上料皮带机18上的输送带输送来的料浆，料浆通过倒料槽12的出口可掉落到分料皮 带机8的输送皮带上。所述振捣棒为折弯形，折弯与渠道坡度相适应。分料小车7有双排四个小轮27，小轮27能够在主机架9两边的槽钢构成的轨道上 移动，分料小车7包括底板26、与底板26固定连接的侧挡板25和刮板24。全断面多功能渠道混凝土衬砌机在行走系统的驱动下勻速向前行走，同时全断面 渠道修整系统的铲斗式修整装置将渠道基面和渠肩上不平的土向上铲挖使渠道基面和渠 肩平整，铲挖的土经输送带输送到外面去；上料皮带机传送浆料到分料皮带机上，经分料小 车分料后配送到料仓，然后经振捣棒振捣密实，再经全断面滑模成型体22将振捣后的料浆 刮平，完成渠道的衬砌密实作业；分料小车的分料过程、走行、振捣可以采用自动化控制； 在衬砌机行走过程中，全断面纵分缝装置不断地将密实好的衬砌层纵向切割；衬砌机行走 到一定的距离后停止行走，全断面横分缝装置下落切出横向分缝，然后衬砌机继续行走；当 由于导轨高程发生变化时，在自动找正系统的自动控制下，主机架和渠底机架的四个角在 四个油缸的作用下自动上下调整以适应导轨高程的变化，自动找到正确施工位置，从而调 整整机高度符合施工要求，保证混凝土成型面的平整度，保证施工质量；当渠肩位置发生变 化时，通过控制渠间成型连续调整油缸的伸缩而调节渠肩成型模板沿渠道斜坡滑动，从而 位置变化的渠肩连续成型。本发明实现了在衬砌作业前的渠道的修整、浆料的自动布置、渠 道衬砌的整体作业、纵横分缝的一体切割、整机高度的自动找正，使得全断面多功能渠道混 凝土衬砌机沿渠道一次行走就完成了渠道的各项作业，大大提高了作业效率，同时使衬砌 后的渠道作业质量好、厚度一致性好。
图1为本发明全断面多功能渠道混凝土衬砌机的结构示意图；图2为本发明全断面多功能渠道混凝土衬砌机的上料装置结构示意图；图3为图1中A-A的截面示意图4为图3上部分的右视图；图5为图4的俯视图；图6为全断面横分缝成型装置结构示意图；图7为渠间成型连续调整装置机构示意图。图中1、导轨，2、车轮组，3、升降装置，4、卷扬机，5、发电机支架，6、发电机，7、分料 小车，8、分料皮带机，9、主机架，10、操作平台，11、电气控制系统，12、倒料槽，13、180°振捣 棒，14、120°振捣棒，15,90°振捣棒，16、渠底机架，17、上料行走装置，18、上料皮带机，19、 上料皮带机支撑装置，20、连接架，21、料仓，22、全断面滑模成型体，23、料斗，24、刮板，25、 侧挡板，26、底板，27、小轮，28、全断面横分缝成型装置，29、全断面纵分缝成型装置，30、全 断面渠道修整系统，31、清洗系统，32、连接杆，33、侧切刀，34、中间切刀，35、连接板，36、中 间梁，37、横分缝油缸，38、渠肩铣刨成型系统，39、渠间成型连续调整油缸，40、渠肩成型模 板，41、轨道。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。如图1所示，本发明包括主机架9、行走系统、整机升降装置、自动找正系统、上料 系统、分料系统、振捣刮平密实系统、全断面渠道修整系统30、分缝成型系统、操作台、自动 控制系统、清洗系统31、动力系统，全断面渠道修整系统30包括全断面渠道基面修整成型 装置和可连续变化的渠肩铣刨成型装置38，分缝成型系统包括全断面横分缝成型装置28 和全断面纵分缝成型装置29。分料系统如图1、3所示，主机架9横跨渠道，主机架9上安装有分料皮带机8，分料 皮带机8上有分料输送带，分料输送带上设置有可移动的分料小车7，分料小车7通过钢丝 绳与卷扬机4连接，在分料小车7的一侧有料斗23。在主机架9的下面安装渠底机架16， 渠底机架16的形状与渠道的横截面的形状相同，渠底机架16的两端向上连接主机架9，在 渠底机架16的中间部分连接连接杆20，连接杆20向上延伸与主机架9连接，可增强主机架 9与渠底机架16的连接刚度；在渠底机架16的作业方向的前方一侧排列有多个料仓21，料 斗23的出料口与料仓21上下对应，这样能够逐个将每个小料仓填料至需要的程度，使的布 料密实均勻且容易控制，此外料仓21内还可以设置有尺寸计，便于查看所填料浆的量，便 与控制；如图4、5所示，分料小车7有双排四个小轮27，小轮27能够在主机架9两边的槽 钢构成的轨道上移动，分料小车7包括底板26、与底板26固定连接的侧挡板25和刮板24， 分料小车7停止的时候分料输送带上的料浆随着分料输送带运行，遇到分料小车7时侧挡 板25和刮板24将料浆阻挡，使其沿着料斗23落入料仓21中，当料仓21内的料浆满足需 要的时候让分料小车7移动至下一个料仓23对应的位置；分料小车7可以有两个，提高了 分料的效率。振捣刮平密实系统如图1、3所示，每一个料仓21内设置有一个电动振捣棒，振捣 棒为折弯形，有180°振捣棒13、120°振捣棒14、90°振捣棒15，根据渠道坡度的变化选择 合适的振捣棒，使振捣棒与浆料的接触面积更多，由变频器控制振动的频率。固定在渠底机 架16上的全断面滑模成型体22在料仓21的后方，在料仓21内布料完毕后移动渠底机架 16，全断面滑模成型体22可将料浆刮平。
操作台和自动控制系统如图1所示，在主机架9上，分料装置的上方设置有操作平 台11和电气控制系统10。动力系统如图1所示，在主机架9的一端向上延伸发电机支架5，支撑发电机6。行走系统如图1、2所示，在渠道两岸的渠肩上分别铺有导轨1，主机架9的两端分 别经升降装置3安装车轮组2，车轮组2可沿导轨1行走，整机升降装置如图1、2所示，升降装置3可以为液压油缸，两端各有两个液压油缸 用来调整主机架9的水平，从而调节衬砌的厚度和使各个位置的厚度一致。自动找正系统如图1、2所示，包括基准绳、超声波测距装置、主控器、液压系统及 液压油缸。在渠底机架16两端部位分别设置基准绳，基准绳为钢丝绳，基准绳与渠道中心 平行，高度为距渠道底面标准高度，4个超声波传感器通过滑靴安装在基准绳上用于检测高 度距离，四个超声波传感器以及四个主控器分别控制升降装置的四个液压油缸的伸缩，设 备施工过程中，当设备前进或者后退时，超声波传感器沿基准线上方行走，当由于导轨高程 发生变化，造成主机架9和渠底机架16的高度变化时，超声波滑靴传感器距离基准绳的高 度发生变化，超声波传感器将检测高度数据变化传至主控器，主控器经过数据分析，发出指 令控制升降装置3的液压油缸收缩或者伸出，从而使设备根据高程变化情况以程序设定的 方式，自动找到正确施工位置，从而调整整机高度符合施工要求，保证混凝土成型面的平整 度，保证施工质量。上料系统如图2所示，在主机架9的一端的上方安装有上料皮带机18，其上端通过 上料皮带机支撑装置19与主机架9连接，上料皮带机18的上端的下方有倒料槽12，倒料槽 12的入口刚好承接上料皮带机18上的输送带输送来的料浆，浆料通过倒料槽12的出口掉 落到分料皮带机8的输送皮带上；工作时，将料浆倒于上料皮带机18的输送带的底端，被输 送到上端后掉落到倒料槽12中，然后掉落到分料皮带机8的输送皮带上；在上料皮带机18 的下端有上料行走装置17，上料行走装置17有与导轨1配合的轮子。全断面横分缝成型装置28如图6所示，包括连接杆32、侧切刀33、中间切刀34、连 接板35、中间梁36、横分缝油缸37，两个连接杆32的上端、横分缝油缸37的一端和主机架 9铰接在一起，两块侧切刀33与中间的中间切刀34通过连接板35连接到一起并与渠道横 断面的形状相吻合，两个连接杆32的下端分别向两侧铰接连接板37，中间切刀向上延伸为 中间梁36，中间梁36与横分缝油缸37的另一端铰接。当横分缝油缸37收缩时，切刀离开 浆料衬砌层一定距离；当横分缝油缸37伸长时，切刀切入浆料衬砌层。全断面纵分缝成型装置29如图3所示，为纵向固定于全断面滑模成型体22下方 的前高后低的切刀，根据需要的纵分缝的数量和位置确定切刀的数量和安装位置。全断面渠道基面修整成型装置如图1、3所示，包括两套铲斗式渠道基面修整装 置，该两套装置错位安装于振捣刮平密实系统作用方向前部的渠底机架16上。可连续变化的渠肩铣刨成型装置如图1、7所示，在渠底机架16靠近渠肩的部分安 装有沿渠道斜坡方向的轨道41，在轨道41上有可沿轨道41滑动的渠肩成型模板40，渠间 成型连续调整油缸39的一端与渠底机架16铰接而另一端与渠肩成型模板40铰接。当渠 肩位置发生变化时，通过控制渠间成型连续调整油缸39的伸缩而调节渠肩成型模板40沿 渠道斜坡滑动，从而位置变化的渠肩连续成型。清洗系统31如图1所示，用于浆料传送通道的清洗。
振捣、输送分料部分的动力采用电驱动，行走、升降采用液压传动，这样可充分降 低设备的体积和重量，使用起来更为灵活。本发明的全断面多功能渠道混凝土衬砌机的作业过程全断面多功能渠道混凝土 衬砌机在行走系统的驱动下勻速向前行走，同时全断面渠道修整系统的铲斗式修整装置将 渠道基面和渠肩上不平的土向上铲挖使渠道基面和渠肩平整，铲挖的土经输送带输送到外 面去；上料皮带机传送浆料到分料皮带机上，经分料小车分料后配送到料仓，然后经振捣棒 振捣密实，再经全断面滑模成型体22将振捣后的料浆刮平，完成渠道的衬砌密实作业；分 料小车的分料过程、走行、振捣可以采用自动化控制；在衬砌机行走过程中，全断面纵分缝 装置不断地将密实好的衬砌层纵向切割；衬砌机行走到一定的距离后停止行走，全断面横 分缝装置下落切出横向分缝，然后衬砌机继续行走；当由于导轨高程发生变化时，在自动找 正系统的自动控制下，主机架和渠底机架的四个角在四个油缸的作用下自动上下调整以适 应导轨高程的变化，自动找到正确施工位置，从而调整整机高度符合施工要求，保证混凝土 成型面的平整度，保证施工质量；当渠肩位置发生变化时，通过控制渠间成型连续调整油缸 的伸缩而调节渠肩成型模板沿渠道斜坡滑动，从而位置变化的渠肩连续成型。本发明实现 了在衬砌作业前的渠道的修整、浆料的自动布置、渠道衬砌的整体作业、纵横分缝的一体切 割、整机高度的自动找正，使得全断面多功能渠道混凝土衬砌机沿渠道一次行走就完成了 渠道的各项作业，大大提高了作业效率，同时使衬砌后的渠道作业质量好、厚度一致性好。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发 明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和 变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种全断面多功能渠道混凝土衬砌机，包括主机架(9)、行走系统、操作台、自动控 制系统、动力系统，其特征在于还包括全断面渠道修整系统(30)、上料系统、分料系统、振 捣刮平密实系统、分缝成型系统，上料系统、分料系统、振捣刮平密实系统依次相接，全断面 渠道修整系统(30)、振捣刮平密实系统、分缝成型系统依次相接。
2.根据权利要求1所述的全断面多功能渠道混凝土衬砌机，其特征在于所述振捣刮 平密实系统包括振捣棒、全断面滑模成型体(22)，每一个料仓(21)内设置有一个振捣棒， 固定在渠底机架(16)上的全断面滑模成型体(22)在料仓(21)的后方。
3.根据权利要求1所述的全断面多功能渠道混凝土衬砌机，其特征在于所述全断面 渠道修整系统(30)包括全断面渠道基面修整成型装置和可连续变化的渠肩铣刨成型装置 (38)，所述全断面渠道基面修整成型系统包括两套铲斗式渠道基面修整装置，该两套装置 错位安装于振捣刮平密实系统作用方向前部的渠底机架(16)上；所述可连续变化的渠肩 铣刨成型装置(38)包括渠间成型连续调整油缸(39)、渠肩成型模板(40)、轨道(41)，在渠 底机架(16)靠近渠肩的部分安装有沿渠道斜坡方向的轨道(41)，在轨道(41)上有可沿轨 道(41)滑动的渠肩成型模板(40)，渠间成型连续调整油缸(39)的一端与渠底机架(16)铰 接而另一端与渠肩成型模板(40)铰接。
4.根据权利要求1所述的全断面多功能渠道混凝土衬砌机，其特征在于所述分缝成 型系统包括全断面横分缝成型装置(28)和全断面纵分缝成型装置(29)，所述全断面横分 缝装置(28)包括与渠道全断面形状相吻合的横向切刀和一端铰接于主机架(9)另一端铰 接于横向切刀的横分缝油缸(37)；全断面纵分缝成型装置(29)为纵向固定于全断面滑模 成型体(22)下方的前高后低的纵向切刀，根据需要的纵分缝的数量和位置确定纵向切刀 的数量和安装位置。
5.根据权利要求1所述的全断面多功能渠道混凝土衬砌机，其特征在于还包括整机 升降装置(3)和自动找正系统，升降装置(3)包括安装于主机架(9)的两端的四个液压油 缸；自动找正系统包括基准绳、超声波传感器、主控器，在渠底机架(16)两端分别设置与渠 道中心平行的基准绳，每根基准绳各通过滑靴安装(2)个超声波传感器，四个超声波传感 器与主控器电路连接，主控器与升降装置(3)的四个液压油缸的控制部分电路连接。
6.根据权利要求1至5任一所述的全断面多功能渠道混凝土衬砌机，其特征在于还 包括分料系统，包括主机架(9)、分料皮带机(8)、分料小车(7)、料斗(23)、渠底机架(16)、 料仓(21)，主机架(9)横跨渠道，主机架(9)上安装有分料皮带机(8)，分料皮带机(8)上 有分料输送带，分料输送带上设置有可移动的分料小车(7)，在分料小车(7)的一侧有料斗 (23)；在主机架(9)的下面安装渠底机架(16)，渠底机架(16)的形状与渠道的横截面的形 状相同，在渠底机架(16)的作业方向的前方一侧排列有多个料仓(21)，料斗(23)的出料口 与料仓(21)上下对应。
7.根据权利要求1至5任一所述的全断面多功能渠道混凝土衬砌机，其特征在于还 包括上料系统，包括在主机架(9)的一端的上方安装有上料皮带机(18)，上料皮带机(18) 的上端的下方有倒料槽(12)，倒料槽(12)的入口可承接上料皮带机(18)上的输送带输送 来的料浆，料浆通过倒料槽(12)的出口可掉落到分料皮带机(8)的输送皮带上。
8.根据权利要求6所述的全断面多功能渠道混凝土衬砌机，其特征在于还包括上料 系统，包括在主机架(9)的一端的上方安装有上料皮带机(18)，上料皮带机(18)的上端的下方有倒料槽(12)，倒料槽(12)的入口可承接上料皮带机(18)上的输送带输送来的料浆， 料浆通过倒料槽(12)的出口可掉落到分料皮带机(8)的输送皮带上。
9.根据权利要求2所述的全断面多功能渠道混凝土衬砌机，其特征在于所述振捣棒 为折弯形，折弯与渠道坡度相适应。
10.根据权利要求6所述的全断面多功能渠道混凝土衬砌机，其特征在于分料小车 (7)有双排四个小轮(27)，小轮(27)能够在主机架(9)两边的槽钢构成的轨道上移动，分 料小车(7)包括底板(26)、与底板(26)固定连接的侧挡板(25)和刮板(24)。
全文摘要
本发明公开了渠道施工用的一种全断面多功能渠道混凝土衬砌机，包括主机架(9)、行走系统、操作台、自动控制系统、动力系统，其特征在于还包括全断面渠道修整系统(30)、上料系统、分料系统、振捣刮平密实系统、分缝成型系统，上料系统、分料系统、振捣刮平密实系统依次相接，全断面渠道修整系统(30)、振捣刮平密实系统、分缝成型系统依次相接。本发明实现了在衬砌作业前的渠道的修整、浆料的自动布置、渠道衬砌的整体作业、纵横分缝的一体切割、整机高度的自动找正，使得全断面多功能渠道混凝土衬砌机沿渠道一次行走就完成了渠道的各项作业，大大提高了作业效率，同时使衬砌后的渠道作业质量好、厚度一致性好。
文档编号E02B5/02GK102108693SQ20111004190
公开日2011年6月29日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者朱琳, 杨海波, 王金华, 祝凤山, 贾永明, 韩其华 申请人:韩其华