大型设备小接触面无剪力调头设备的制作方法

本发明属于桥梁施工技术领域，具体涉及一种大型设备小接触面无剪力调头设备。

背景技术

目前国内铁路、公路的桥梁施工中，大型设备诸如900t架桥机、运梁车、运架一体机等，调头均十分耗时，且成本不菲，因桥的狭长形状，接触面积小，接桥架桥机在架设完某一标段的一端箱梁后需调头架设另一端，若是在地面调头，则需要借助路基或者铺设坡道，将架桥机驶下桥梁，若是在桥上调头，则需要将架桥机解体重新拼装或者采用专用旋转调头设备放置于箱梁接头处，依靠4个箱梁吊孔抵抗旋转时调头设备所受到的巨大剪力。

传统调头方法具有以下缺点：

1.地面调头需要借助路基，有一定局限性，在无路基的标段无法实现。

2.铺设坡道将投入巨大，对于高桥墩，更无经济性可言。

3.将架桥机解体重新拼装对架桥机结构稳定性造成一定影响，更影响架桥机寿命，且需要大吨位吊车等辅助机械，施工成本大。

4.采用目前最先进的专用桥上调旋转调头设备需准确找准箱梁吊孔位置，且旋转动力来源于电机对转盘的驱动力，产生的反力极大，需要在箱梁吊孔内插入抗剪钢棒再注浆方可抵销，施工繁杂且对箱梁可能会产生损伤。

技术实现要素：

本发明为了解决大型设备在小接触面工况转向的问题，提供一种大型设备小接触面无剪力调头设备。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种大型设备小接触面无剪力调头设备，包括设下盘、无齿回转轴承、上盘和主梁，所述上盘通过无齿回转轴承设置在下盘的上方，所述主梁的中部固定设置所述上盘上，所述主梁两端分别设置有旋转电机，飞轮安装在所述旋转电机上；所述主梁内设置有平衡系统框架，所述平衡系统框架底部设置有两个与主梁梁长方向垂直的横移轨道，所述平衡系统框架内设置有平衡块，分别位于所述两个横移轨道一端的两个平衡块牵引主动轮，用于驱动所述平衡块牵引主动轮平衡块牵引电机，位于所述横移轨道另一端的两个平衡块牵引从动轮，以及用于连接平衡块牵引主动轮、平衡块牵引从动轮和所述平衡块的平衡块牵引齿带，平衡块底部固定有设置在横移轨道上的平衡块行走轮；所述主梁内设置有两个沿梁长方向的纵移轨道，所述主梁内设置有分别位于所述两个纵移轨道一端的两个平衡系统牵引主动轮，用于驱动所述平衡系统牵引主动轮的平衡系统牵引电机，位于所述纵移轨道另一端的平衡系统牵引从动轮，以及用于连接所述平衡系统牵引主动轮、平衡系统牵引从动轮和所述平衡系统框架的平衡系统牵引齿带，所述平衡系统框架底部固定有设置在纵移轨道上的平衡系统行走轮；所述主梁顶部固定设置有多根小横梁，所述小横梁上方设置有用于放置待调头设备的面板。

所述的一种大型设备小接触面无剪力调头设备，还包括设置在所述下盘和上盘之间的导电塑料旋转角度传感器和个压力传感器，以及设置在所述主梁上的主控制器；所述压力传感器和导电塑料旋转角度传感器信号输出线通过无齿回转轴承上的数据线穿线孔与所述主控制器的输入端连接；所述个压力传感器分别设置在所述沿所述主梁梁长的度，度，度，度方向上，分别用于测量右压力、后压力、左压力和前压力；所述主控制器用于在左压力大于或小于右压力时，控制所述平衡系统牵引电机牵引平衡系统框架向右或向左移动，以及用于在前压力大于或小于后压力时，控制所述平衡系统牵引电机牵引平衡块向后或向前移动；所述导电塑料旋转角度传感器用于测量调头设备的旋转角度，所述主控制器还用于在旋转角度达到度时，控制旋转电机和飞轮停止旋转。

所述的一种大型设备小接触面无剪力调头设备，还包括位于所述主梁两端的坡道，所述坡道靠近所述主梁的一侧设置有与所述主梁的底部相平的下托台阶。

所述的一种大型设备小接触面无剪力调头设备，还包括第一变速箱和第二变速箱，所述平衡块牵引电机通过第一变速箱驱动平衡块牵引主动轮，所述平衡系统牵引电机通过第二变速箱驱动平衡系统主动轮。

所述无齿回转轴承为单排四点接触球式或单排交叉滚柱式，所述无齿回转轴承的内环与下盘固定连接，所述无齿回转轴承的外环与上盘固定连接。

所述主梁为带翼缘板的槽钢、h型钢或者工字钢构成，所述主梁的翼缘板用于作为所述纵移轨道。

所述两个平衡块牵引主动轮分别位于所述平衡系统框架的一个对角上，所述平衡块牵引从动轮位于所述平衡系统框架的另一个对角上；两个平衡系统牵引主动轮分别位于所述主梁的一个对角上，所述两个平衡系统牵引从动轮分别位于所述主梁的另一个对角上。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明中，承载调头设备的主梁和上盘盘通过无齿回转轴承与下盘连接，无齿回转轴承并不能传递扭矩反力，下盘与上盘之间只存在垂直向下的压力及向上的支撑力，并无旋转反力，下盘与地面或桥面只存在垂直向下的压力及向上的支撑力，而无旋转反力所带来的剪力，因此对桥梁不会产生损伤，不需要抗剪结构，只需考虑纵向竖向承载力即可，因此可减少与地面或桥面的接触面，简化了设备，同时有利于设备布置；

2.本发明中，通过位于主梁两端旋转电机和飞轮可以实现主梁和位于主梁上的待调头设备的旋转，通过电机和牵引齿带，可以驱动平衡块进行横向和纵向移动，实现设备的调平；

3.本发明中，通过设置压力传感器和角度传感器，可以实现设备的自动调平和旋转自动控制；主控制器通过传感器读取数据动态控制纵、横向调平系统，在可使用条件下，静止状态可调平后，在调头过程中产生的的不平衡仍可调平，在有风条件下仍可使用；

4.本发明中，旋转系统、调平系统均设置在主梁内和面板之下，对需要调头的设备无影响。

附图说明

图1为本发明实施例提出的一种大型设备小接触面无剪力调头设备的平面图；

图2为本发明实施例提出的一种大型设备小接触面无剪力调头设备的纵面图；

图3为本发明实施例提出的一种大型设备小接触面无剪力调头设备的另一纵面图；

图4为平衡系统的俯视示意图；

图5为平衡系统的侧视示意图。

图中：1-下盘，2-无齿回转轴承，3-上盘，4-主梁，5-坡道，6-旋转电机，7-飞轮，8-平衡系统框架，9-平衡块，10-平衡块牵引电机，11-第一变速箱，12-平衡块牵引主动轮，13-平衡块牵引从动轮，14-平衡块牵引齿带，15-平衡系统行走轮，16-平衡块行走轮，17-平衡系统牵引电机，18-第二变速箱，19-平衡系统牵引主动轮，20-平衡系统牵引从动轮，21-平衡系统牵引齿带，22-压力传感器，23-导电塑料旋转角度传感器，24-数据线穿线孔，25-主控制器，26-小横梁，27-面板，28-横移轨道，29-纵移轨道，30-下托台阶。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1~3所示，本发明提供了一种大型设备小接触面无剪力调头设备，包括设下盘1、无齿回转轴承2、上盘3和主梁4，所述上盘3通过无齿回转轴承2设置在下盘1的上方，所述主梁4的中部固定设置所述上盘3上，所述主梁4两端分别设置有旋转电机6，飞轮7安装在所述旋转电机6上；所述主梁4内设置有平衡系统框架8。所述主梁4内设置有两个沿梁长方向的纵移轨道29，所述主梁4内设置有分别位于所述两个纵移轨道29一端的两个平衡系统牵引主动轮19，用于驱动所述平衡系统牵引主动轮19的平衡系统牵引电机17，位于所述纵移轨道29另一端的平衡系统牵引从动轮20，以及用于连接所述平衡系统牵引主动轮19、平衡系统牵引从动轮20和所述平衡系统框架8的平衡系统牵引齿带21，所述平衡系统框架8底部固定有设置在纵移轨道29上的平衡系统行走轮15；所述主梁4顶部固定设置有多根小横梁26，所述小横梁26上方设置有用于放置待调头设备的面板27。

如图4~5所示，所述平衡系统框架8底部设置有两个与主梁4梁长方向垂直的横移轨道28，所述平衡系统框架8内设置有平衡块9，分别位于所述两个横移轨道26一端的两个平衡块牵引主动轮12，用于驱动所述平衡块牵引主动轮12平衡块牵引电机10，位于所述横移轨道28另一端的两个平衡块牵引从动轮13，以及用于连接平衡块牵引主动轮12、平衡块牵引从动轮13和所述平衡块9的平衡块牵引齿带14，平衡块9底部固定有设置在横移轨道28上的平衡块行走轮16。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提出的一种大型设备小接触面无剪力调头设备，还包括设置在所述下盘1和上盘3之间的导电塑料旋转角度传感器23和4个压力传感器22，以及设置在所述主梁4上的主控制器25；所述压力传感器22和导电塑料旋转角度传感器23信号输出线通过无齿回转轴承2上的数据线穿线孔24与所述主控制器25的输入端连接；所述4个压力传感器22分别设置在所述沿所述主梁4梁长的0度，90度，180度，270度方向上，分别用于测量右压力、后压力、左压力和前压力；所述主控制器25用于在左压力大于或小于右压力时，控制所述平衡系统牵引电机17牵引平衡系统框架8向右或向左移动，以及用于在前压力大于或小于后压力时，控制所述平衡系统牵引电机10牵引平衡块9向后或向前移动；所述导电塑料旋转角度传感器23用于测量调头设备的旋转角度，所述主控制器25还用于在旋转角度达到180度时，控制旋转电机6和飞轮7停止旋转。

进一步地，如图1和图4所示，本发明实施例提出的一种大型设备小接触面无剪力调头设备，还包括第一变速箱11和第二变速箱18，所述平衡块牵引电机10通过第一变速箱11驱动平衡块牵引主动轮12，所述平衡系统牵引电机17通过第二变速箱18驱动平衡系统主动轮19。

本发明的工作原理如下：

（一）所述的2个旋转电机6和2个飞轮7组在了旋转系统，电机6带动飞轮7高速旋转，2个电机旋转方向相同，当电机6和飞轮7逆时针高速旋转时，调头设备将产生扭矩反力，以无齿回转轴承7为旋转轴顺时针旋转；当电机6和飞轮7顺时针高速旋转时，调头设备将会以无齿回转轴承7为旋转轴逆时针旋转，因飞轮7与调头设备整体重量的巨大差异，飞轮7高速旋转而调头设备整体缓慢旋转，旋转180度时间超过30分钟，飞轮7停止旋转时调头设备将同时停止。

（二）其中，平衡块9、2个平衡块牵引电机10、变速箱11、平衡块牵引主动轮12、2个平衡块牵引从动轮13、平衡块牵引齿带14、平衡块9下设置的4个行走轮16构成了横向调平系统，2个平衡块牵引电机10通过变速箱11带动主动轮12旋转，主动轮12牵引平衡块牵引齿带14，带动平衡块9沿横移轨道横向移动，从而实现设备的横向调平。

（三）其中，平衡系统牵引电机17、2个变速箱18、平衡系统牵引主动轮19、平衡系统牵引从动轮20、齿带21、平衡系统框架8和设置在平衡系统框架8的4个行走轮15，组成了调头设备的纵向调平系统，2个平衡系统牵引电机17通过变速箱18带动主动轮19旋转，主动轮19牵引平衡系统牵引齿带21，带动平衡系统框架8及框架内的平衡块9及平衡块牵引电机10、变速箱11、平衡块牵引主动轮12、2个平衡块牵引从动轮13、平衡块牵引齿带14、4个平衡块行走轮16整体纵向移动，从而实现设备的纵向调平。

（四）4个压力传感器22、导电塑料旋转角度传感器23、以及主控制器25组成了调头设备的控制系统，主控制器25从4个压力传感器读取数据，以控制调平系统进行纵向和横向调平，当前传感器压力大于后传感器时，控制器25控制2平衡系统牵引电机17牵引平衡系统框架8及框架8里的平衡块9及平衡块牵引电机10、变速箱11、平衡块牵引主动轮12、2个平衡块牵引从动轮13、平衡块牵引齿带14、4个平衡块行走轮16整体纵向向后移动，以实现纵向平衡，反之亦然；当左压力传感器压力大于后压力传感器时，控制器25控制2个平衡块牵引电机10牵引平衡块平衡块9横向向右移动，从而实现设备的横向调平，反之亦然。

进一步地，如图1~3所示，本发明实施例提出的一种大型设备小接触面无剪力调头设备，还包括位于所述主梁4两端的坡道5，所述坡道5靠近所述主梁4的一侧设置有与所述主梁4的底部相平的下托台阶30。进行调头时，主控制器25从导电塑料旋转角度传感器23读取数据，当调头设备旋转时检测到旋转角度传感器23达到180度时停止旋转电机6和2个飞轮7旋转，调头设备停止于坡道5的下托台阶中。

进一步地，本实施例中，所述无齿回转轴承2为市场采购的成品，规格型号依据所要旋转的对象确定，可以为单排四点接触球式或单排交叉滚柱式，所述无齿回转轴承2的内环与下盘1固定连接，所述无齿回转轴承2的外环与上盘3固定连接。无齿回转轴承2并不能传递扭矩反力，下盘1与上盘3之间只存在垂直向下的压力及向上的支撑力。

进一步地，本实施例中，所述主梁4为带翼缘板的槽钢、h型钢或者工字钢构成，同时要有一定的刚度，所述主梁4的翼缘板用于作为所述纵移轨道29。主梁4的翼缘板做为平衡系统框架的纵移轨道，主梁4上设安装小横梁26及面板27，以支撑需调头的设备。

进一步地，本实施例中，所述两个平衡块牵引主动轮12分别位于所述平衡系统框架8的一个对角上，所述平衡块牵引从动轮13位于所述平衡系统框架8的另一个对角上；两个平衡系统牵引主动轮19分别位于所述主梁4的一个对角上，所述两个平衡系统牵引从动轮20分别位于所述主梁4的另一个对角上。牵引主动轮和对应的牵引电机以及变速箱呈对角设置，可以增加系统的结构稳定性。

此外，本发明的调头设备的限制使用条件包括超重、超限大型设备调头及达到纵、横向调平极限仍无法调平的情况。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。