专利名称：隧道大口径钢管对口装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到安装在车体上的悬臂起重机，例如铺设管道施工用的吊管机， 也涉及到管道施工用的对口器。具体而言是一种隧道大口径钢管对口装置。
(二)
背景技术：
我国西气东输和川气东输天然气管道铺设工程，其口径之大、距离之长、 施工难度之高，都是国内管道工程建设史无前例的。钢管直径都在1米以上， 距离K达几千公里，尤其是中西部地区，千沟万壑，重峦叠峰，地形地貌非常 复杂，施工难度可想而知。设计耍求，输气管道途径山岭地段律开挖隧道， 隧道内设置管墩，管道固定T管墩上。大口径钢管在山区拉运和布管相当困难， 而要把钢管运送进狭窄的隧道，并把根根钢管分布到管墩上；然后再把一根 根钢管依次吊起对口，焊接成连通的输气管道固定到管墩上，就史加困难。难 就难在已有的运管车、吊管机和对口器等大型设备，都无法进入狭窄的隧道； 每根钢管直径都在1米以上，长度IO米以上，重量6~8吨。如果想用人工运管、 布管和对口，几乎是不可行的。经检索专利文献，有3篇弱相关对比文件，专 利兮分别是02214104.9， 02283220.3， 200520141卯7.6。前两篇是吊管机类， 无法用r隧道内管道施工作业；后一篇是对口器类，可以选用作配套产品。于 是，我们自主创新研制出"隧道大n径钢管运送装置"和"隧道大口径钢管对 n装置"，解决了山区隧道内管道施工难题，并分别申请了专利。
(三)
发明内容
本发明的目的就在于自主创新，研制和提供一种前所未有的"隧道大口径 钢管对口装置"，为山区管道施工提供一种高效、灵活、安全，专用于隧道内的 吊管、对口、点焊等多功能装置。
上述目的是由下述技术方案实现的
隧道大口径钢管对口装置包括车体结构、电动控制、对口器和电焊机四大 部分。车体结构由车架、驱动部分、行走部分、转向部分、起吊部分和稳定支 撑部分组成。电动控制部分由电控箱和操控箱组成。其特征是驱动部分由行走 电动机、减速器、离合器、传动变向器、主动链轮、从动链轮和链条组成。行走电动机安装在车架后部托板上，行走电动机前方依次安装减速器、离合器和 传动变向器。主动链轮安装在传动变向器的输出轴上，从动链轮安装在主动行 走轮轴上，链条安装在主动链轮和从动链轮上。行走部分由主动行走轮轴、主 动行走轮、从动行走轮轴和从动行走轮组成。主动行走轮轴横向安装在起吊部 分后爬杆支架的下面，两个主动行走轮安装在主动行走轮轴的左、右两端。从 动行走轮轴横向安装在车架前端下方的转向底盘底面，两个从动行走轮安装在 从动行走轮轴的左、右两端。转向部分由转向底盘、转向中心轴、推力轴承、 轴套、固定螺母、转向电机和电动推杆组成。转向底盘与其下面的从动行走轮 轴用两组卡瓦组装成为一体。转向中心轴下端焊接在转向底盘上面中心部位， 推力轴承安装在转向中心轴下部。转向中心轴插入轴套中，其上端用固定螺母 固定，轴套焊接到车架1前端的横筋板上。转向电机安装在车架前部右内侧， 通过电动推杆和销子与转向底盘右部联接。起吊部分由前、后两个爬杆支架、 两个吊电机、两个滑动小车、两个液压缸和液压源组成。前、后两个爬杆支架 的竖支架，分别安装在从动行走轮轴、主动行走轮轴正上方的车架上。前、后 两个吊电机的底座，分别焊接到从动行走轮轴、主动行走轮轴上方的车架上。 前、后两个滑动小车，分别横向安装在前、后竖支架的上顶部。前、后两个液 压缸分别水平置于前、后滑车道中，并用销子分别固定在前、后竖支架的上顶 部。前、后两个液压缸的活塞杆分别与前、后滑车轮轴相联。液压源安装在车 架上后吊电机附近。液压源与液压缸之间用油管相连。稳定支撑部分由方钢支 座、伸縮杆、滚轮和高度调节螺栓组成。前、后两根方钢支座横向焊接在车架 上，伸縮杆插入方钢支座中，伸縮杆外端安装滚轮和高度调节螺栓。电控箱安 装在车架托板后部行走电动机上方的支架上，操控箱放在电控箱的旁边。对口 器和电焊机安置在车架的中部。电控箱内的控制电路由整流模块、控制继电器、 直流接触器、直流继电器和变频器组成。控制继电器的输入端与操控箱、电源 模块和转向限位器连接；控制继电器的输出端与直流继电器、直流接触器连接。 直流接触器又分别与转向电机、前吊电机、后吊电机和液压电机连接。直流继 电器与换向电磁阀连接。变频器与行走电机连接。
上述隧道大口径钢管对口装置，其车架为长方形框架结构。用方钢、角钢、 钢板焊接而成，其后部为悬臂结构，由托板和左、右筋板焊接而成，能承载驱动部分的重量。
上述隧道大口径钢管对口装置，其主动行走轮轴上安装两个轴承组件。轴 承组件由轴承座和深沟球轴承组成。轴承座焊接到支撑板上，支撑板焊接到车 架底部。
上述隧道大口径钢管对口装置，其主动行走轮和从动行走轮都外包聚氨酯 橡胶层，能防止在隧道内滚动产生噪声。
上述隧道大口径钢管对口装置，其起吊部分的爬杆支架由竖支架和斜支撑 组成。竖支架下端用法兰与车架相联。斜支撑的上端用销子与竖支架相联，下 端用法兰与车架相联。
上述隧道大口径钢管对口装置，其滑动小车由滑车道、支撑板、滑车架、 滑车轮、起吊轮和轴承组成。滑车道横向安装在竖支架的上顶部，滑车道下面 焊接支撑板，支撑板焊接到竖支架上。两个滑车轮及其之间的起吊轮装在滑车 架上，并能在滑车道上滚动，轴承装在各轮轴上。
上述隧道大口径钢管对口装置，其液压源由壳体、液压电机、油泵和液压 油组成。壳体为立方体形状，其内腔下部装液压油，上部装液压电机和油泵， 其侧面有进、出油嘴。
按照上述技术方案制造成的隧道大口径钢管对口装置，其车体结构布局合 理紧凑，电控功能完善可靠，是一种机电一体化隧道内管道施工创新设备。能 在隧道内完成直径l米以上，重量10吨以下大口径钢管的起吊、对口和焊接作 业。自动化工效高，劳动强度小，操作简便，运行平稳，安全可靠；无需其他 辅助设备，能降低施工成木，节省大量时间；无轨运行并有转向调节功能，有 利于通过弯曲段隧道；行走轮外包聚氨酯橡胶层，消除了噪咅公害；独有的稳 定支撑部分，能保证起吊和对口过程中车体的稳定平衡；能前后、左右、上下 三个自由度移动和微动钢管，在隧道内有限的空间，使每根大口径钢管一步到 位，精确对口，点焊固定，底焊头遍， 一机多用；采用拖缆式外接交流电源， 并用变频器给行走电机供电，有利于前进、后退微动调节和节省电能。
附图1是本发明的整休结构左侧主视示意图。 附图2是图1的C向俯视示意图。附图3是图1的A—A剖视示意图。附图4是图1的B—B剖视示意图。附图5是本发明的控制电路原理图。附图6是本发明的控制电路组成及连接关系框图。附图7是本发明的操作流程框图。
具体实施方式
结合
一个实施例附图1 4中，l是车架，2是行走电动机，3是减速器，4是离合器，5是传 动变向器，6是托板，7是主动链轮，8是链条，9是主动行走轮轴，IO是主动 行走轮，11是被动链轮，12是联接法兰，13是液压源，14、 15是稳定支撑机 构，16是联接铰链，17是转向电机，18是电动推杆，19是转向底盘，20是从 动行走轮轴，21是从动行走轮，22、 23是吊电机，24、 25是竖支架，26、 27 是斜支撑，28、 29是钢丝绳，30、 31是滑动小车，32是卡瓦，33是推力轴承， 34是轴套，35是转向中心轴，36是固定螺母，37是聚氨酯橡胶层，38、 49是 支撑板，39、 50是导向轮，40、 51是液压缸，41、 52是滑车道，42、 45、 53、 56是滑车轮，43、 54是滑车架，44、 55是起吊轮，46、 57是动滑轮，47、 58 是吊钩，59是电控箱。D是对口器，H是电焊机，G是钢管，E是管墩。由图1 4所示，隧道大口径钢管对口装置包括车体结构、电动控制、对口 器和电焊机四大部分。车体结构由车架l、驱动部分、行走部分、转向部分、起 吊部分和稳定支撑部分组成。电动控制部分由电控箱和操控箱组成。其特征是 驱动部分由行走电动机2、减速器3、离合器4、传动变向器5、主动链轮7、从 动链轮11和链条8组成。行走电动机2安装在车架1后部托板6上。行走电动 机2的前方依次安装减速器3、离合器4和传动变向器5。主动链轮7安装在传 动变向器5的输出轴(即主动链轮轴)上，从动链轮11安装在主动行走轮轴9上， 链条8安装在主动链轮7和从动链轮11上。行走部分由主动行走轮轴9、主动 行走轮10、从动行走轮轴20和从动行走轮21组成。主动行走轮轴9横向安装 在竖支架25的正下方，两个主动行走轮10安装在主动行走轮轴9的左、右两 端。从动行走轮轴20横向安装在车架1前端下方的转向底盘19底面，两个从 行走轮21安装在从动行走轮轴20的左、右两端。转向部分由转向底盘19、转向中心轴35、推力轴承33、轴套34、固定螺母36、转向电机56和电动推杆57 组成。转向底盘19与其下面的从动行走轮轴20用两组卡瓦32组装成为一体。 转向中心轴35下端焊接在转向底盘19上表面中心部位，推力轴承33安装在转 向中心轴35下部。转向中心轴35插入轴套34中，其上端用固定螺母36固定， 轴套34焊接到车架1前端的横筋板上。转向电机17安装在车架1前部右内侧， 通过电动推杆18和销子与转向底盘19右部联接。起吊部分由前、后两个爬杆 支架、两个吊电机22、 23、两个滑动小车30、 31、两个液压缸40、 51和液压 源13组成。前、后两个爬杆支架的竖支架24、 25，分别安装在从动行走轮轴 20、主动行走轮轴9正上方的车架1上。前、后两个吊电机22、 23的底座，分 别焊接到从动行走轮轴20、主动行走轮轴9上方的车架上。前、后两个滑动小 车30、 31，分别横向安装在前、后竖支架24、 25的上顶部。前、后两个液压缸 40、 51，分别水平置于前、后滑车道41、 52中，并用销子16分别固定在前、 后竖支架24、 25的上顶部。前、后两个液压缸的活塞杆分别与前、后滑车轮轴 42、 53相联。液压源13安装在车架1上后吊电机23附近。液压源13与液压缸 40、 51之间用油管相联。稳定支撑部分14、 15由方钢支座、伸縮杆、滚轮和高 度调节螺栓组成。前、后两跟方钢支座横向焊接在车架1上，伸縮杆插入方钢 支座中，伸縮杆外端安装滚轮和高度调节螺栓。电控箱59安装在车架托板6后 部行走电动机2上方的支架上，操控箱放在电控箱59的旁边。对口器D和电焊 机H安置在车架1的屮部。由图5、图6所示，电控箱59内的控制电路由整流 模块、控制继电器KJ1 11、直流接触器CJ1 7、直流继电器ZJ1 4和变频器组 成。控制继电器KJ1 11的输入端与操控箱、电源模块和转向限位器连接；控制 继电器KJ1 11的输出端与直流继电器ZJ1 4、直流接触器CJ1 7连接。直流接 触器CJ1 7又分别与转向电机M2、前吊电机M3、后吊电机M4和液压电机M5 连接。直流继电器ZJ1 4与换向电磁阀连接。变频器与行走电机M1连接。由图l、图2所示，车架l为长方形框架结构，用方钢、角钢、钢板焊接而 成。其后部为悬臂结构，由托板6和左、右筋板焊接而成。由图4所示，主动行走轮轴9上安装两组轴承组件48。轴承组件48由轴承 座和深沟球轴承组成，轴承座焊接到支撑板上，支撑板焊接到车架1的底部。由图3、图4所示，主动行走轮10和从动行走轮21，都外包聚氨酯橡胶层37，能防止在随道内滚动产生噪声。由图l所示，爬杆支架由竖支架24、 25和斜支撑26、 27组成。竖支架24、 25下端用法兰12与车架1相联。斜支撑26、 27的上端用销子16分别与竖支架 24、 25相联，下端用法兰12与车架1相联。由图3所示，前滑动小车30由滑车道41、支撑板38、滑车架43、滑车轮 42、 45、起吊轮44和轴承组成。滑车道41横向安装在竖支架24的上顶部，滑 车道41下面焊接支撑板38，支撑板38焊接到竖支架24上。两个滑车轮42、 45及其之间的起吊轮44装在滑车架43上，并能在滑车道41上滚动。轴承装在 各轮轴上。后滑动小车相同，如图4所示。图1中的液压源13、由壳体、液压电机、油泵和液压油组成。壳体为立方 体形状，其内腔下部装液压油，上部装液压电机和油泵，其侧面有进、出油嘴。图1、图2中的对口器D选用气动外对口器或其它外对口器。隧道大口径钢管对口装置操作使用说明运管装置先将人口径钢管G运送 进隧道，并大致分布摆放到管墩E上。然后该对口装置进入隧道内。图7中， 由"刹车"开始，"前进"与"后退"对应于变频器。在"前进"状态时，如果 需要后退，须切换到"复位"，再执行"后退"；同样，在"后退"状态时，如 果需要前进，须切换到"复位"，再执行"前进"。在"前进"或"后退"状态 时，如果需要调整转向，可操动转向电机执行"左转"或"右转"。"左转"与 "右转"之间也必须先切换到"复位"，再执行互相变换。该装置行走到要吊起 对口的钢管G处则"到位"，行走电机再次"刹车"。同时启动前、后吊电机， 使前、后吊钩"上升"或"下降"，将钢管G吊起并保持在所需的水平位置。然 后启动液压源中的液压电机，为前、后滑动小车的油缸提供油压，带动前、后 吊钩"左移"或"右移"，使此钢管G的管口与另一固定管口相对。由于对口器 D的对口定位作用，使两管口达到同心对正。如果管口间距较大，就再启动行 走电动机，使车体向前或向后微动，使对口间隙最终达到精确要求，并保持不 动。启动电焊机H把已对正的管口先点焊固定住，再用电焊机H将管口处打底 焊头遍。此时放松吊钩，卸下吊带，启动行走电动机继续前进至下一根钢管G。 依次类推。上述操作都是由操控箱上的开关、按键、手柄等实现的。
权利要求
1.一种隧道大口径钢管对口装置，包括车体结构、电动控制、对口器和电焊机四大部分，车体结构由车架(1)、驱动部分、行走部分、转向部分、起吊部分和稳定支撑部分组成，电动控制部分由电控箱和操控箱组成，其特征是驱动部分由行走电动机(2)、减速器(3)、离合器(4)、传动变向器(5)、主动链轮(7)、从动链轮(11)和链条(8)组成，行走电动机(2)安装在车架(1)后端部托板(6)上，行走电动机(2)的前方依次安装减速器(3)、离合器(4)和传动变向器(5)，主动链轮(7)安装在传动变向器(5)的输出轴上，从动链轮(11)安装在主动行走轮轴(9)上，链条(8)安装在主动链轮(7)和从动链轮(11)上；行走部分由主动行走轮轴(9)、主动行走轮(10)、从动行走轮轴(20)和从动行走轮(21)组成，主动行走轮轴(9)横向安装在竖支架(25)的正下方，两个主动行走轮(10)安装在主动行走轮轴(9)的左、右两端，从动行走轮轴(20)横向安装在车架(1)前端下方的转向底盘(19)底面，两个从动行走轮(21)安装在从动行走轮轴(20)的左、右两端；转向部分由转向底盘(19)、转向中心轴(35)、推力轴承(33)、轴套(34)、固定螺母(36)、转向电机(17)和电动推杆(18)组成，转向底盘(19)与其下面的从动行走轮轴(20)用两组卡瓦(32)组装成为一体，转向中心轴(35)下端焊接在转向底盘(19)上表面中心部位，推力轴承(33)安装在转向中心轴(35)下部，转向中心轴(35)插入轴套(34)中，其上端用固定螺母(36)固定，轴套(34)焊接到车架(1)前端的横筋板上，转向电机(17)安装在车架(1)前部右内侧，通过电动推杆(18)和销子与转向底盘(19)右部联接；起吊部分由前、后两个爬杆支架、两个吊电机(22)(23)、两个滑动小车(30)(31)、两个液压缸(40)(51)和液压源(13)组成，前、后两个爬杆支架的竖支架(24)、(25)分别安装在从动行走轮轴(20)、主动行走轮轴(9)正上方的车架(1)上，前、后两个吊电机(22)、(23)的底座分别焊接到从动行走轮轴(20)、主动行走轮轴(9)上方的车架(1)上，前、后两个滑动小车(30)、(31)分别横向安装在前、后竖支架(24)、(25)的上顶部，前、后两个液压缸(40)、(51)分别水平置于前、后滑车道(41)、(52)中，并用销子(16)分别固定在前、后竖支架(24)、(25)的上顶部，前、后两个液压缸的活塞杆分别与前后滑车轮轴(42)、(53)相联，液压源(13)安装在车架(1)上后吊电机(23)附近，液压源(13)与液压缸(40)、(51)之间用油管相联；稳定支撑部分(14)、(15)由方钢支座、伸缩杆、滚轮和高度调节螺母组成，前、后两根方钢支座横向焊接在车架(1)上，伸缩杆插入方钢支座中，伸缩杆外端安装滚轮和高度调节螺栓；电控箱(59)安装在车架托板(6)后部行走电动机(2)上方的支架上，操控箱放在电控箱(59)旁边；对口器(D)和电焊机(H)安置在车架(1)的中部；电控箱(59)内的控制电路由整流模块、控制继电器(KJ1～11)、直流接触器(CJ1～7)、直流继电器(ZJ1～4)和变频器组成，控制继电器(KJ1～11)的输入端与操控箱、电源模块和转向限位器连接，控制继电器(KJ1～11)的输出端与直流继电器(ZJ1～4)、直流接触器(CJ1～7)连接，直流接触器(CJ1～7)又分别与转向电机(M2)、前吊电机(M3)、后吊电机(M4)和液压电机(M5)连接，直流继电器(ZJ1～4)与换向电磁阀连接，变频器与行走电机(M1)连接。
2. 根据权利要求1所述的隧道大口径钢管对口装置，其特征是车架(1)为 长方形框架结构，用方钢、角钢、钢板焊接而成，其后部为悬臂结构，由托板(6)和左、右筋焊接而成。
3. 根据权利要求1所述的隧道大口径钢管对口装置，其特征是主动行走轮 轴(9)上安装两组轴承组件(48)，轴承组件(48)由轴承座和深沟球轴承组 成，轴承座焊接到支撑板上，支撑板焊接到车架(1)的底部。
4. 根据权利要求1所述的隧道大口径钢管对口装置，其特征是主动行走轮 (10)和从动行走轮(21)都外包聚氨酯橡胶层(37)。
5. 根据权利要求1所述的隧道大口径钢管对口装置，其特征是爬杆支架由 竖支架(24)、 (25)和斜支撑(26)、 (27)组成，竖支架(24)、 (25)下端用 法兰(12)与车架(1)相联，斜支撑(26)、 (27)的上端用销子(16)分别与 竖支架(24)、 (25)相联，下端用法兰(12)与车架(1)相联。
6. 根据权利要求1所述的隧道大口径钢管对口装置，其特征是前滑动小车 (30)由滑车道(41)、支撑板(38)、滑车架(43)、滑车轮(42) (45)、起吊轮(44)组成，滑车道(41)横向安装在竖支架(24)上，两个滑车轮(42)、(45)及其之间的起吊轮(44)装在滑车架(43)上，并能在滑车道(41)上 滚动，轴承装在各轮轴上。
7.根据权利要求i所述的隧道大口径钢管对口装置，其特征是液压源(n)由壳体、液压电机、油泵和液压油组成，壳体为立方体形状，其内腔下部装液 压油，上部装液压电机和油泵，其侧面有进、出油嘴。
全文摘要
本发明是一种隧道大口径钢管对口装置，属于装在车体上的悬臂起重机、吊管机领域。行走电动机、减速器、离合器和传动转向器安装在车架后部。主动行走轮安装在车架后半部，从动行走轮和转向机构安装在车架前端部。起吊部分的爬杆支架安装在车架前部和中后部。两个吊电机分别安装在两个行走轮轴上方车架上。两个滑动小车分别安装在两个爬杆支架上顶部。两个液压缸分别安装在前、后两个滑车道处。液压源、稳定支撑机构和电控箱都安装在车架上。该装置解决了山地管道施工中吊管机和对口器无法进入隧道完成钢管对口作业的难题。能在隧道内完成直径1米以上大口径钢管起吊、对口、点焊和打底焊头遍作业；高效、灵活、安全、对口精确、一机多用。
文档编号B23K37/04GK101318277SQ200810138269
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者明 叶, 宋文革, 张守军, 丰 徐, 强 李, 王建华, 王绍智, 钱永志, 韩清国, 斌 高 申请人:东营市科威智能技术有限公司