高效率垂直土体输送系统及其施工方法与流程

本发明涉及土木施工，尤其是涉及一种高效率垂直土体输送系统及其施工方法。

背景技术：

1、在地下工程施工作业的过程中，土体的挖掘和转移是一个相对麻烦，且效率较低，当遇到施工工况相对复杂，不适合大型机械进场施工时，也无法直接从中间进行挖孔时，导致施工进度较慢。尤其当施工深度较大时，地下结构复杂，则会严重的影响施工的周期。目前，中国专利文献cn 114086566 a记载了一种狭长型软土基坑开挖支护及土体运输方法，该设备无法较好的应对深坑土体的转移，存在适用场景受限、施工效率低的问题。中国专利文献cn114394550 a记载了一种深基坑开挖垂直式搬土运输系统，仍然存在上述问题，运输系统相对复杂，需要两套装置共同作用，两套装置互相独立，使用存在缺陷，需要改进。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高效率垂直土体输送系统及其施工方法，解决了土体转运效率较低，运输装置占用空间大，转运方式相对复杂，施工过程存在安全隐患，不能根据工况进行及时的调整，同时无法对土体进行快速分离的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高效率垂直土体输送系统，包括设置在固定架上的放线单元，放线单元的两侧相对绕设有两个钢丝绳，两个钢丝绳的绕设方向相反，两侧的钢丝绳分别通过滑轮连接有第一抓斗和第二抓斗，放线单元的外侧设有用于驱动的第一电机和减速器。

3、优选的方案中，放线单元包括相对设置的两个收线筒，两个收线筒内侧通过调整器连接，钢丝绳绕设在收线筒上，两个收线筒分别转动设置在轴杆上，两个收线筒外侧分别通过离合器和第一电机连接。

4、优选的方案中，收线筒包括设置在两端的连接头和安装板，两个安装板正对设置，连接头和离合器连接，调整器设置在安装板上，第一抓斗和第二抓斗上分别设置有第一距离传感器及第二距离传感器。

5、优选的方案中，调整器包括丝杠升降台和对接板，丝杠升降台上设有可伸缩的顶杆，顶杆和对接板插接，丝杠升降台包括底座和第二电机，顶杆和底座螺纹连接，第二电机用于驱动顶杆运动；

6、靠近对接板一侧的安装板上设有单孔标记，靠近丝杠升降台一侧的安装板上设有红外模块，红外模块正对单孔标记设置。

7、优选的方案中，对接板一侧还设有双孔标记，双孔标记和单孔标记分别对称设置在对接板两侧，丝杠升降台一侧还设有摄像模块，摄像模块和红外模块对称设置在丝杠升降台两侧。

8、优选的方案中，在固定架的下侧还设有振动过滤模块，振动过滤模块的上部设有滑道模块，滑道模块包括动滑板，动滑板的两侧对称压设有两个动滑板，两个动滑板分别用于接收第一抓斗和第二抓斗上抓取的土体。

9、优选的方案中，振动过滤模块上部设有振动筛，振动过滤模块的下部设有抽排管，动滑板底部固设有转轴，转轴下侧设有从动齿轮，从动齿轮上啮合连接有主动齿轮，主动齿轮固设在第三电机上，第三电机用于将上侧的动滑板旋转至定滑板的上侧和定滑板配合。

10、优选的方案中，一种垂直土体输送系统的施工方法，包括以下步骤：

11、s1、将固定架移动至设计位置，分别对第一抓斗和第二抓斗进行安装并调机，采集工况所需的驱动力参数；

12、s2、初始作业时，在一定深度范围内，打开放线单元，通过钢丝绳从两侧同时控制第一抓斗和第二抓斗的工作，第一抓斗和第二抓斗上分别设置有控制抓斗开闭的驱动系统，根据驱动力参数和第一电机上的减速器的减速比及损耗系数计算所需的输入扭矩；

13、s3、利用第一距离传感器及第二距离传感器的反馈信号获取土体的位置和深度，逐步调整钢丝绳的长度，根据输入扭矩和电机参数计算电机的投入数量，投入的各个电机合计的额定输出扭矩需要大于输入扭矩；

14、s4、随机选出主电机，设定主电机的输出扭矩，从电机自适应匹配，随着深度的加深，根据研判结果调整第一抓斗和第二抓斗的工作状态；

15、s5、检测第一抓斗和第二抓斗的升降工作时间和深度的相关性；

16、s6、超出系统估计时间后将输出的扭矩和设定的扭矩进行比对；

17、若未达到预计时间，则增大主、从电机输出扭矩，或者投入新的从电机跟随输出扭矩；

18、若达到预设值则转入稳态模式；

19、s7、重复上述s3~ s6步骤，直至完成所有土体的转移。

20、通过以上步骤实现多电机驱动的智能化控制。

21、优选的方案中，全过程保证整体受力的平衡，同时当第一抓斗与第二抓斗将土体运至地面上方时，振动过滤模块和滑道模块配合工作，完成土体的转移和过滤；

22、s4中第一抓斗和第二抓斗的工作状态分为：

23、a、第一抓斗和第二抓斗分别单独工作，此时调节器解耦，两个第一电机分别单独运行；

24、b、第一抓斗和第二抓斗交替工作，第一抓斗和第二抓斗互为配重，此时调节器锁止；

25、b1、任意一侧的第一电机和离合器持续配合工作，相对的另外一个第一电机和离合器断开；

26、b2、两侧的第一电机分别交替工作，保证其中一个第一电机有停机时间；

27、b3、两侧的第一电机同时和离合器配合工作。

28、优选的方案中，调节器的工作过程包括以下步骤：

29、当需要调节器耦合投入电机时：

30、s101、采集主电机驱动的安装板转速；

31、s102、计算投入电机驱动的安装板转速；

32、s103、控制需要投入的电机启动，直至转速与主电机一侧的安装板转速匹配；

33、s104、控制丝杠升降台工作，将顶杆伸出；

34、s105、直至设置在顶杆上的花键头和对接板的花键孔啮合；

35、通过上述步骤实现新电机的投入；

36、当需要调节器解耦退出电机时：

37、s201、采集主电机驱动的安装板转速；

38、s202、计算投入电机驱动的安装板转速；

39、s203、控制需要退出的电机的转速略低于主电机一侧的安装板的转速使扭矩卸载；

40、s204、控制丝杠升降台工作，将顶杆缩回；

41、s205、直至设置在顶杆上的花键头和对接板的花键孔退出啮合；

42、通过上述步骤实现新电机的退出。

43、本发明的有益效果为：通过在固定架两侧分别设置第一抓斗和第二抓斗，能在挖掘运土的不同阶段进行相互配合，保证施工安全的前提下，效率更高，可以通过设置在放线单元上的两个收线筒协同工作，进行多种模式的切换，施工过程对于钢丝绳的受力更均衡，整体运动状态更平衡，保证了使用寿命长，同时安全更有保障，由于地下不同深度的土体的状态不同，含水量也不同，因此可以利用振动过滤模块和滑道模块进行土体自身分离，也能较好的将含有的水进行快速的收集，为后续的施工提供了便利。

技术特征：

1.一种高效率垂直土体输送系统，其特征是：包括设置在固定架（1）上的放线单元（2），放线单元（2）的两侧相对绕设有两个钢丝绳（4），两个钢丝绳（4）的绕设方向相反，两侧的钢丝绳（4）分别通过滑轮（3）连接有第一抓斗（5）和第二抓斗（6），放线单元（2）的外侧设有用于驱动的第一电机（9）和减速器。

2.根据权利要求1所述一种高效率垂直土体输送系统，其特征是：放线单元（2）包括相对设置的两个收线筒（7），两个收线筒（7）内侧通过调整器（8）连接，钢丝绳（4）绕设在收线筒（7）上，两个收线筒（7）分别转动设置在轴杆（11）上，两个收线筒（7）外侧分别通过离合器（10）和第一电机（9）连接。

3.根据权利要求2所述一种高效率垂直土体输送系统，其特征是：收线筒（7）包括设置在两端的连接头（701）和安装板（702），两个安装板（702）正对设置，连接头（701）和离合器（10）连接，调整器（8）设置在安装板（702）上，第一抓斗（5）和第二抓斗（6）上分别设置有第一距离传感器（21）及第二距离传感器（22）。

4.根据权利要求3所述一种高效率垂直土体输送系统，其特征是：调整器（8）包括丝杠升降台（12）和对接板（16），丝杠升降台（12）上设有可伸缩的顶杆（15），顶杆（15）和对接板（16）插接，丝杠升降台（12）包括底座（1201）和第二电机（1202），顶杆（15）和底座（1201）螺纹连接，第二电机（1202）用于驱动顶杆（15）运动；

5.根据权利要求4所述一种高效率垂直土体输送系统，其特征是：对接板（16）一侧还设有双孔标记（18），双孔标记（18）和单孔标记（17）分别对称设置在对接板（16）两侧，丝杠升降台（12）一侧还设有摄像模块（13），摄像模块（13）和红外模块（14）对称设置在丝杠升降台（12）两侧。

6.根据权利要求1所述一种高效率垂直土体输送系统，其特征是：在固定架（1）的下侧还设有振动过滤模块（19），振动过滤模块（19）的上部设有滑道模块（20），滑道模块（20）包括动滑板（2001），动滑板（2001）的两侧对称压设有两个动滑板（2001），两个动滑板（2001）分别用于接收第一抓斗（5）和第二抓斗（6）上抓取的土体。

7.根据权利要求6所述一种高效率垂直土体输送系统，其特征是：振动过滤模块（19）上部设有振动筛（1901），振动过滤模块（19）的下部设有抽排管（1902），动滑板（2001）底部固设有转轴（2003），转轴（2003）下侧设有从动齿轮（2004），从动齿轮（2004）上啮合连接有主动齿轮（2005），主动齿轮（2005）固设在第三电机（2006）上，第三电机（2006）用于将上侧的动滑板（2001）旋转至定滑板（2002）的上侧和定滑板（2002）配合。

8.根据权利要求1~7任意一项所述一种垂直土体输送系统的施工方法，其特征是：包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述一种垂直土体输送系统的施工方法，其特征是：全过程保证整体受力的平衡，同时当第一抓斗（5）与第二抓斗（6）将土体运至地面上方时，振动过滤模块（19）和滑道模块（20）配合工作，完成土体的转移和过滤；

10.根据权利要求9所述一种垂直土体输送系统的施工方法，其特征是：调节器（8）的工作过程包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种高效率垂直土体输送系统及其施工方法，包括设置在固定架上的放线单元，放线单元的两侧相对绕设有两个钢丝绳，两个钢丝绳的绕设方向相反，两侧的钢丝绳分别通过滑轮连接有第一抓斗和第二抓斗，放线单元的外侧设有用于驱动的第一电机和减速器。本发明设计巧妙，结构紧凑，能大幅度挺好垂直土体运输的效率，同时保证施工的安全稳定，根据需要可在多个模态之间进行切换，具有良好的经济效益。

技术研发人员：宋宏伟,孙志伍,王世冲,樊卓君,张凯,罗祯皆,崔雨轩,桂阳,崔志成,刘朋飞,王加雷
受保护的技术使用者：中国葛洲坝集团第一工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16