一种运营隧道病害整治用钢拱架安装机的制作方法

本发明涉及运营隧道病害整治设备领域，具体涉及的是一种运营隧道病害整治用钢拱架安装机。

背景技术：

国内既有铁路隧道病害进行整治时，当衬砌裂损严重时通常采用安装钢拱架进行衬砌加固。一般先对隧道衬砌开槽后安装钢拱架，然后填充槽身，最后在钢拱架背后压浆完成衬砌加固。

目前既有铁路隧道通过安装钢拱架进行加固时，普遍都采用人工安装钢拱架。由于钢拱架自身重量大，在对隧道拱顶钢拱架进行安装时必须要绕过铁路隧道接触网的承力索，且不允许与隧道拱墙及承力索发生碰撞，所以人工安装钢拱架不仅难度大，劳动强度高，作业效率低，而且施工安全隐患大。申请号为cn201220586731.5的“一种既有铁路隧道病害整治用隧道拱顶钢拱架安装机”公开了一种铁路隧道病害整治时钢拱架的机械化安装设备，其构成包括安装台架、安装在安装台架上的钢拱架运行机构以及电气控制部分和液压控制部分，所述的钢拱架运行机构由钢拱架位置校正装置和安装在钢拱架位置校正装置侧边的钢拱架升降及翻转装置构成，其中，钢拱架升降及翻转装置由升降机构、回转机构、翻转机构及固定机构组成，钢拱架位置校正装置由纵移机构、位于纵移机构上方的横移机构、固定于横移机构上的上下移动机构、锁紧机构及上下移动导向机构组成。但该结构只能完成隧道拱顶钢拱架的机械化安装作业，对于隧道拱腰和边墙钢拱架则无法采用该设备进行安装，此外由于没有钢拱架自动抓取装置，需要借助其他设备或机具将钢拱架安装固定至翻转机构后才能进行拱顶钢拱架的机械化安装作业，上述问题又严重制约了隧道钢拱架的安装效率，因此亟待设计一种机械化和自动化程度高且能进行隧道全环钢拱架机械化安装的设备。

综上，如何设计一种能用于运营隧道病害整治全环钢拱架机械化安装的设备，便成为本领域技术人员亟需解决的问题之一。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种运营隧道病害整治用钢拱架安装机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种运营隧道病害整治用钢拱架安装机，包括钢拱架运行机构、电气控制部分和液压控制部分，所述钢拱架运行机构包括纵移小车，安装在纵移小车上的升降柱，安装在升降柱顶部的水平回转机构，安装在水平回转机构上的竖向回转机构，与竖向回转机构连接的伸缩臂，与伸缩臂连接的夹头仰俯机构，以及与夹头仰俯机构连接并用于夹取钢拱架的回转夹头。

进一步的，所述回转夹头包括安装在夹头仰俯机构上的夹头回转支承，安装在夹头回转支承上的夹头座，与夹头座铰接并用于夹取钢拱架的夹紧爪，以及两端分别与夹头座和夹紧爪铰接的夹紧油缸。

再进一步的，所述夹头仰俯机构包括与伸缩臂铰接的夹头仰俯座，两端分别与伸缩臂和夹头仰俯座铰接的夹头仰俯油缸，所述夹头回转支承安装在夹头俯仰座上。

更进一步的，所述伸缩臂包括与竖向回转机构连接的伸缩臂外套筒，安装在伸缩臂外套筒内的伸缩臂内套筒，以及两端分别与伸缩臂外套筒和伸缩臂内套筒铰接的伸缩液压缸；所述伸缩内套筒端头还与夹头仰俯座和夹头仰俯油缸铰接。

更进一步的，所述竖向回转机构包括安装在水平回转机构上的竖向回转支承和用于驱动竖向回转支承旋转的竖向回转马达；所述竖向回转马达为两个，所述伸缩臂外套筒安装在竖向回转支承上。

更进一步的，所述水平回转机构包括安装在升降柱顶部的水平回转支承，安装在水平回转支承上的双级回转支架，以及安装在双级回转支架上用于驱动水平回转支承旋转的水平回转马达；所述竖向回转支承和竖向回转马达安装在双级回转支架上。

更进一步的，所述升降柱包括安装在纵移小车上的升降柱外套筒，安装在升降柱外套筒内的升降柱内套筒，两端分别与升降柱外套筒和升降柱内套筒铰接的升降柱升降液压缸；所述水平回转支承安装在升降柱内套筒顶部。

更进一步的，所述纵移小车底部设置有用于钢拱架安装机走行的复合滚轮组。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明设置的纵移小车，在纵移小车底部设置有复合滚轮组，使得本发明可以在走行轨道上纵向移动，实现隧道纵向范围内不同位置处钢拱架的夹取安装；

(2)升降柱通过升降柱升降液压缸可使升降柱内套筒上下升降，实现不同高度范围内的钢拱架的夹取安装，也使得本安装机在不使用时可降低升降柱高度以减少其所占空间，非常适合在隧道内狭小空间施工；

(3)水平回转机构和竖直回转机构通过回转马达的驱动使得回转夹头可以在水平面和竖直面内转动，进一步扩展了钢拱架夹取安装的范围；

(4)伸缩臂通过伸缩液压缸可使伸缩臂内臂伸缩，使得回转夹头可以调节距离，与水平回转机构、竖直回转机构、纵移小车的配合可大大拓展夹取钢拱架的范围，同样也使得本安装机在不使用时缩回伸缩臂内套筒以减少所占空间，非常适合在隧道内狭小空间施工；

(5)夹头仰俯机构在夹头仰俯油缸作用下带动回转夹头可以在一定范围内绕轴线转动，与竖直回转机构在竖直范围内的转动形成补偿，提高了竖直范围内的调整精度和调整的灵活度；

(6)回转夹头通过设置夹头回转支承，可以以夹头回转支承为轴回转，实现不同角度夹取和安装钢拱架，进一步提高了钢拱架夹取、安装和调整的灵活度。

本发明与移动台车配合可以在隧道一定范围内对隧道拱部及边墙的钢拱架夹取安装，而且设备调节灵活，机械化和自动化程度高。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的左视图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-复合滚轮组，2-纵移小车，3-升降柱外套筒，4-升降柱升降液压缸，5-升降柱内套筒，6-水平回转支承，7-竖向回转支承，8-双级回转支架，9-伸缩臂外套筒，10-伸缩液压缸，11-伸缩臂内套筒，12-夹头仰俯油缸，13-夹头仰俯座，14-夹头回转支承，15-夹紧油缸，16-夹紧爪，17-夹头座，18-水平回转马达，19-竖向回转马达，20-走行轨道。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1～2所示，一种运营隧道病害整治用钢拱架安装机，包括钢拱架运行机构、电气控制部分和液压控制部分，电气控制部分及液压控制部分采用常规技术，故未在图上示出。所述的钢拱架运行机构包括纵移小车2、升降柱、水平回转机构、竖向回转机构、伸缩臂、夹头仰俯机构和回转夹头。其中，回转夹头包括夹头回转支承14、夹头座17、夹紧爪16和夹紧油缸15；夹头仰俯机构包括夹头仰俯座13和夹头仰俯油缸12；伸缩臂包括伸缩臂外套筒9、伸缩臂内套筒11和伸缩液压缸10；竖向回转机构包括竖向回转支承7和竖向回转马达19；水平回转机构包括水平回转支承6、双级回转支架8和水平回转马达18；升降柱包括升降柱外套筒3、升降柱内套筒5和升降柱升降液压缸4。

升降柱安装在纵移小车2上，水平回转机构安装在升降柱顶部，竖向回转机构安装在水平回转机构上，伸缩臂与竖向回转机构连接，夹头仰俯机构与伸缩臂连接，回转夹头与夹头仰俯机构连接并用于夹取钢拱架；其中，夹头回转支承14安装在夹头仰俯机构上，夹头座17安装在夹头回转支承14上，夹紧爪16与夹头座17铰接并用于夹取钢拱架，夹紧油缸15两端分别与夹头座17和夹紧爪16铰接；夹头仰俯座13与伸缩臂铰接，夹头仰俯油缸12两端分别与伸缩臂内套筒11和夹头仰俯座13铰接，夹头回转支承14安装在夹头俯仰座13上；伸缩臂外套筒9与竖向回转机构连接，伸缩臂内套筒11安装在伸缩臂外套筒9内，伸缩液压缸10两端分别与伸缩臂外套筒9和伸缩臂内套筒11铰接，伸缩内套筒11外端头还与夹头仰俯座13和夹头仰俯油缸12铰接；竖向回转支承7和用于驱动竖向回转支承7旋转的竖向回转马达19安装在水平回转机构上，竖向回转马达19为两个，伸缩臂外套筒9安装在竖向回转支承7上；水平回转支承6安装在升降柱内套筒顶部，双级回转支架8安装在水平回转支承6上，水平回转马达18安装在双级回转支架8上用于驱动水平回转支承6旋转，竖向回转支承7和竖向回转马达19安装在双级回转支架8上；升降柱外套筒3安装在纵移小车2上，升降柱内套筒5安装在升降柱外套筒3内，升降柱升降液压缸4两端分别与升降柱外套筒3和升降柱内套筒5铰接，水平回转支承6安装在升降柱内套筒5顶部；纵移小车2底部设置有用于钢拱架安装机走行的复合滚轮组1，复合滚轮组1卡装在配套的走行轨道20内。

使用时，将本机安装在台车上，在没有台车可用的情况下，也可搭建一个高度合适的桁架平台，将本机安装在桁架平台上使用。首先将本钢拱架安装机卡装复合滚轮组的走行轨道安装在台车上，通过纵移小车的走行实现隧道纵向范围内不同地点钢拱架的夹取安装；通过控制升降柱、水平回转机构、竖向回转机构、伸缩臂、夹头仰俯机构和回转夹头，可有效避开铁路隧道内的接触网系统，适应隧道内不同位置钢拱架的安装。本发明与移动台车配合可以在隧道一定范围内对隧道拱部及边墙钢拱架进行夹取安装，而且调节灵活，机械化和自动化程度高。

移动小车的走行可以由人工推动完成。也可以由在移动小车与纵移型钢轨道之间设置驱动移动小车走行的驱动机构来完成。

本钢拱架安装机还可以通过编程来控制各驱动机构的动作，以控制钢拱架的运行轨迹来完成运营隧道病害整治时钢拱架的自动化机械安装。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当仅用于限制本发明的保护范围，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。