专利名称：湿式整体式混凝土喷射机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种隧道、矿井、边坡支护所需湿式混凝土支护施工设备，特别是 涉及一种湿式整体式混凝土喷射机组。
背景技术：
混凝土喷射机是利用压缩空气，将按一定级配和水灰比拌合好的混凝土料，通过 输送管及喷射机的喷嘴，以很高的速度喷射出去，从而在受喷面上形成混凝土支护层，是目 前喷射混凝土施工作业中的主要设备。由于混凝土喷射技术具有节约混凝土和钢材、木材， 节省劳动力，提高施工效率，降低工程费用等优点，因此混凝土喷射机的应用越来越普遍。 目前已被广泛地应用于铁路、公路、水利、建筑、煤炭等建筑工程的施工中，成了解决隧道、 道路护坡、建筑基坑、地下工程的临时和永久支护理想的施工作业机械。目前采用的喷浆机多为小型手持式，各配套部件分散式布置。这种喷浆机不能很 好地控制混凝土的质量，增加喷射时混凝土的回弹量，降低了原材料的利用率，提高了工程 施工成本。喷射时产生的粉尘较多，危害施工人员的身体健康。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种湿式整体式混凝土喷射机 组。该实用新型降低了粉尘浓度，提高了生产效率，降低了混凝土的回弹率，大大改善了喷 射混凝土的品质。所述湿式整体式混凝土喷射机组，包括辅助管路系统、混凝土输送泵、车架、传动 系统、电缆卷筒、速凝剂自动配比系统、空气压缩机组、电气系统、驾驶室、液压系统、高压水 泵清洗系统和动力系统，所述车架采用框架结构型式，车架后端通过铰轴与车桥连接，前端 通过两个支座及螺栓与车桥刚性连接，车架前端的下部安装伸缩支腿。连接座是工作臂的 支撑部分，它通过回转支承与车架连接，可实现相对车架的回转运动，连接座通过销轴与工 作臂连接，带动工作臂进行转动。所述辅助管路系统、混凝土输送泵、车架、传动系统、电缆卷筒、速凝剂自动配比 系统、空气压缩机组、电气系统、驾驶室、液压系统、高压水泵清洗系统和动力系统布置在底
In O所述整车的行走动力为动力系统的柴油发动机，柴油发动机通过联轴器驱动液压 泵，液压泵安装在飞轮壳法兰上，液压泵通过液压油路驱动传动系统的行走液压马达，行走 液压马达固定在变速箱上，变速箱为前后双端输出，通过传动轴与前、后驱动桥连接，带动 驱动桥内的齿轮旋转，实现整车的行走。为了防止车架受扭和提高整车的驱动性能，车架与两驱动桥的连接采用了三点支 撑的连接形式。车架与后车桥一端刚性固定于车桥上，形成两点支撑，一端与前车桥铰接， 两侧通过液压缸作为弹性支撑，形成一点支撑，三点支撑结构有效防止了车架受扭，保证四 个车轮与地面同时接触，保证地面对整车的附着力，增强整机的驱动性能。[0009]所述车架采用碳素结构钢和低合金结构钢焊接而成，车架主结构由两根纵梁和若 干横梁焊接而成。车架承载发动机、变速箱、空压机、液压泵站等元件，车架是作为底盘部 分的主要受力构件，具有足够的强度和刚度，保证车辆行驶过程中具有足够的抗冲击性能 (强度要求)，保证承载的各部件相对位置不应有大的变化(刚度要求)。所述车架前端的下部安装伸缩支腿，伸缩支腿用螺栓与车架连接在一起，伸缩支 腿的主要作用为在喷射臂工作时，支腿伸出，支撑在地面上，保证整机的倾覆稳定性。驾驶室内部布置有一方向盘，方向盘通过转向柱与液压转向器相连，控制驱动桥 的转向；左侧为电控油门踏板，控制发动机转速；右侧为刹车踏板，控制整车的行车制动。 驾驶室面板置于驾驶室前上方，这样可减少隧道中灰尘、水、污垢等的积落，方便人的操作。所述混凝土输送泵和速凝剂自动配比系统通过输送管道与喷射头连接，输送混凝 土和速凝剂的在喷射头处按一定比例混合，空气压缩机通过输送管道将高压空气输入喷射 头，把混凝土和速凝剂的混合物快速喷射到受喷面上。所述喷射臂主要由连接座、工作臂、喷射头组成，喷射臂具有大臂回转、大臂伸缩、 大臂俯仰、小臂回转、小臂伸缩、小臂俯仰、喷嘴回转、喷嘴摆动和喷嘴旋转、垂直和水平自 动平行等动作，这些自动动作有助于操作手专注于喷浆质量和将回弹量减到最小。所述工作臂由大臂、小臂和连接体组成，大臂后端通过铰轴与连接座连接，大臂前 端通过铰轴与连接体连接；小臂的后端通过回转支撑与连接体连接，回转支撑的内齿轮与 回转马达的齿轮啮合；变幅油缸两端分别与大臂和连接座球铰连接；上调平油缸一端与大 臂球铰连接，另一端与连接体球铰连接。所述大臂和小臂均为伸缩臂结构，由内臂、外臂、液压缸及滑块组成，内外臂均为 箱形结构，由钢板组焊而成，内臂插入外臂之中，外臂的前段内壁装有滑块，内臂的后端外 壁装有滑块，滑块通过螺钉固定在外臂和内臂上，通过调整螺钉可以调整外臂和内臂之间 的间隙；液压缸两端均为球铰安装，一端球铰安装在外臂后端的内侧，另一端球铰安装在内 臂前端的内侧，通过控制液压油缸的伸缩，可实现外臂和内臂之间的滑动，实现工作臂的伸 缩功能。在大臂和连接座之间另安装一个下调平油缸，下调平油缸两端分别与大臂和连接 座球铰连接，安装在变幅油缸的内侧；下调平油缸的无杆腔通过液压管路与上调平油缸无 杆腔进行连接，下调平油缸的有杆腔通过液压管路与上调平油缸的有杆腔连接，下调平油 缸和上调平油缸的缸径和杆径相同。所述连接座的回转采用液压马达+减速器+外齿圈回转轴承的传动形式实现，工 作中带动工作臂进行0 270° (左90°右180° )的转动。连接座下部与车架平台连接， 上部与大臂连接，同时又是大臂俯仰油缸和小臂保持水平油缸的连接基础。结构采用钢板 焊接，在连接座外部设计外罩，确保齿轮啮合、回转轴承和液压马达不受混凝土和灰尘的污
^fe o大臂由外臂和内臂组成，结构坚固，运输时的尺寸小。大臂可完成-23° 67°的 俯仰。大臂的伸缩由液压缸驱动内臂在外臂中滑移来实现，外臂前端和内臂的后端设计有 滑块，并且前端的滑块设计螺栓调整机构，以保证内外臂滑动时的侧向间隙。所有滑块处都 设计有相同尺寸的薄板，用于滑块磨损后的补偿。前端滑块处设计有脂润滑和挡渣板。大 臂的结构为矩形截面，采用折板焊接工艺，要求加工时保证内外臂的形状和尺寸精度。
4[0019]小臂的伸缩和结构与大臂设计基本相同，小臂的俯仰油缸和大臂的小油缸保持联 动，保证小臂工作时保持水平状态，并完成-67° 23°的俯仰。大臂和小臂通过回转关节连接，关节能够完成水平360°的转动。关节的回转采 用液压马达+减速器+内齿圈回转轴承的传动形式实现，小臂的俯仰由连接在关节座上的 油缸实现。喷嘴采用两个液压摆动马达实现其X轴的360°转动(仅限一周)和Y轴的240° 摆动。采用液压马达驱动偏心盘实现连续转动和8°的摆动，喷嘴的240°摆动及刷动分别 240°旋转架和摆动架实现，球铰通过两端的法兰盘分别与240°旋转架和摆动架相连接。混凝土喷射机组的液压系统包括喷射臂液压系统、混凝土泵送液压系统、行走液 压系统和辅助液压系统(包括电缆卷筒回路，支腿顶升及伸缩回路，车桥摆动回路，搅拌回 路，冷却液压系统)。喷射臂液压系统包括大臂回转、大臂伸缩、大臂俯仰、小臂回转、小臂伸缩、小臂俯 仰、喷嘴回转、喷嘴摆动和喷嘴旋转等九个动作。此九个动作由轴向柱塞变量泵提供动力， 液压泵提供的压力油经比例多路阀控制，构成负载敏感系统。混凝土液压系统分泵送系统、S管摆动系统和搅拌系统，泵送系统采用闭式系统，S 管摆动系统为开式液压系统。泵送系统采用液控的混凝土专用的快速换向柱塞泵。三位四 通阀可控制泵的高低压切换，恒功率阀可根据高压腔的压力大小相应的改变控制压力，实 现功率调节，防止电机过载。S管摆动系统中，摆动油缸由柱塞泵通过蓄能器供油。液压泵 采用带恒压调节的变量泵，当蓄能器加载并达到调定的压力值后，泵回摆至接近零流量，但 压力保持不变。搅拌系统由齿轮泵，单向阀，溢流阀，电磁换向阀和双向液压马达组成，搅拌 系统压力由溢流阀控制。行走液压系统包括行走回路、行车制动回路、转向回路、驻车制动及变速箱换挡回 路。行走回路是由变量泵及定量行走马达构成的闭式液压系统，可实现变量泵的排量无级 可调。行车制动的控制阀为整体式液压远程外力制动阀。该阀与油泵直接连接，经节流口 向蓄能器充液，其余流量流至其它的执行器。液压转向系统采用液压转向器，在转向器至转 向油缸之间的回路中安装转向控制阀组，通过改变转向控制阀组中各电磁铁得电的逻辑关 系可保证无论设备前进还是后退，喷浆机转向均按驾驶员操作来动作，并能使设备可实现 前八字，半八字和斜行转向的功能。驻车制动及变速箱换挡回路的压力油来自行走闭式泵 的补油回路。辅助液压系统包括电缆卷筒回路，支腿顶升及伸缩回路和车桥摆动回路。车桥摆动回路由两个单向阀及一个两位四通阀组成，在喷浆机行驶时，电磁铁得 电阀芯处于右位，使整车由四点悬挂变为三点悬挂，避免行驶过程中车身受扭变形。为防止液压系统发热，在回路中安装有冷却器。该冷却器时专门为工程机械设计 开发的，由散热板，内置直流电机的风扇装置壳体等几部分组成。其结构紧凑便于安装；尺 寸性能比高及冷却效率高。另外通过安装的控制附件，可使冷却器在需要的时候工作或停 止工作。整车采用双动力源控制系统，整车行驶时采用柴油发动机，处于工作状态时采用 外动力源。整车的电气系统采用可编程控制器PLC控制，控制器和I/O扩展模块、显示器之间通过CAN总线通讯，为控制器的编程输入、故障诊断以及控制器之间的数据交换提供了方 便；控制器输出PWM控制液压比例阀以实现臂架动作的无极调速；混凝土流量增减、添加剂 流量增减均采用PID调节。在显示器上可进行混凝土、添加剂配比的调节；可显示混凝土、 添加剂的理论值以及实际的流量值，整车若有故障，此显示器均有报警提示，以便于操作者 查找故障所在。为了适应隧道的工作环境，此设备分为本地控制和遥控器控制，防止信号的 干扰，遥控器采用的是有线遥控，在遥控器上可进行臂架伸缩、俯仰、回转、自动喷射、混凝 土增减、速凝剂增减等等。辅助管路系统包括混凝土输送管路、高压空气输送管路和外加剂输送管路。本实用新型的有益效果是湿式整体式混凝土喷射机组可以很好的控制混凝土的 质量，减少喷射时混凝土的回弹量，提高原材料的利用率，降低工程施工成本，减小设备的 空间占用量，有效降低喷射时产生的粉尘，消除对施工人员健康的危害，提高了生产效率， 大大改善喷射混凝土的品质，提高混凝土的勻质性。
图1是湿式整体式混凝土喷射机组的主视结构示意图；图2是湿式整体式混凝土喷射机组的俯视结构示意图；图3是工作臂结构示意图；图4是混凝土喷射系统原理图。
具体实施方式
实施例图1、图2是本实用新型的湿式整体式混凝土喷射机组包括动力系统12、传动系 统4、车架3、支腿16、混凝土输送泵2、空气压缩机组7、速凝剂自动配比系统6、液压系统 10、电气系统8、电缆卷筒5、高压水泵清洗系统11、驾驶室9、连接座15、工作臂13、喷射头 14以及辅助管路系统1。所述车架3采用框架结构结构型式，车架3后端通过铰轴与车桥 连接，前端通过两支座与车桥刚性连接，车架3前端的下部安装伸缩支腿16。传动系统4为 2轴线4轮全驱，全轮转向。动力系统12为柴油发动机驱动液压泵，液压泵驱动传动系统4 的液压马达，液压马达安装在变速箱上，变速箱为前后双端输出，通过传动轴驱动前后桥实 现行走。喷射臂由连接座15、工作臂13、喷射头14等组成。连接座15是工作臂13的支撑 部分，它通过回转支承与车架3连接，可实现相对车架3的回转运动，连接座15的回转采用 液压马达+减速器+外齿圈回转轴承的传动形式实现，工作中带动工作臂13转动。工作臂13如图3所示，工作臂13由大臂201、小臂204和连接体206组成，大臂 201后端通过铰轴与连接座15连接，大臂201前端通过铰轴与连接体206连接。小臂204 的后端通过回转支撑与连接体206进行连接，回转支撑的内齿轮与回转马达207的齿轮啮 合，回转马达207回转带动小臂204回转。变幅油缸203两端分别与大臂201和连接座15 球铰连接，通过控制变幅油缸203的伸缩可以控制大臂201的变幅。上调平油缸205 —端 与大臂201球铰连接，一端与连接体206球铰连接，通过控制上调平油缸205的伸缩可以控 制小臂204的变幅。大臂201和小臂204均为伸缩臂结构，由内臂、外臂、液压缸、滑块等组 成。内外臂均为箱形结构，由钢板组焊而成，内臂能够插入外臂之中，外臂的前段内壁装有
6滑块，内臂的后端外壁装有滑块，滑块通过螺钉固定在外臂和内臂上，通过调整螺钉可以调 整外臂和内臂之间的间隙。液压缸两端均为球铰安装，一端球铰安装在外臂后端的内侧，另 一端球铰安装在内臂前端的内侧，通过控制液压油缸的伸缩，可实现外臂和内臂之间的滑 动，实现工作臂的伸缩功能。在大臂201和连接座15之间另安装一个下调平油缸202，安 装方式与变幅油缸203的安装方式相同，安装在变幅油缸203的内侧。下调平油缸202的 无杆腔通过液压管路与上调平油缸205无杆腔进行连接，下调平油缸202的有杆腔通过液 压管路与上调平油缸205的有杆腔进行连接，下调平油缸202和上调平油缸205的缸径和 杆径完全相同。将小臂204调整到水平状态，当变幅油缸203带动大臂201俯仰动作时，大 臂201会带动下调平油缸202进行伸缩，同时带动上调平油缸205反向伸缩及小臂204俯 仰动作，使小臂204基本保持在水平状态。 混凝土喷射系统由混凝土输送泵2、空气压缩机组7、速凝剂自动配比系统6、辅助 管路1、电气系统8和液压系统10组成(见图1、图2和图4所示)。混凝土输送泵通过输 送管路将混凝土输送到喷射臂上的混和器，空压机组提供高压风，在进入混和器前，高压空 气注入速凝剂管路，使速凝剂充分的雾化。雾化的速凝剂和高压风同时注入混和器，与混凝 土充分混和，行程气悬浮稀薄流，通过喷嘴喷射出去。速凝剂泵能够根据混凝土输出量或混 凝土中水泥的含量自动调整速凝剂的输出量，既加快了混凝土的凝固，又保证混凝土的强 度不会降低。
权利要求一种湿式整体式混凝土喷射机组，其中，辅助管路系统(1)、混凝土输送泵(2)、车架(3)、传动系统(4)、电缆卷筒(5)、速凝剂自动配比系统(6)、空气压缩机组(7)、电气系统(8)、驾驶室(9)、液压系统(10)、高压水泵清洗系统(11)和动力系统(12)布置在底盘上，其特征是车架(3)采用框架结构型式，车架(3)后端通过铰轴与车桥连接，前端通过两个支座及螺栓与车桥刚性连接，车架(3)前端的下部安装伸缩支腿(16)；连接座(15)是工作臂(13)的支撑部分，它通过回转支承与车架(3)连接，可实现相对车架的回转运动，连接座(15)通过销轴与工作臂(13)连接，带动工作臂(13)进行转动。
2.根据权利要求1所述的湿式整体式混凝土喷射机组，其特征是所述动力系统(12) 的柴油发动机为整车的行走提供动力，柴油发动机通过联轴器驱动液压泵，液压泵安装在 飞轮壳法兰上，液压泵通过液压油路驱动传动系统的行走液压马达，行走液压马达固定在 变速箱上，变速箱为前后双端输出，通过传动轴与前、后驱动桥连接，带动驱动桥内的齿轮 旋转，实现整车的行走。
3.根据权利要求2所述的湿式整体式混凝土喷射机组，其特征是所述前、后驱动桥与 车架(3)的连接采用了三点支撑的连接形式，车架(3)与后车桥一端刚性固定于车桥上，形 成两点支撑，一端与前车桥铰接，两侧通过液压缸作为弹性支撑，形成一点支撑。
4.根据权利要求3所述的湿式整体式混凝土喷射机组，其特征是所述车架(5)主结 构由两根纵梁和若干横梁焊接而成，所述纵梁和横梁的材料为碳素结构钢和低合金结构 钢。
5.根据权利要求1所述的湿式整体式混凝土喷射机组，其特征是所述混凝土输送泵 (2)和速凝剂自动配比系统(6)通过输送管道与喷射头(14)连接，输送混凝土和速凝剂的 在喷射头(14)处按一定比例混合，空气压缩机通过输送管道将高压空气输入喷射头(14)， 把混凝土和速凝剂的混合物快速喷射到受喷面上。
6.根据权利要求1所述的湿式整体式混凝土喷射机组，其特征是所述工作臂(13)由 大臂(201)、小臂(204)和连接体(206)组成，大臂(201)后端通过铰轴与连接座(15)连 接，大臂(201)前端通过铰轴与连接体(206)连接；小臂(204)的后端通过回转支撑与连接 体(206)连接，回转支撑的内齿轮与回转马达(207)的齿轮啮合；变幅油缸(203)两端分别 与大臂(201)和连接座(15)球铰连接；上调平油缸(205) —端与大臂(201)球铰连接，另 一端与连接体(206)球铰连接。
7.根据权利要求6所述的湿式整体式混凝土喷射机组，其特征是大臂(201)和小臂 (204)均为伸缩臂结构，由内臂、外臂、液压缸及滑块组成，内、外臂均为箱形结构，由钢板组 焊而成；内臂插入外臂之中，外臂的前段内壁装有滑块，内臂的后端外壁装有滑块，滑块通 过螺钉固定在外臂和内臂上，通过调整螺钉可以调整外臂和内臂之间的间隙；液压缸两端 均为球铰安装，一端球铰安装在外臂后端的内侧，另一端球铰安装在内臂前端的内侧，通过 控制液压油缸的伸缩，可实现外臂和内臂之间的滑动，实现工作臂(13)的伸缩功能。
8.根据权利要求6所述的湿式整体式混凝土喷射机组，其特征是在大臂(201)和连 接座(15)之间安装下调平油缸(202)，下调平油缸(202)两端分别与大臂(201)和连接座 (15)球铰连接；下调平油缸(202)的无杆腔通过液压管路与上调平油缸(205)无杆腔进行 连接，下调平油缸(202)的有杆腔通过液压管路与上调平油缸(205)的有杆腔连接，下调平 油缸(202)和上调平油缸(205)的缸径和杆径相同。
专利摘要本实用新型公开了一种湿式整体式混凝土喷射机组，所述车架(3)采用框架结构型式，车架(3)后端通过铰轴与车桥连接，前端通过两个支座及螺栓与车桥刚性连接；连接座(15)是工作臂(13)的支撑部分，它通过回转支承与车架(3)连接，可实现相对车架的回转运动，连接座(15)通过销轴与工作臂(13)连接，工作臂(13)具有大臂回转、大臂伸缩、大臂俯仰、小臂回转、小臂伸缩、小臂俯仰、喷嘴回转、喷嘴摆动和喷嘴旋转，垂直和水平自动平行动作。湿式整体式混凝土喷射机组降低了粉尘浓度，消除对施工人员健康的危害，提高了生产效率，降低了混凝土的回弹率，大大改善喷射混凝土的品质，提高混凝土的匀质性。
文档编号E02D17/20GK201763355SQ201020518449
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月1日 优先权日2010年9月1日
发明者催海龙, 刘刚, 张璐, 李彬, 王智勇, 王金祥, 贾貴青, 赵保久 申请人:秦皇岛天业通联重工股份有限公司