一种重力自平衡式隧道防水板铺装台车的制作方法

1.本发明涉及一种重力自平衡式隧道防水板铺装台车，属于隧道施工技术领域。


背景技术：

2.在隧道工程施工中，隧道防水层的施工至关重要，如果施工质量有问题，隧道就会出现漏水现象，这将会严重影响后期施工和工程使用安全，特别是高速铁路隧道，漏水更是致命的问题。
3.公开号为cn107559025a的中国专利文献，公开了一种防水施工用台车，包括门架系统、行走机构以及防水施工用臂组，防水施工用臂组用于沿隧道施工面铺设防水材料，其包括轨道组、动力车以及臂本体，臂本体包括至少一组臂单件以及用于固定防水材料的可拆卸固定件。防水施工用臂组采用轨道组、动力车和臂本体的结合，通过轨道组的设计，使得臂本体在动力车的作用下能顺时针和逆时针旋转，完成隧道施工面防水材料的铺设。
4.但是，该台车的防水施工用臂组在由轨道两端低点向中部高点运动的过程中，由于防水施工用臂组的自重作用，动力车在启动瞬间或爬升过程中负荷较大，会出现动力车抱死情况，甚至导致动力车损毁；而防水施工用臂组在由轨道中部高点向两端低点的运动过程中，由于防水施工用臂组的自重作用，动力车与轨道的卡合部位会短暂分离，出现短暂自由落体现象，导致防水施工用臂组快速下落，产生较大势能，容易损伤动力车。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种重力自平衡式隧道防水板铺装台车。
6.本发明通过以下技术方案得以实现：
7.一种重力自平衡式隧道防水板铺装台车，包括主支撑架、防水板铺装机构和重力平衡机构，所述主支撑架上并排设有两根半圆形导轨，所述防水板铺装机构的两端分别通过驱动机构与两根半圆形导轨活动连接，防水板铺装机构在驱动机构的驱使下可以沿半圆形导轨作往复运动，所述重力平衡机构设在主支撑架上，并通过钢丝绳与驱动机构连接。
8.所述半圆形导轨采用h型钢制成，半圆形导轨的外圆面上并排设有两挡板，半圆形导轨的外圆面上在两挡板之间固定设有链条。
9.所述防水板铺装机构包括u形架、滚筒支撑杆和固定管，固定管设在驱动机构上，固定管的下端设有升降驱动件，u形架与固定管滑动连接，并与升降驱动件连接，滚筒支撑杆的两端分别通过横板与u形架的中部连接，u形架上在与滚筒支撑杆相对应的位置水平设有若干个压紧组件。
10.所述升降驱动件为涡轮丝杆升降机，涡轮丝杆升降机与u形架螺纹连接。
11.所述压紧组件包括卡块a、卡块b、支撑杆和调节杆，卡块b与卡块a可拆卸连接，卡块b和卡块a上对应设有方形槽，支撑杆通过销轴与卡块b活动连接，调节杆与支撑杆滑动连接，并通过紧固件锁紧固定在支撑杆上，调节杆上活动设有压轮。
12.所述重力平衡机构包括设在主支撑架上的涡卷弹簧和限位组件，限位组件位于涡
卷弹簧的正上方，钢丝绳的一端与涡卷弹簧连接，中部绕过限位组件，另一端与驱动机构连接。
13.所述限位组件包括两个等高程、相切布置在主支撑架上的限位轮a，限位轮a的外圆上沿周向设有半圆形限位槽。
14.所述主支撑架上在与钢丝绳相对应的位置活动设有多个导向轮。
15.所述驱动机构包括支架和减速电机，减速电机设在支架上，减速电机的输出轴上设有链轮，支架上活动设有四个支撑轮，支架上在四个支撑轮的下侧均设有限位轮b。
16.所述主支撑架的底部通过行走机构设在轨道上。
17.本发明的有益效果在于：
18.1、当防水板铺装机构从半圆形导轨的两端低点向中部高点运动时，涡卷弹簧通过钢丝绳向驱动机构施加一个沿半圆形导轨切线向上的拖拽力，以平衡驱动机构、防水板铺装机构、滚筒和滚筒上防水卷材的自重，降低减速电机的负荷，避免减速电机抱死或损坏，同时能够提高防水板铺装机构沿半圆形导轨移动的稳定性，有助于提高防水板的铺装质量。
19.2、当防水板铺装机构从半圆形导轨的中部高点向两端低点运动时，涡卷弹簧通过钢丝绳仍然向驱动机构施加一个沿半圆形导轨切线向上的拖拽力，以平衡驱动机构、防水板铺装机构、滚筒和滚筒上防水卷材的自重，避免驱动机构出现自由落体现象，有助于减小冲击，保护减速电机。
20.3、可以通过涡轮丝杆升降机调节滚筒上防水卷材与隧道初支面之间的距离，确保防水卷材铺装效果。
21.4、可以根据需要调节压紧组件的长度，使防水卷材贴合隧道内壁，确保防水卷材铺装质量。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图；
23.图2为图1在i处的局部放大图；
24.图3为本发明的主视结构示意图；
25.图4为图3安装到轨道上的结构示意图；
26.图5为本发明的半圆形导轨的部分结构示意图；
27.图6为本发明的防水板铺装机构与半圆形导轨、驱动机构和链条的装配结构示意图；
28.图7为本发明的压紧组件的结构示意图；
29.图8为本发明的驱动机构的结构示意图。
30.图中：1
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主支撑架，2
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半圆形导轨，20
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挡板，3
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防水板铺装机构，30
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u形架，31
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压紧组件，310
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卡块a，311
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卡块b，312
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支撑杆，313
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调节杆，314
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压轮，32
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滚筒支撑杆，33
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固定管，34
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升降驱动件，4
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行走机构，5
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轨道，6
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重力平衡机构，7
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限位组件，8
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钢丝绳，9
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驱动机构，90
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支架，91
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减速电机，92
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链轮，93
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支撑轮，94
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限位轮b，10
‑
链条，11
‑
导向轮。
具体实施方式
31.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
32.如图1至图8所示，本发明所述的一种重力自平衡式隧道防水板铺装台车，包括主支撑架1、防水板铺装机构3和重力平衡机构6，所述主支撑架1上并排安装有两根半圆形导轨2，所述防水板铺装机构3的两端分别通过驱动机构9与两根半圆形导轨2活动连接，防水板铺装机构3在驱动机构9的驱使下可以沿半圆形导轨2作往复运动，所述重力平衡机构6安装在主支撑架1上，并通过钢丝绳8与驱动机构9连接。重力平衡机构6对驱动机构9、防水板铺装机构3有重力平衡作用。当防水板铺装机构3从半圆形导轨2的两端低点向中部高点运动时，重力平衡机构6向驱动机构9施加一个沿半圆形导轨2切线向上的拖拽力，以平衡驱动机构9、防水板铺装机构3、滚筒及滚筒上卷材的自重，降低驱动机构9的负荷，避免驱动机构9抱死或损坏，同时能够提高防水板铺装机构3沿半圆形导轨2移动的稳定性，有助于提高防水板的铺装质量。当防水板铺装机构3从半圆形导轨2的中部高点向两端低点运动时，重力平衡机构6仍然向驱动机构9施加一个沿半圆形导轨2切线向上的拖拽力，以平衡驱动机构9、防水板铺装机构3、滚筒及滚筒上卷材的自重，避免驱动机构9出现自由落体现象，有助于减小冲击，保护驱动机构9。
33.所述半圆形导轨2采用h型钢制成，半圆形导轨2的外圆面上并排焊接有两挡板20，半圆形导轨2的外圆面上在两挡板20之间固定安装有链条10。在使用时，链轮92与链条10啮合，链条10采用滚子链。
34.所述防水板铺装机构3包括u形架30、滚筒支撑杆32和固定管33，固定管33安装在驱动机构9上，固定管33的下端安装有升降驱动件34，u形架30与固定管33滑动连接，并与升降驱动件34连接，滚筒支撑杆32的两端分别通过横板与u形架30的中部连接，u形架30上在与滚筒支撑杆32相对应的位置水平安装有若干个压紧组件31。
35.所述升降驱动件34为涡轮丝杆升降机，涡轮丝杆升降机与u形架30螺纹连接。在使用时，防水卷材的安装高度或安装半径，可以通过涡轮丝杆升降机根据隧道轮廓变化和高度变化进行调节。
36.所述压紧组件31包括卡块a310、卡块b311、支撑杆312和调节杆313，卡块b311与卡块a310可拆卸连接，卡块b311和卡块a310上对应加工有方形槽，支撑杆312通过销轴与卡块b311活动连接，调节杆313与支撑杆312滑动连接，并通过紧固件锁紧固定在支撑杆312上，调节杆313上活动安装有压轮314。在使用时，u形架30采用方管制成，压紧组件31通过卡块b311和卡块a310拼装固定在u形架30上。卡块b311上在支撑杆312的两侧安装有限位杆，以限定支撑杆312绕销轴旋转的摆动角度。调节杆313和支撑杆312组合后的总长度可以根据防水卷材的压紧需求进行调节，然后通过紧固件将调节杆313锁紧固定在支撑杆312上，紧固件包括螺栓、螺母和垫片等。通过压紧组件31压紧铺装好的防水卷材，使防水卷材贴合隧道内壁，确保防水卷材铺装质量。
37.所述重力平衡机构6包括安装在主支撑架1上的涡卷弹簧和限位组件7，限位组件7位于涡卷弹簧的正上方，钢丝绳8的一端与涡卷弹簧连接，中部绕过限位组件7，另一端与驱动机构9连接。
38.所述限位组件7包括两个等高程、相切布置在主支撑架1上的限位轮a，限位轮a的外圆上沿周向加工有半圆形限位槽。
39.所述主支撑架1上在与钢丝绳8相对应的位置活动安装有多个导向轮11。在使用时，导向轮11的外圆面上沿周向加工有导向槽，通过导向槽对钢丝绳8的径向进行限位。
40.所述驱动机构9包括支架90和减速电机91，减速电机91安装在支架90上，减速电机91的输出轴上安装有链轮92，支架90上活动安装有四个支撑轮93，支架90上在四个支撑轮93的下侧均安装有限位轮b94。在使用时，通过支撑轮93和限位轮b94将驱动机构9限定在半圆形导轨2上，使链轮92与链条10保持啮合，确保驱动机构9和防水板铺装机构3沿半圆形导轨2平稳移动。防水板铺装机构3通过驱动机构9安装在半圆形导轨2上，且驱动机构9中的链轮92与链条10啮合同步行走，确保滚筒两侧驱动机构9移动同步。
41.所述主支撑架1的底部通过行走机构4安装在轨道5上。
42.本发明所述的重力自平衡式隧道防水板铺装台车，其工作原理或使用过程如下：
43.1、施工准备：检测隧道初支面是否满足防水卷材施工要求，人工敷设台车行驶轨道5。
44.2、台车就位：将台车前移到敷设好的轨道5上，并处于需要安装防水板位置的正下方。
45.3、防水板就位：(1)启动减速电机91，驱使防水板铺装机构3沿半圆形导轨2移动到合适高度位置；(2)将卷绕有防水卷材的滚筒套装到滚筒支撑杆32上。
46.4、防水板安装敷设和压紧：(1)启动减速电机91，驱使防水板铺装机构3沿半圆形导轨2移动到台车一侧的最低点；(2)启动涡轮丝杆升降机调节整个防水板铺装机构3的高度，使其尽量靠近隧道初支面；(3)再次启动减速电机91，让整个防水板铺装机构3从台车的一侧移动到另一侧，实现边移动边安装防水卷材，同时通过压轮314压紧已铺装的防水卷材。
47.5、防水板固定：步骤4中在敷设安装和压紧防水卷材的同时，锚固防水卷材，完成防水板的整个安装。
48.综上所述，本发明提供的重力自平衡式隧道防水板铺装台车，与现有技术相比，具有以下有益效果：
49.1、当防水板铺装机构3从半圆形导轨2的两端低点向中部高点运动时，涡卷弹簧通过钢丝绳8向驱动机构9施加一个沿半圆形导轨2切线向上的拖拽力，以平衡驱动机构9、防水板铺装机构3、滚筒和滚筒上防水卷材的自重，降低减速电机的负荷，避免减速电机抱死或损坏，同时能够提高防水板铺装机构3沿半圆形导轨2移动的稳定性，有助于提高防水板的铺装质量。
50.2、当防水板铺装机构3从半圆形导轨2的中部高点向两端低点运动时，涡卷弹簧通过钢丝绳8仍然向驱动机构9施加一个沿半圆形导轨2切线向上的拖拽力，以平衡驱动机构9、防水板铺装机构3、滚筒和滚筒上防水卷材的自重，避免驱动机构9出现自由落体现象，有助于减小冲击，保护减速电机。
51.3、可以通过涡轮丝杆升降机调节滚筒上防水卷材与隧道初支面之间的距离，确保防水卷材铺装效果。
52.4、可以根据需要调节压紧组件31的长度，使防水卷材贴合隧道内壁，确保防水卷材铺装质量。