《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》是中國鐵建重工集團有限公司於2013年5月3日申請的專利，該專利的公布號為CN103233752A，授權公布日為2013年8月7日，發明人是劉飛香、程永亮、鄭大橋、容錦、彭正陽。
《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》涉及一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置，包括：導軌機構，包括導軌和第一傳動件；動力機構，包括動力器和連線桿；從動機構，包括從動器和從動機架；起吊機構，包括平衡架、液壓缸、換向器，換向器包括滑輪、鋼絲繩和滑輪座。液壓缸的伸縮運動通過鋼絲繩和滑輪的換向轉化為平衡架升降運動，從而實現物料的升降。動力器通過第二傳動件與第一傳動件配合運動產生穩定的動力，並再通過連線桿作用於從動機構，促使從動機構會帶動整個吊運裝置一起運動，從而現實該物料軌道方向運輸。該發明具有結構簡單、安全可靠、效率高的優點，解決了在有限的空間內不能平穩升降物料和多塊管片同時吊運的難題，從而保證了隧道掘進機施工進度和效率。
2020年7月14日，《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置
- 申請人：中國鐵建重工集團有限公司
- 申請日：2013年5月3日
- 申請號：2013101617606
- 公布號：CN103233752A
- 公布日：2013年8月7日
- 發明人：劉飛香、程永亮、鄭大橋、容錦、彭正陽
- 地址：湖南省長沙市經開區東七路88號
- Int. Cl.：E21D11/40(2006.01)I、E21F13/00(2006.01)I
- 代理機構：北京聿宏智慧財產權代理有限公司
- 代理人：吳大建、劉華聯
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在隧道施工機械領域中，隧道掘進機在地下施工的時候，具有對環境影響小、掘進速度快、地表沉降小等優點，從而被廣泛套用於地下隧道的建設。
2013年前，隧道掘進機通常沒有配備專用的物料吊運裝置，而是通過物料運輸車把隧道施工所需物料輸送到隧道掘進機台車的前端，然後再用管片吊機直接把管片（主要物料）運送到管片小車上，其它物料則在後配套台車的相應位置處用懸臂吊卸載。然而，由於隧道掘進機物料運輸車不能直接進入隧道掘進機台車的前端，管片及其它物料轉運所需要的時間比較長，因此不能滿足隧道掘進機的掘進速度所需的要求。
因此，需要一種物料吊運裝置，其能在有限的隧道作業空間內快速完成對物料的吊運，保證隧道掘進機法施工進度和效率。
發明內容
專利目的
《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》要解決的技術問題是提供一種物料吊運裝置，其能夠快速地、有效地向隧道掘進機提供所需物料，可以保證隧道掘進機施工進度和效率。
技術方案
根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》，提供了一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置，包括：用於承載和引導運輸的導軌機構，導軌機構又包括置於隧道頂端的導軌和固定在導軌下端面的第一傳動件；沿導軌方向提供動力的動力機構，包括數個連線在導軌上的動力器，在動力器的內部設有與第一傳動件形成傳動配合的第二傳動件；用於接受動力機構的動力並帶動整個吊運裝置沿導軌運動的從動機構，包括設定在導軌上的從動器，以及與從動器相連的從動機架，從動機架通過連線桿與動力機構相連，使得從動器能夠在動力機構的作用下沿導軌運動；用於沿豎直方向起吊物料的起吊機構包括鉸接在從動機架上的液壓缸和用於安放物料的平衡架，以及將液壓缸和平衡架連線起來的換向器，液壓缸的伸縮運動通過換向器轉化為平衡架的升降運動。
在一個實施例中，換向器是包括鋼絲繩和滑輪的滑輪機構。
在一個實施例中，換向器還包括跟隨液壓缸移動的滑輪座，通過滑輪座的作用使得液壓缸的伸縮長度等於平衡架的提升高度的一半。
在一個實施例中，換向器包括鏈條和鏈輪。
在一個實施例中，第一傳動件和第二傳動件之間的配合是鏈條和鏈輪的配合或齒條和齒輪的配合。
在一個實施例中，動力器還包括置於導軌兩側的連線板、固定兩個連線板的連線螺栓、均勻對稱分布在連線板內側的數對轉動小輪、通過連線板與第二傳動件連線的動力源，以及布置在連線板內側邊角處的數個引導輪。
在一個實施例中，動力源是減速電機或液壓馬達。
在一個實施例中，平衡架包括用於鎖定鋼絲繩的端頭的鋼絲夾、用於平衡穩定鋼絲繩的端頭的平衡機架、用於將鋼絲繩的端頭與平衡機架連線起來的第一卸扣，以及連線在平衡機架上的用於安裝物料的吊帶。
在一個實施例中，平衡機架用於平衡各個鋼絲繩的受力。
在一個實施例中，從動器包括置於導軌兩側的安裝板、連線兩個安裝板的連線螺桿、將連線螺桿和安裝板緊固的連線螺母、置於連線板與連線螺母之間的調整墊片、均勻對稱分布在安裝板內側的數對轉動小輪，以及將連線螺桿與從動機構連線在一起的第二卸扣。
改善效果
《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》的用於隧道掘進機的物料吊運裝置結構簡單、占用空間小、安全、可靠、效率高的優點，解決了在有限的空間內不能平穩升降物料和多塊管片（主要物料）同時吊運的難題，從而保證了隧道掘進機施工進度和效率。
附圖說明
圖1顯示了根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》的用於隧道掘進機的物料吊運裝置的主視圖。
圖2顯示了圖1的A向視圖。
圖3顯示了根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》的用於隧道掘進機的物料吊運裝置的動力器結構示意圖。
圖4顯示了根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》的用於隧道掘進機的物料吊運裝置的平衡架結構示意圖。
圖5顯示了根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》的用於隧道掘進機的物料吊運裝置的從動器結構示意圖。
技術領域
《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》涉及隧道施工機械領域，具體涉及一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置。
權利要求
1.一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置，包括：
用於承載和引導運輸的導軌機構，包括置於隧道頂端的導軌和固定在所述導軌下端面的第一傳動件，沿所述導軌方向提供動力的動力機構，包括數個連線在所述導軌上的動力器，在所述動力器的內部設有與所述第一傳動件形成傳動配合的第二傳動件，用於接受所述動力機構的動力並帶動整個吊運裝置沿所述導軌運動的從動機構，包括設定在所述導軌上的從動器，以及與所述從動器相連的從動機架，所述從動機架通過連線桿與所述動力機構相連，使得從動器能夠在所述動力機構的作用下沿所述導軌運動，用於沿豎直方向起吊物料的起吊機構包括鉸接在所述從動機架上的液壓缸和用於安放物料的平衡架，以及將所述液壓缸和所述平衡架連線起來的換向器，所述液壓缸的伸縮運動通過所述換向器轉化為所述平衡架的升降運動。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述換向器是包括鋼絲繩和滑輪的滑輪機構。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述換向器還包括跟隨所述液壓缸移動的滑輪座，通過所述滑輪座的作用使得所述液壓缸的伸縮長度等於所述平衡架的提升高度的一半。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述換向器包括鏈條和鏈輪。
5.根據權利要求1到4中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述第一傳動件和所述第二傳動件之間的配合是鏈條和鏈輪的配合或齒條和齒輪的配合。
6.根據權利要求1到5中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述動力器還包括置於所述導軌兩側的連線板、固定兩個連線板的連線螺栓、均勻對稱分布在所述連線板內側的數對轉動小輪、通過所述連線板與所述第二傳動件連線的動力源，以及布置在所述連線板內側邊角處的數個引導輪。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述動力源是減速電機或液壓馬達。
8.根據權利要求1到7中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述平衡架包括用於鎖定所述鋼絲繩的端頭的鋼絲夾、用於平衡穩定所述鋼絲繩的端頭的平衡機架、用於將所述鋼絲繩的端頭與所述平衡機架連線起來的第一卸扣，以及連線在所述平衡機架上的用於安裝物料的吊帶。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述平衡機架用於平衡各個鋼絲繩的受力。
10.根據權利要求1到9中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述從動器包括置於所述導軌兩側的安裝板、連線兩個安裝板的連線螺桿、將所述連線螺桿和所述安裝板緊固的連線螺母、置於所述連線板與所述連線螺母之間的調整墊片、均勻對稱分布在所述安裝板內側的數對轉動小輪，以及將連線螺桿與所述從動機構連線在一起的第二卸扣。
實施方式
圖1顯示了根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》的用於隧道掘進機的物料吊運裝置91。如圖所示，該吊運裝置91包括用於承載和引導運輸的導軌機構31，其包括置於隧道頂端的導軌4。在導軌4的下端面焊接有第一傳動件3。
如圖1和2所示，該吊運裝置91還包括沿導軌4方向提供動力的動力機構32，其包括數個連線在導軌4上的動力器1。在動力器1的內部設有與第一傳動件3形成穩定傳動配合的第二傳動件104（見圖3）。例如，第一傳動件3和第二傳動件104配合可以是鏈條和鏈輪，或者是齒條和齒輪的配合。通過第一傳動件3和第二傳動件104配合運動，避免了該吊運裝置91在導軌4上慣性滑動，同時也保證了運行的平穩。因此，該吊運裝置91尤其可用於斜井隧道的施工中，在傾斜的軌道上仍然可以穩定運行和準確運送。
根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》，該吊運裝置91還包括從動機構33。從動機構33用於接受動力機構32的動力，並在動力機構32的作用下帶動該吊運裝置91沿導軌4運動。從動機構33包括設定在導軌4上的從動器10。從動器10與從動機架6相連，而從動機架6通過連線桿2與動力機構32相連，使得從動器10能夠在動力機構32的作用下沿導軌4運動，從而實現了物料在導軌4方向的運輸。
根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》，該吊運裝置91還包括用於豎直方向起吊物料的起吊機構34，其包括固定端鉸接在從動機架6上的液壓缸5，液壓缸5的伸縮端與換向器40中的滑輪座8相連，換向器40是包括四組鋼絲繩11和滑輪12組成的滑輪機構。每根鋼絲繩11的一端都通過固定夾13固定在從動機架6的相應位置上，而另一端穿過滑輪座8中的相應滑輪12，之後再穿過從動機架6上的其他相應位置處的滑輪12，最後與用於安放物料的平衡架7連線。鋼絲繩11與平衡架7具體連線方式下文有詳細描述。液壓缸5的伸縮運動通過換向器40中的鋼絲繩11和滑輪12的共同作用轉化為平衡架7的升降運動，從而實現物料的起吊。其中，滑輪座8是跟隨液壓缸5的伸縮端移動的，則滑輪座8內部設定的滑輪12為動滑輪。根據動滑輪的特性可知，在起吊時候，液壓缸5伸縮長度為平衡架7的提升高度的二分之一，從而降低了液壓缸5的最大行程，減小製造成本。容易理解，鋼絲繩11和滑輪12的滑輪機構也可以更換為由鏈條和鏈輪組成的機構。
圖3顯示了吊運裝置91的動力器1，其包括置於導軌4兩側的連線板103，兩側連線板103用連線螺栓106固定。連線板103的內側設有均勻對稱分布的轉動小輪102，轉動小輪102的圓弧面與導軌4的支撐面接觸，其目的是承受重量的同時減小運動阻力。連線板103內側中心部位還設有第二傳動件104，並且第二傳動件104還與安裝在連線板103外側的動力源105連線。在連線板103的內側邊角處設有引導輪101，引導輪101可在動力器1轉彎處引導方向和減少摩擦阻力。該動力源105是減速電機或液壓馬達。
圖4所示為該吊運裝置91的平衡架7，其包括鎖定鋼絲繩11的端頭的鋼絲夾701。鋼絲繩11的端頭通過第一卸扣702連線於平衡機架703，平衡機架703用於平衡各個鋼絲繩11的受力。平衡機架703還連線有用於安裝物料的吊帶704。
圖5所示為該吊運裝置91的從動器10，其包括置於導軌4的兩側的安裝板1001。兩側的安裝板1001的中心部通過雙頭螺紋的連線螺桿1005和連線螺母1004固定。在安裝板1001和連線螺母1004之間安裝有調整墊片1003。連線螺桿1005的中心安裝有用於連線從動機架6的第二卸扣1006。安裝板1001的內側設有均勻對稱分布的轉動輪1002，轉動輪1002的圓弧面與導軌4工作面接觸，其目的也是承受重量的同時減小運動阻力。
根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》的用於隧道掘進機的物料吊運裝置91，具體操作是首先將物料固定在平衡架7的吊帶704上。啟動液壓裝置，使液壓缸5收縮，則固定在液壓缸5伸縮端的滑輪座8也會跟隨著液壓缸5收縮的方向運動。由於滑輪座8與鋼絲繩11固定在從動機架6上的接頭之間距離增大，使得固定在平衡架7端的鋼絲繩11會上升，從而上拉平衡架7，完成物料的吊起。
然後開啟動力源105，動力源105將帶動第二傳動件104轉動。第二傳動件104在固定導軌4下端面的第一傳動件3上轉動，促使動力器1通過其內部設定的轉動小輪102在導軌4上移動。動力器1通過連線桿2作用於從動機架6，使從動機架6依靠與其連線的從動器10在軌道4移動，而固定在從動機架6的換向器40也會跟其移動。由於換向器40的移動，則其內部的鋼絲繩11會隨其移動而移動。鋼絲繩11也會拉動平衡架7的吊帶704上安裝的物料移動，從而完成物料的沿軌道方向的運輸。
運送到指定位置後，啟動液壓裝置，使液壓缸5伸出。在這種情況下，固定在液壓缸5伸縮端的滑輪座8跟隨著液壓缸5一起向伸出的方向運動。由於滑輪座8與鋼絲繩11固定在從動機架6上的接頭之間距離減小，使得固定在平衡架7端的鋼絲繩11會下降，從而完成物料的下降。將物料從吊帶704卸下，整個吊運過程結束。
因此，通過使用根據《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》的用於隧道掘進機的物料吊運裝置91，可以有效地解決了在有限的空間內不能平穩升降物料和多塊管片（主要物料）同時吊運的難題，從而保證了隧道掘進機施工進度和效率。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種用於隧道掘進機的物料吊運裝置》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
