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专利号: 2020114920796
申请人: 江苏师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 道路、铁路或桥梁的建筑
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种矿用智能混凝土路面摊铺设备,其特征在于:其包括动力系统、混凝土路面可调节摊铺系统以及智能虚拟摊铺系统组成,

其中动力系统包括防爆动力系统(3)、防爆电机水箱及散热器(5)和设有机架的液压驱动履带(8),防爆动力系统(3)和防爆电机水箱及散热器(5)设置在机架上,其中防爆动力系统(3)包括为液压泵提供动力的防爆电机、用以传递防爆电机动力的分动箱以及多组提供动力输出的液压泵等组成;

混凝土路面可调节摊铺系统包括入料螺旋料斗(1)、清洗水箱(4)、速凝剂仓(7)、后置滑模梁(9)、螺旋输料系统(16);其中螺旋输料系统(16)设置在液压驱动履带(8)的机架下,至于两条履带之间,其包括倾斜料仓,倾斜料仓内设有两组旋向相反的螺旋输送器,入料螺旋料斗(1)包括螺旋叶片和搅拌叶片,入料螺旋料斗(1)出料端与倾斜料仓的前端相连接,清洗水箱(4)安装在矿用智能混凝土路面摊铺设备最上方可对整机进行清洗,速凝剂仓(7)安装在螺旋输料系统(16)的倾斜料仓的后部上方,根据需要实时控制速凝剂的输出量,螺旋输料系统(16)的出料口与可调节螺旋分料系统(10)相连接,后置滑模梁(9)设置在液压驱动履带(8)的后端机架上,后置滑模梁(9)向后延伸并设有混凝土路面成型装置;所述混凝土路面成型装置包括滑模系统(15),滑模系统(15)通过液压缸与后置滑模梁(9)连接,后置滑模梁(9)下方连接有可调节螺旋分料系统(10)、可调节混凝土振动系统(11)、可调节混凝土成型板(12)和可调节抹平振动梁(13)与滑模系统(15)匹配工作;

智能虚拟摊铺系统包括设置在液压驱动履带(8)前方的前置激光扫描系统(2),液压驱动履带(8)后方的中置激光扫描系统(6),以及设置在后置滑模梁(9)尾部的后置激光扫描系统(14),其中前置激光扫描系统(2)、中置激光扫描系统(6)和后置激光扫描系统(14)分别与信号处理器相连接,信号处理器分别与远程控制装置以及显示设备相连接,信号处理器将前置激光扫描系统(2)、中置激光扫描系统(6)和后置激光扫描系统(14)获得的巷道实时数据进行对比和矫正,并将最终结果显示在显示设备上,远程控制装置通过蓝牙模块和无线电模块与路面铺设区域外的手持式控制器进行双通路通讯。

2.根据权利要求1所述的矿用智能混凝土路面摊铺设备,其特征在于:所述的滑模系统(15)包括分别平行设置在两侧的滑模侧板(15‑1),两侧滑模侧板(15‑1)的最前端分别设有滑模前置连接耳(15‑2),在滑模侧板(15‑1)的中段位置分别设有滑模中置连接耳(15‑3),在滑模侧板(15‑1)的尾部分别设有滑模后置连接耳(15‑4),所述六个滑模前置连接耳(15‑

2)、滑模中置连接耳(15‑3)、滑模后置连接耳(15‑4)分别与后置滑模梁(9)通过六根液压缸相连接。

3.根据权利要求1所述的矿用智能混凝土路面摊铺设备,其特征在于:所述可调节螺旋分料系统(10)、可调节混凝土振动系统(11)、可调节混凝土成型板(12)和可调节抹平振动梁(13)顺序从前向后设置在滑模系统(15)的两侧的滑模侧板(15‑1)之间;

所述可调节螺旋分料系统(10)包括球形可调式分动器(10‑2),球形可调式分动器(10‑

2)的壳体通过连接杆件与后置滑模梁(9)固定连接,球形可调式分动器(10‑2)前端通过转轴设有两组与滑模侧板(15‑1)连接的滑模挡板,球形可调式分动器(10‑2)的两侧输出轴(B)分别设有两组螺旋叶片(10‑1),两组螺旋叶片(10‑1)的两端与滑模侧板(15‑1)活动连接,球形可调式分动器(10‑2)的动力输入轴(A)通过链传动与防爆动力系统(3)中分动箱的一个动力输出轴连接,球形可调式分动器(10‑2)在传动过程中改变输出轴(B)与输入轴(A)的夹角a,夹角a的取值范围为150°~180°。

4.根据权利要求3所述的矿用智能混凝土路面摊铺设备,其特征在于:所述可调节混凝土振动系统(11)包括振动系统固定座(11‑3),振动系统固定座(11‑3)与两侧的滑模侧板(15‑1)之间通过振动系统连接耳(11‑1)活动连接有两组振动棒集成(11‑2);所述可调节混凝土成型板(12)包括成型板固定座(12‑3),振动系统固定座(11‑3)后方通过振动系统固定连接臂(11‑4)与成型板固定座(12‑3)相连接,成型板固定座(12‑3)与两侧的滑模侧板(15‑

1)之间通过成型板连接耳(12‑1)活动连接有两块成型板集(12‑2),其中振动棒集成(11‑2)与成型板集(12‑2)之间设有多个振动系统转动连接臂(11‑5);所述可调节抹平振动梁(13)包括抹平振动梁固定座(13‑3),成型板固定座(12‑3)与抹平振动梁固定座(13‑3)之间设有成型板固定连接臂(12‑4),抹平振动梁固定座(13‑3)与两侧的滑模侧板(15‑1)之间通过抹平振动梁连接耳(13‑1)连接有两组抹平振动梁集成(13‑2),抹平振动梁集成(13‑2)与成型板集(12‑2)之间设有成型板移动连接臂(12‑5);所述可调节混凝土振动系统(11)、可调节混凝土成型板(12)和可调节抹平振动梁(13)跟随球形可调式分动器(10‑2)的输出轴夹角a的调整而统一调整,保证夹角调整后两侧滑模侧板(15‑1)依旧平行,仅改变两侧滑模侧板(15‑1)之间的宽度距离,从而调整两侧滑模侧板(15‑1)施工混凝土路面的宽度。

5.一种使用上述任一权利要求所述矿用智能混凝土路面摊铺设备的摊铺工艺,其特征在于,步骤如下:

步骤1,准备工作:在巷道底板设置地面行进标记物,为了保证智能虚拟摊铺方法的可行性,在巷道底板设置的定位点直接间距应严格相同,在的巷道左右两侧分别布置带有尺度的激光标定尺,并将矿用摊铺机驶入需要铺设的巷道中;

步骤2,开机标定:开启矿用摊铺机主机的前置激光扫描系统(2)、中置激光扫描系统(6)和后置激光扫描系统(14),通过前后地面行进标记物和左右激光标定尺,对三组扫描仪进行标定;

步骤3,工作参数设置:前置激光扫描系统(2)、中置激光扫描系统(6)和后置激光扫描系统(14)标定后,通过控制器设置摊铺路面的基准高度、摊铺平整度、路面拱度等参数,矿用摊铺机主机前端的信号处理系统获得手持式控制器的设置参数;

步骤4,巷道三维图像采集:矿用摊铺机按照巷道底板设置的地面行进标记物行驶一遍并返回初始位置,同时三组激光扫描系统采集巷道内的三维图像以获取巷道内的最小通行高度以及左右壁面变形情况,并将图像数据发送给信号处理系统;

步骤5,虚拟摊铺:信号处理系统将激光扫描系统获得的图像数据和手持式控制器的设置参数相结合,进行虚拟摊铺,并分析摊铺过程中的入料量、螺旋输送速度、行驶速度、限位高度、滑模宽度的参数,并给出预摊铺方案;

步骤6,确认摊铺参数:操作工人在手持式控制器上确认上述摊铺参数后,摊铺机开始工作;

步骤7,料仓拌料:混凝土通过矿用混凝土罐车输送到矿用摊铺机的入料螺旋料斗(1)中,入料螺旋料斗(1)的搅拌螺旋将混凝土料充分搅拌后,开启料仓门;

步骤8,混凝土输送:在搅拌螺旋的作用下,混凝土通过料仓门进入螺旋输料系统(16),通过转速仪和扭矩传感器获得螺旋输料系统(16)的两组螺旋输送器的转速和扭矩,并发送到信号处理系统以预测混凝土的实时输送量,通过对比虚拟摊铺的入料量,调节螺旋输料系统(16)两组螺旋输送器的转速;

步骤9,摊铺机构调节:根据采集的巷道内三维图形以及摊铺机构实时位置,判断左右巷道壁面突出情况。当发现壁面突出时,后置滑模梁(9)上的调节液压缸回缩一定距离,带动的可调节螺旋分料系统(10)、可调节混凝土振动系统(11)、可调节混凝土成型板(12)、可调节抹平振动梁(13)以及与之相连的滑模侧板向内收缩,减少摊铺宽度;当两侧壁面恢复正常时,后置滑模梁(9)上的调节液压缸伸出至预设位置,带动可调节螺旋分料系统(10)、可调节混凝土振动系统(11)、可调节混凝土成型板(12)、可调节抹平振动梁(13)以及与之相连的滑模侧板回到预设位置;

步骤10,混凝土分料:混凝土通过螺旋输料系统(16)到达可调节螺旋分料系统(10),可调节螺旋分料系统(10)将混凝土输送至左右两侧,并通过可调节混凝土成型板(12)控制混凝土初始摊铺高度;

步骤11,混凝土摊铺:初始摊铺的混凝土通过可调节混凝土成型板(11)和可调节抹平振动梁(13)之后摊铺基本成型,中置激光扫描系统(6)获得此时的巷道三维图形,并与虚拟摊铺时后端参数进行实时对比;

步骤12,摊铺调整:信号处理系统获得中置激光扫描系统(6)和虚拟摊铺时后端参数的差异,通过调节可调节抹平振动梁(13)上的液压缸,对摊铺结果进行修正,并通过后置激光扫描系统(14)对最后摊铺结果进行三维扫描校核;

步骤13,摊铺结果分析:信号处理系统获得后置激光扫描系统(14)和虚拟摊铺时后端参数的差异,如差异较大,则停机报警,信号处理系统对整个摊铺流程进行重新分析,预判导致摊铺差异的原因;如差异在允许范围内,则重复步骤7继续进行摊铺作业,直至完成整个巷道的摊铺工作。