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专利号: 2020114921017
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:

1.一种矿用单轨吊牵引的微型混凝土摊铺设备,其特征在于:包括混凝土制备装置、单轨吊系统(1)、微型混凝土摊铺设备(2)以及智能虚拟摊铺系统,所述混凝土制备装置包括匹配工作的矿用混凝土罐车(0‑1)和矿用混凝土泵(0‑2),矿用混凝土泵(0‑2)的出口通过可伸缩混凝土管道(0‑3)与设置在巷道中的单轨吊系统(1)相连接;

所述的单轨吊系统(1)包括:临时吊轨轨道和设置在临时吊轨轨道上的混凝土摊铺车,其中临时吊轨轨道由多组单轨吊支架(1‑1)组合构成,混凝土摊铺车包括顺序连接的驱动车(1‑3)、防爆液压泵站车厢(1‑4)和入料车厢(1‑5),驱动车(1‑3)牵引防爆液压泵站车厢(1‑4)和入料车厢(1‑5)沿多组单轨吊支架(1‑1)行驶,其中入料车厢(1‑5)内设有速凝剂仓,同时入料车厢(1‑5)还与设置在巷道内的可伸缩混凝土管道(0‑3)连接,入料车厢(1‑5)的下方分别设有与速凝剂仓连接的速凝剂管(1‑6)、与可伸缩混凝土管道(0‑3)连接的混凝土入料口(1‑7)以及摊铺系统调整支架(1‑8),其中速凝剂管(1‑6)与混凝土入料口(1‑7)连接,防爆液压泵站车厢(1‑4)内设有防爆电机、分动箱以及多组液压泵,多组液压泵为摊铺系统调整支架(1‑8)和微型混凝土摊铺设备(2)提供液压动力;

所述的微型混凝土摊铺设备(2)包括:前置滑模支架(2‑1)、摊铺机构托梁(2‑2)、可调节螺旋分料系统(2‑3)、可调节混凝土振动系统(2‑4)、可调节混凝土成型板(2‑5)、可调节抹平振动梁(2‑6)、中置滑模支架(2‑8)、后置滑模支架(2‑9)、混凝土入料仓(2‑15)和滑模侧板(2‑16);

所述的摊铺机构托梁(2‑2)设置在摊铺系统调整支架(1‑8)的下方,摊铺机构托梁(2‑

2)下方设有路面摊铺装置,所述路面摊铺装置包括两侧平行设置的滑模侧板(2‑16),滑模侧板(2‑16)的前端设有滑模前置连接耳(2‑17),中段设有滑模中置连接耳(2‑18),后端设有滑模后置连接耳(2‑19),其中摊铺机构托梁(2‑2)通过前置滑模支架(2‑1)与滑模前置连接耳(2‑17)连接,通过中置滑模支架(2‑8)与滑模中置连接耳(2‑18)连接,通过后置滑模支架(2‑9)与滑模后置连接耳(2‑19)连接;两侧滑模侧板(2‑16)的最前端设有混凝土入料仓(2‑15),混凝土入料仓(2‑15)上方位于混凝土入料口(1‑7)下方,混凝土入料仓(2‑15)为前凸结构的挡板,挡板的宽度与两侧滑模侧板(2‑16)相等;两侧滑模侧板(2‑16)之间由前向后设有调节螺旋分料系统(2‑3)、可调节混凝土振动系统(2‑4)、可调节混凝土成型板(2‑5)和可调节抹平振动梁(2‑6)。

所述智能虚拟摊铺系统包括:设置在驱动车(1‑3)前端的前置三维扫描仪(1‑2)、设置在摊铺机构托梁(2‑2)后方横梁上的后置三维扫描仪(2‑7)、计算机、显示器以及控制面板组成,其中计算机、显示器以及控制系统均设置在驱动车(1‑3)内,前置三维扫描仪(1‑2)和后置三维扫描仪(2‑7)通过蓝牙和无线电与计算机连接,计算机将前置三维扫描仪(1‑2)和后置三维扫描仪(2‑7)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器上。

2.根据权利要求1所述矿用单轨吊牵引的微型混凝土摊铺设备,其特征在于:所述滑模侧板(2‑16)为两组平行的金属侧板,混凝土入料仓(2‑15)为梯形的金属框与两支滑模侧板(2‑16)连接,所述摊铺机构托梁(2‑2)为两组与滑模侧板(2‑16)平行的槽钢结构。

3.根据权利要求1所述矿用单轨吊牵引的微型混凝土摊铺设备,其特征在于:所述可调节螺旋分料系统(2‑3)包括设置在滑模侧板(2‑16)之间的球形可调式分动器(2‑10),球形可调式分动器(2‑10)包括设置在外壳中的球形齿轮(C),球形齿轮(C)连接有输入轴(A),球形齿轮(C)上通过两组相对设置的伞齿轮(D)连接有两组输出轴(B),通过调整伞齿轮(D)在球形齿轮(C)上的位置从而改变两组输出轴(B)之间的夹角;球形可调式分动器(2‑10)的两组输出轴(B)分别连接有两组大螺旋搅拌叶片,两组大螺旋搅拌叶片与滑模侧板(2‑16)铰接相连,球形可调式分动器(2‑10)能够在传动过程中改变输出轴与输入轴的夹角a,夹角a的取值范围为150°~180°。

4.根据权利要求1所述矿用单轨吊牵引的微型混凝土摊铺设备,其特征在于:可调节混凝土振动系统(2‑4)包括横向设置的两块钢板,两块钢板之间连接有振动系统座,两块钢板两端通过振动系统连接耳(2‑20)与滑模侧板(2‑16)链接,可调节混凝土振动系统(2‑4)后方通过振动系统固定连接臂(2‑11)连接有可调节混凝土成型板(2‑5),可调节混凝土成型板(2‑5)后方通过成型板固定连接臂(2‑13)连接可调节抹平振动梁(2‑6),其中可调节混凝土成型板(2‑5)和可调节抹平振动梁(2‑6)中间设有活动铰链可实现开合弯折,可调节混凝土成型板(2‑5)与滑模侧板(2‑16)通过成型板连接耳(2‑21)链接,可调节抹平振动梁(2‑6)通过抹平振动梁连接耳(2‑22)与滑模侧板(2‑16)链接,钢板与可调节混凝土成型板(2‑5)之间设有多组振动系统转动连接臂(2‑12),可调节混凝土成型板(2‑5)和可调节抹平振动梁(2‑6)之间设有多组成型板移动连接臂(2‑14);可调节混凝土振动系统(2‑4)的两块钢板、可调节混凝土成型板(2‑5)和可调节抹平振动梁(2‑6)中间形成的弯折角度为a,夹角a的取值范围为150°~180°。

5.一种使用上述任一权利要求所述单轨吊牵引的微型混凝土摊铺设备的摊铺工艺,其特征在于步骤如下:

步骤1,首先在需要摊铺的巷道内架设临时的单轨吊系统(1),在巷道底板设置地面行进标记物(0‑5),为了保证摊铺工艺的可行性,在巷道底板设置地面行进标记物(0‑5)之间的间距应严格相同,在的巷道左右两侧分别布置带有尺度的激光标定尺(0‑4),将驱动车(1‑3)、防爆液压泵站车厢(1‑4)和入料车厢(1‑5)通过单轨吊支架(1‑1)驶入临时架设的单轨吊系统(1)中;

步骤2,利用单轨吊系统(1)的前置三维扫描仪(1‑2)对巷道中的标记物(0‑5)和左右激光标定尺(0‑4)进行三维扫描仪标定并存储;

步骤3,前置三维扫描仪(1‑2)和后置三维扫描仪(2‑7)激光扫描标定后,通过驱动车(1‑3)内的控制系统设置摊铺路面的基准高度、摊铺平整度、路面拱度等参数,驱动车(1‑3)的计算机获得控制系统的设置参数;

步骤4,启动驱动车(1‑3),驱动车(1‑3)牵引防爆液压泵站车厢(1‑4)、入料车厢(1‑5)以及微型混凝土摊铺设备(2)延单轨吊支架(1‑1)前进,按照巷道底板设置的地面行进标记物(0‑5)直线往返一遍后,回到初始位置,同时前置三维扫描仪(1‑2)采集巷道内的三维图像,并将图像数据发送给计算机;

步骤5,计算机将前置三维扫描仪(1‑2)获得的图像数据和控制系统的设置参数相结合,进行虚拟摊铺,并分析摊铺过程中的入料量、行驶速度、限位器高度、滑模宽度变化量等参数,给出预设摊铺参数;

步骤6,将微型混凝土摊铺设备(2)通过摊铺系统调整支架(1‑8)与入料车厢(1‑5)连接,开启微型混凝土摊铺设备(2)的后置三维扫描仪(2‑7),操作工人在驱动车(1‑3)内确认并核对预设摊铺参数后,摊铺机开始工作;

步骤7,主巷道内的矿用混凝土罐车(0‑1)将混凝土输送到矿用混凝土泵(0‑2),矿用混凝土泵(0‑2)通过可伸缩混凝土管道(0‑3)将混凝土输送到入料车厢(1‑5),入料车厢(1‑5)通过混凝土入料口(1‑7)将混凝土输送到微型混凝土摊铺设备(2)的混凝土入料仓(2‑15)中,混凝土入料口(1‑7)下料的同时速凝剂管(1‑6)向混凝土中混入速凝剂,混凝土入料口(1‑7)记录混凝土的实时输送量并发送到计算机,通过对比虚拟摊铺的入料量,调节矿用混凝土泵(0‑2)的输送量;

步骤8,混凝土分料:进入混凝土入料仓(2‑15)的混凝土通过可调节螺旋分料系统(2‑

3)将输送至左右两侧,在可调节混凝土振动系统(2‑4)的振动提浆后,通过可调节混凝土成型板(2‑5)控制混凝土初始摊铺高度;

步骤9,混凝土摊铺:初始摊铺的混凝土通过可调节混凝土成型板(2‑5)和可调节抹平振动梁(2‑6),摊铺基本成型,后置三维扫描仪(2‑7)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10,摊铺调整:计算机获得后置三维扫描仪(2‑7)扫描的实际摊铺高度和虚拟摊铺数据的差异,通过调节液压缸从而调节抹平振动梁(2‑6)的位置,进行调节混凝土成型板和抹平系统,实现摊铺高度的调整,对摊铺结果进行修正;

步骤11,利用计算机比较获得后置三维扫描仪(2‑7)和虚拟摊铺时后端参数的差异,如差异较大,则停机报警,计算机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。

步骤12,摊铺完成:巷道摊铺完成后,待混凝土路面凝固后,拆除架设的单轨吊系统(1),并进行下一个巷道的摊铺工作。