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1、(10)授权公告号 CN 202212964 U(45)授权公告日 2012.05.09CN202212964U*CN202212964U*(21)申请号 201120261914.5(22)申请日 2011.07.23B25J 9/06(2006.01)E21D 11/08(2006.01)(73)专利权人上海市第二市政工程有限公司地址 200232 上海市徐汇区龙吴路13弄3号(72)发明人杨继范 彭少杰 邵亮 孔祥鹏朱建华 荣建 钟唯敏 钟起祖徐震东(74)专利代理机构上海申蒙商标专利代理有限公司 31214代理人徐小蓉(54) 实用新型名称隧道中隔墙施工机械的专用机械手(57) 摘要本。
2、实用新型涉及一种机械提升工具，具体涉及一种隧道中隔墙施工机械的专用机械手，用于隧道内预制式中隔墙的安装。所述隧道中隔墙施工机械用于预制式中隔墙的安装，包括履带行走装置和铰接与其上的机械臂，其特征在于：所述机械手由具有滑杆II的夹钳装置、具有滑杆I的滑块及框架结构组成，所述框架结构与所述机械臂铰接，所述滑杆I与所述框架结构套接，所述滑杆II与所述滑块套接，所述夹钳装置还设有夹钳及夹钳油缸，用于夹持所述中隔墙。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 3 页CN 202212968 U 1/1页21.一种隧道中隔墙施工机。
3、械的专用机械手，所述隧道中隔墙施工机械用于预制式中隔墙的安装，包括履带行走装置和铰接与其上的机械臂，其特征在于：所述机械手由具有滑杆II的夹钳装置、具有滑杆I的滑块及框架结构组成，所述框架结构与所述机械臂铰接，所述滑杆I与所述框架结构套接，所述滑杆II与所述滑块套接，所述夹钳装置还设有夹钳及夹钳油缸，用于夹持所述中隔墙。2.根据权利要求1所述的一种隧道中隔墙施工机械的专用机械手，其特征在于：所述框架结构上端设置有一转动油缸及垂直于框架结构的转轴，所述转轴外可转动式套装有一滑套，所述滑套与所述机械臂上的小臂及连杆铰接，所述框架结构下端垂直分布有至少三个平行的微调油缸，并可通过控制所述微调油缸的活。
4、塞杆伸出顶推所述中隔墙以达到微调之效果；所述框架结构上穿设一垂直于所述微调油缸的顶出方向的孔I，所述孔I内套装所述滑杆I；所述滑块可以滑杆I为轴转动，所述滑杆I可通过至少一滑杆油缸I驱动于孔I内轴向移动；所述滑块上设有与所述微调油缸的顶出方向和孔I的轴向垂直的孔II，所述孔II内套装所述滑杆II；所述夹钳装置可以滑杆II为轴转动，并可通过二滑杆油缸II驱动于孔II内轴向移动，所述夹钳及夹钳油缸设于滑杆II两端。3.根据权利要求1所述的一种隧道中隔墙施工机械的专用机械手，其特征在于：所述滑块两端分布延伸有同轴的圆杆，并构成所述的滑杆I，所述孔II设于所述滑块中心处。4.根据权利要求1所述的一种隧。
5、道中隔墙施工机械的专用机械手，其特征在于：所述微调油缸数量为四个，并以所述滑杆I和滑杆II投影的交点为中心对称分布。5.根据权利要求1所述的一种隧道中隔墙施工机械的专用机械手，其特征在于：所述滑杆油缸I和滑杆油缸II的数量均为两个。权 利 要 求 书CN 202212964 UCN 202212968 U 1/6页3隧道中隔墙施工机械的专用机械手技术领域0001 本实用新型涉及一种机械提升工具，具体涉及一种隧道中隔墙施工机械的专用机械手，用于隧道内预制式中隔墙的安装。 背景技术0002 对于上、下行线同时运营在一个隧道中时，为解决隧道的通风、环境及逃生问题，需要于隧道内设置中隔墙使上、下行线运。
6、行于两独立空间内。相关技术的中隔墙普遍采用现浇混凝土结构，中隔墙与隧道管片利用植筋方式连接。这种设计存在以下问题：一是此类中隔墙高度都较大，一般都在6m以上，而厚度较薄一般不超过500mm，采用现浇方式施工立模非常不便，施工速度也较慢；二是中隔墙与隧道管片的连接处的混凝土浇筑质量很难保证；三是中隔墙与隧道管片通过植筋固定，中隔墙限制了隧道管片结构的竖向变形，改变了隧道管片结构的设计受力和变形模式；四是沿隧道的中隔墙结构轴线方向，中隔墙的分段较长，通常20m左右，而隧道管片宽度在1m1.5m之间，这样中隔墙的存在增大了相邻的隧道管片之间的连接刚度，违背了隧道管片之间柔性连接的设计初衷，对隧道的中。
7、隔墙结构的抗震不利。 0003 因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型的隧道的中隔墙结构。申请号为200910246077的中国实用新型专利提出了一种预制式的中隔墙结构，该中隔墙为沿隧道长度方向延伸设置的钢筋混凝土预制件，隧道管片和所述中隔墙通过卡槽相连，所述卡槽固定于所述隧道管片内侧，并设有用于收容所述中隔墙上端部的开口向下的凹槽，所述承轨台和所述中隔墙通过基座相连，所述基座固定于所述承轨台中心处，并设有用于收容所述中隔墙下端部的开口向上的凹槽，且中隔墙下端预留插筋以和基座固定。中隔墙之间设凹凸榫，榫间粘贴丁氰软木橡胶，外围采用弹性防火密封胶嵌缝。0004 此种结构便于施工，同时节省工期，。
8、但是对于安装提出了新的要求。中隔墙自重较重，平面尺寸大，构件较薄,安装高度较高。要求拼装机在圆隧道内仅能占用半幅路面作业。要求拼装机在各方向都能够进行微调作业。拼装机的自重要求尽可能轻。另外，拼装机采用电驱动，考虑到隧道线路长，低压供电产生的电压降问题，要求拼装机功率在满足使用功能的情况下不宜超过60kw。目前尚无针对此种中隔墙结构的专用安装设备。 发明内容0005 本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种隧道中隔墙施工机械的专用机械手，该机械手可实现在隧道中隔墙施工过程中夹起、移动中隔墙构件，并具有在中隔墙安装位置对中隔墙构件进行上下、左右、前后移动微调及上述方向的转动微调。 。
9、0006 本实用新型目的实现由以下技术方案完成： 0007 一种隧道中隔墙施工机械的专用机械手，所述隧道中隔墙施工机械用于预制式中隔墙的安装，包括履带行走装置和铰接与其上的机械臂，其特征在于：所述机械手由具有滑杆II的夹钳装置、具有滑杆I的滑块及框架结构组成，所述框架结构与所述机械臂铰接，所说 明 书CN 202212964 UCN 202212968 U 2/6页4述滑杆I与所述框架结构套接，所述滑杆II与所述滑块套接，所述夹钳装置还设有夹钳及夹钳油缸，用于夹持所述中隔墙。0008 所述框架结构上端设置有一转动油缸及垂直于框架结构的转轴，所述转轴外可转动式套装有一滑套，所述滑套与所述机械臂上。
10、的小臂及连杆铰接，所述框架结构下端垂直分布有至少三个平行的微调油缸，并可通过控制所述微调油缸的活塞杆伸出顶推所述中隔墙以达到微调之效果；所述框架结构上穿设一垂直于所述微调油缸的顶出方向的孔I，所述孔I内套装所述滑杆I；所述滑块可以滑杆I为轴转动，所述滑杆I可通过至少一滑杆油缸I驱动于孔I内轴向移动；所述滑块上设有与所述微调油缸的顶出方向和孔I的轴向垂直的孔II，所述孔II内套装所述滑杆II；所述夹钳装置可以滑杆II为轴转动，并可通过二滑杆油缸II驱动于孔II内轴向移动，所述夹钳及夹钳油缸设于滑杆II两端。 0009 所述滑块两端分布延伸有同轴的圆杆，并构成所述的滑杆I，所述孔II设于所述滑块中。
11、心处。 0010 所述微调油缸数量为四个，并以所述滑杆I和滑杆II投影的交点为中心对称分布。 0011 所述滑杆油缸I和滑杆油缸II的数量均为两个。 0012 本实用新型的优点是：本实用新型所提出的机械手可实现在隧道中隔墙施工过程中夹起、移动中隔墙构件，并具有在中隔墙安装位置对中隔墙构件进行上下、左右、前后移动微调及上述方向的转动微调。其各项性能满足施工现场的要求，相对传统施工方式，可大幅度加快施工工期，提升中隔墙的施工质量，具有较大的推广及示范意义。 附图说明0013 图1为本实用新型实施例中中隔墙专用机械工作状态示意图； 0014 图2为本实用新型实施例中中隔墙专用机械整体侧视图；0015。
12、 图3为本实用新型实施例中中隔墙专用机械整体俯视图；0016 图4为机械手部分侧视图；0017 图5为机械手部分俯视图；0018 图6为履带行走装置部分侧视图。具体实施方式0019 以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解： 0020 如图1-6所示，标号1-35分别表示：轨道管片1、中隔墙2、车道板3、卡槽4、基座5、履带行走装置6、机架7、行走马达8、驱动链轮9、引导轮10、回转平台11、履带总成12、支重轮13、托链轮14、机械臂15、大臂16、大臂油缸17、小臂18、小臂油缸19、翻转油缸20、机械手21、框架结构22、滑块23、。
13、夹钳装置24、微调油缸25、滑杆I26、滑杆油缸I27、滑杆II28、滑杆油缸II29、夹钳30、夹钳油缸31、前后滑套32、转动油缸33、连杆34、滑套35。0021 如图1 所示，本实用新型所涉及的隧道中隔墙结构，其包括若干相拼接的隧道管片1、位于隧道管片1内且一端与隧道管片1相连的至少两块中隔墙2、位于隧道管片1内的车道板3，一端与车道板3相连，另一端与中隔墙2相连的基座5、分别连接隧道管片1和中说 明 书CN 202212964 UCN 202212968 U 3/6页5隔墙2的卡槽4。隧道管片1拼接后的整体造型呈中空的圆柱形。中隔墙2的截面呈“I”型，其采用预制钢筋混凝土结构，沿隧道。
14、的延伸方向，中隔墙2的长度与隧道管片1的长度相同。卡槽4亦为预制钢筋混凝土结构，其上设有收容中隔墙2的上端部的槽，此卡槽4与中隔墙2间预留适量间隙，该间隙内填充有柔性防火材料。另外，卡槽4和所述隧道管片1为固定连接，本实施方式中，所述卡槽构件8和隧道管片1通过膨胀螺栓6相连。在基座5上预留螺栓孔，实现螺栓连接中隔墙2与基座5，方便拼装施工，加快拼装进度。 0022 参见附图1-6，本实施例所描述之中隔墙专用机械主要由履带行走装置7、机械臂15及可进行微调移动的机械手21组成。以下对于上述组件进行详细描述： 0023 履带行走装置70024 由于履带式行走机构牵引力大，接地比压小，缺点是移动速度。
15、慢。但是安装中隔板作业时要求的行走速度较低（0.6公里/小时），所以行走机构采用履带式。0025 本装置为中隔墙施工机械的专用底盘，由H型的机架7、液压行走马达8、驱动链轮9、支重轮13、托链轮14、引导轮10、缠绕于驱动链轮9及引导轮10之间的履带总成12、回转平台11等部分组成。两个行走马达8的本体分别固定于机架7的两后侧，其输出端驱动连接驱动链轮9，来自油泵的液压油使液压行走马,8转动，从而带动驱动链轮9转动。驱动链轮9与履带总成12的相对运动从而使底盘整体移动。两个引导轮10装于机架7的两前侧，其轴平行于驱动链轮9的轴设置。支重轮13与机架7相连并支承在履带总成12上，支承机械的重量。。
16、托链轮14装在两侧的机架7上，支重轮13及托链轮14的轴均平行于所述驱动链轮9的轴。回转平台11安装在机架7的上端，并可水平转动，从而带动机械臂15部分可相对转动。回转平台11上装有电机、高压油泵、液压油箱、液压油散热器、操纵系统、平衡重。 0026 履带行走装置7的主要结构参数：履带节距154mm、履带板宽度400mm、轮距3300mm、轨距2500mm、采用液压马达驱动。计行走机构时要考虑到，中隔墙专用机械的回转中心要尽可能靠近中隔墙2，故2500mm的轨距保证了中隔墙专用机械两侧履带总成12能插入将中隔墙构件运进隧道的电瓶车外，中隔墙2更靠近机械回转中心。 0027 同时履带行走装置7与。
17、常规的履带行走装置不同有如下不同： 0028 1、回转平台11的转动轴离驱动链轮9中心很近，其距离约等于前后轮距的1/3，而常见的履带行走装置中这一比例约为1/2。0029 2、左右履带轨距较宽，履带间内侧宽度大于运输构件车辆的宽度，从而可以使底盘更接近构件，大大提高了机械作业时稳定性及减轻了机械的重量。 0030 机械臂15 0031 机械臂15包括大臂16、大臂油缸17、小臂18、小臂油缸19及翻转油缸20。其中所述大臂16一端铰接于所述回转平台11上，其另一端与所述小臂18中部铰接，所述小臂18一端部与所述机械手21铰接，其另一端铰接小臂油缸19，所述小臂油缸19与所述大臂16中部铰接，。
18、所述回转平台11上端铰接大臂油缸17。所述大臂油缸17与所述大臂16中部铰接。所述小臂18中部铰接翻转油缸20的油缸座，所述翻转油缸20顶出活塞端部铰接有一连杆34，所述连杆34另一端与所述机械手21铰接。通过大臂油缸17、小臂油缸19使大小臂运动，从面可以使机械手21按预定轨迹动动。0032 机械手21 说 明 书CN 202212964 UCN 202212968 U 4/6页60033 中隔墙专用机械的核心部分是机械手21，机械手21是在隧道中隔墙施工过程中夹起、移动中隔墙2的部件，并且在将中隔墙2移动到安装位置时，能进行上下、前后、左右微调及绕中隔墙构件轴线三个方向的旋转微调，以保证中。
19、隔墙2能准确的安装就位。机械手21的各个方向的微调都采用液压油缸来完成。0034 机械手21由框架结构22、一滑块23及一夹钳装置24组成： 0035 所述框架结构22上分布有4个平行设置的微调油缸25，这四个微调油缸25固定于同一平面上且顶出方向均朝下。框架结构22上穿设一垂直于所述微调油缸25的顶出方向的孔I(图中未示)，此处孔I由两个同轴的孔构成，且这两个孔之间具有一端开放的空间，用于滑块23在其间移动或旋转，为简化描述，此处将两个孔合称为孔I。其中框架结构22上还设置有一滑杆油缸I27，滑杆油缸I27另一端与滑块23上申出的销耳相连。0036 所述滑块23本体上具有及与孔I垂直的孔II。
20、，且其两端对称于孔II分别延伸设置有同轴的圆杆，并构成滑杆I26，滑杆I26两个半轴圆杆分别插装于孔I的两个孔内，而滑块23则位于上述的开放空间中，并可以滑杆I26为轴转动，同时可在滑杆油缸I27的驱动下沿滑杆I26纵向移动（即轴向移动）。 0037 滑块23上还设置有一滑杆油缸II29，滑杆油缸II29的缸体与滑块23相连，活塞杆与夹钳装置24的滑杆II28相连。 0038 所述夹钳装置24具有套装于所述孔II内的滑杆II28、设于滑杆II28两端的夹钳30及夹钳油缸31，夹钳30及夹钳油缸31用于夹持所述中隔墙2。和上述的滑杆I26结构相同，夹钳装置24同样可以滑杆II28为轴转动，同时滑。
21、杆II28可通过滑杆油缸II29驱动于孔II内轴向移动。 0039 由于滑杆I26、滑杆II28在孔I、孔II内可自由转动，当上述的四个微调油缸25顶出时，推动中隔墙2绕滑杆I26和/或滑杆II28转动。同时为实现上述的结构，微调油缸25、孔I及孔II由上至下依次分布。由此，通过操纵不同的微调油缸25的组合，可以使不同的微调油缸25支顶中隔墙2，从而达到使中隔墙2的微调转动。 0040 框架结构22上端还设置有一转动油缸33和前后滑套32，前后滑套32由转轴（图中未示意）及套装于此转轴外的滑套35构成。其中，转轴垂直固定于框架结构22上，滑套35外侧则与小臂18的末端铰接、与连杆34铰接，当控。
22、制翻转油缸20伸缩时，带动连杆34转动，使得滑套35垂直旋转90度，同时框架结构22由水平方向旋转为垂直方向，由此带动中隔墙2整体翻转。转动油缸33的另一端与滑套35外表面相连。操纵转动油缸33可以使转轴和滑套35相对转动，从而中隔墙2在水平面上微调转动。 0041 对于上述动力及驱动计算 0042 1、电动机功率0043 由于60KW以下常用电动机功率为55KW，故确定中隔墙专用机械电机功率为55KW/1500转0044 2、选用液压总泵，选用GjCB404010三联齿轮泵，排量为（40+40+10）ml/rev，系统工作压力设定为25Mpa，先导泵压力设定为3Mpa，则整机液压总功率用以下。
23、方法确定0045 N=（PQ+PQ）/450 （马力）0046 N液压功率0047 P系统额定工作压力，P=25Mpa说 明 书CN 202212964 UCN 202212968 U 5/6页70048 Q主油泵流量，Q=（40+40）1500/1000=120L0049 P先导压力，P=3Mpa0050 Q先导泵流量，Q=101500/1000=15L0051 N=（250120+3015）/450/1.36=49.76kw0052 液压功率N小于电动机功率，拚装机液压系统能正常工作。0053 液压主系统的液压功率 0054 N=250120/450/1.36=49.02kw0055 3、。
24、行走驱动计算0056 （1）驱动轮基本参数计算0057 驱动轮节圆直径Dk： 驱动轮齿数Z=21，由于驱动轮是两齿传动，因此等效的驱动轮齿数Z=Z/2=10.5，则0058 Dk=s/sin(180/Z)=154/ sin(180/10.5)=522.468mm0059 其中：s是驱动轮节距，s=154mm0060 （2）单个行走马达计算0061 泵的限定输入总功率：Z=49.02kw，两变量泵p1,p2最大排量q=240ml/rev，泵以满负荷工作时输出压力p=25Mpa,泵的机械效率mb=0.92，容积效率vb=0.94。0062 拚装机最大行走速度为0.6km/h，因此行马达的最高转速为。
25、 0063 n=0.61000/60/ Dk=6.1转/分0064 拚装机整机重量最大控制在20吨以下，中隔墙预制件重量为6吨，根据履带式机械行驶理论，行走装置的总牵引力约等于拚装机机重的80，则单侧履带的牵引力为0065 F=0.4（20000+6000）=104000kg0066 作用在链轮上的扭矩为0067 M=FDk /2=104000.522/2=2714.4kgm0068 行走马达的输出扭矩为0069 M= M/i/=2714.4/100/0.9=30.16kgm0070 行走传动的机械效率，取0.9。0071 取行走马达两腔的压差为230 公斤/平方厘米，则行走马达排量 0072。
26、 q =628M/230/mm =62830.16/230/0.95=86.68ml/r0073 mm机械效率取0.95，0074 每个马达所需的流量为0075 Q=qn/1000/vm=86.686.1100/1000/0.98=53.95L0076 vm容积效率取0.980077 4、回转驱动计算0078 回转马达的流量由定量泵p1提供，因回转马达工作时行走马达不工作，供给行走马达的液压油供给了回转马达，取回转马达参数与行走马达参数相同。 0079 回转马排量q=86.68ml/r，传动比i=100，机械效率mm= 0.85，容积效率vm=0.98。泵的实际流量：Q=Qvb=600.94=。
27、56.4 l/min 0080 回转马达理论输出扭矩T：T=pq/2/=23086.68/2/=31.74kgm0081 回转马达输出齿轮实际扭矩T：说 明 书CN 202212964 UCN 202212968 U 6/6页80082 T=pq/2/*mb=23086.68/2/0.92=29.21kgm0083 回转马达输出齿轮直径D计算： 0084 回转支承选1120规格, 内齿圈齿数Ze=95，模数m=10mm，上下车每分钟相对转1转，则回转马达小齿轮齿数Z=950/6.1/10=15.57。取小齿轮齿数为16齿。 0085 D=mZ=1016=160mm 0086 式中：m是回转马达。
28、输出齿轮模数，m=10mm,0087 Z是回转马达输出齿轮齿数，Z=16 0088 回转马达输出齿轮与内齿圈的减速比i计算： 0089 i=Ze/Z=95/16=5.93750090 5、回转驱动计算0091 拚装机须计算在极端位置时的稳定性,具体工况如下：0092 A、拚装机在刚夹起中隔墙预制件时的稳定性0093 稳定的力矩为GA1，稳定的力矩FA20094 稳定性系数： 0095 K= （FA2）/（GA1）0096 计算后，如K2，则稳定，反之，要采取增加平衡重、重新布置平台部件位置后再计算，确保拚装机稳定。0097 B、拚装机在把中隔墙预制件翻转90度到垂直位置时的稳定性 0098 计。
29、算内容同（1）。0099 C、拚装机在把中隔墙预制件收向回转中心时的稳定性 0100 计算内容同（1）。0101 D、拚装机在把中隔墙预制件放到安装位置时的稳定性 0102 计算内容同（1）。0103 结合上述装置结构，以下对于本中隔墙专用机械的工作过程进行详细说明： 0104 1、中隔墙2平放在运输车上，中隔墙专用机械向前靠近中隔墙2，操纵机械臂15及机械手21，通过夹钳油缸31驱动夹钳30使机械手21夹起中隔墙2并向上移动，到达一定高度时通过操纵翻转油缸20使中隔墙1翻转与地面成90度垂直。0105 2、通过小臂油缸19操纵小臂18，使中隔墙2收向整机回转平台11。 0106 3、操纵回转。
30、平台11上电机，使回转平台11回转90度，回转平台11正对隧道内中隔墙安装位置，操纵大小臂及机械手各微调控制手柄，把中隔墙移动到安装位置。 0107 4、操纵滑杆油缸II29及滑杆油缸I27，可以使滑杆II28在框架结构22内沿滑块23横向移动、滑块23在框架结构22的开放空间内纵向移动。 0108 4、操纵转动微调油缸25组合，可以使框架结构22分别绕滑杆II28或滑杆I26转动微调。 0109 5、操纵转动油缸33，可以使前后滑套32相对转动，对中隔墙2在Z平面内进行转动微调。 说 明 书CN 202212964 UCN 202212968 U 1/3页9图1图2说 明 书 附 图CN 202212964 UCN 202212968 U 2/3页10图3图4说 明 书 附 图CN 202212964 U。