一种适配于箱涵检修的多功能作业车

技术领域

本发明涉及箱涵用检修车领域，尤其是涉及一种适配于箱涵检修的多功能作业车。

背景技术

箱涵渗漏水是一个普遍存在而又较难处理的问题，根据现场渗水处理经验，结合在理论计算基础上对其规律进行分析，目前可以肯定，对于混凝土箱涵输水工程，箱涵的主体结构设计是可靠的，但有施工质量问题的可能，如振捣不密实、裂缝等，变形缝是主要的薄弱环节，如果处理不好，则有可能产生渗漏水情况，因此，需要定期对箱涵进行检修施工作业，现有的，针对地下暗涵检修施工时多所采用隧道施工电力机车、隧道作业台车、曲臂式高空作业车等工程类机械进行检修作业（如申请号为：CN202110666621.3的一种用于隧道的自动检修系统及检修方法；申请号为：CN202122995150.9的一种具有照明功能的隧道安全检修车装置；），隧道施工机车现主要有内燃机式与电力式两种，内燃机式机车动力足，拖挂车斗多，适用于大方量的施工材料的转运，然而需要氧气用于支持发动机工作，并排出大量尾气对环境造成污染，由于干线箱涵内空间小，空气流通不畅，因而内燃机车不适用于箱涵内施工作业；电力机车相比内燃机车，动力较弱，并且经前期调研，现有产品爬坡能力极限为10°，箱涵内倒虹吸坡度较大，坡度范围为9°～23°，整车尺寸虽然比内燃机车小，但是仍然不能满足箱涵内行驶需要；而且，现有的隧道施工机车需要整体进行吊装至箱涵内，吊装作业过程非常的麻烦，同时，由于施工机车体积较大，在箱涵内不易实现转向调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种适配于箱涵检修的多功能作业车，其整体结构组成较为简便，采用分体式的结构设计，可满足分体式吊装后在箱涵内进行组装，降低了吊装作业的复杂性，同时，行走和转向采用多电机结构设计，不仅转向、移动控制平稳且能够实现原地360°转向，保证了整体作业灵活性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适配于箱涵检修的多功能作业车，包括，驾驶室、车架合件、驱动悬挂合件、转向系统、传感器安装合件、液压系统、举升台架、电池组及控制系统，所述的转向系统安装在车架合件底部位置并与车架合件安装在一起，在转向系统的下侧安装有驱动悬挂合件，驱动悬挂合件用于带动车架合件进行移动，在转向系统上安装有用于检测转向角度的传感器安装合件，在车架合件的上部前端安装有驾驶室，在车架合件的中间底部安装有电池托架，电池组安装在电池托架上，液压系统安装在车架合件下侧部位并与车架合件安装在一起，举升台架安装在车架合件的上部用于为检修提供升降作业，控制系统安装在车架合件本体的后侧用于控制各执行机构的运行。

所述的车架合件包括，车架本体、车架护栏及底部安装骨架，在车架本体内安装有底部安装骨架，所述的底部安装骨架与车架本体固焊为一体，在车架本体的边沿设置有车架护栏，所述的车架护栏用于对车架本体进行防护作业，在车架本体上安装有活动封板，所述的活动封板通过紧固螺栓与车架本体安装在一起。

所述驱动悬挂合件包括，悬架本体、轮毂、驱动电机、二级齿轮、二级齿轮轴、三级齿轮电机轴、主轴齿轮、主轮轴，所述的悬架本体通过连接件与转向系统安装相连，在悬架本体的外侧安装有驱动电机，在悬架本体上设置有安装腔体，所述的二级齿轮轴、三级齿轮电机轴通过轴承安装在悬架本体上的安装腔体内，所述的轮毂通过连接件安装在悬架本体上，主轮轴通过轴承安装在轮毂上，在主轮轴上安装有主轴齿轮，在二级齿轮轴上安装有二级齿轮，所述的二级齿轮与三级齿轮电机轴相齿轮啮合，所述的主轴齿轮与二级齿轮轴相齿轮啮合。

所述的转向系统包括，电机减速机、转向安装架体、转向壳体、转向齿、转向齿轮轴、回转支撑，所述的转向安装架体安装在车架合件的底部位置，在转向安装架体下侧安装有电机减速机，在电机减速机的下侧安装有转向壳体，转向齿轮轴通过支撑轴承安装在转向壳体内，在转向齿轮轴的下侧安装有转向齿，转向齿轮轴的上部与电机减速机的动力输出端安装相连，在回转支撑上加工有回转齿，转向齿与回转齿相齿轮啮合。

所述的传感器安装合件包括，传感器支架、角度传感器、弹性联轴器、连接轴，所述的传感器支架的底部通过紧固螺栓安装在转向安装架体上，在传感器支架上安装有角度传感器，角度传感器可对弹性联轴器的旋转角度进行监测，连接轴的上部安装有弹性联轴器，所述的连接轴的下侧与驱动悬挂合件安装相连。

进一步的，所述的电池组用于为驱动悬挂合件与转向系统中的驱动电机及电机减速机提供电力源，电池组通过连接线路与驱动悬挂合件与转向系统中的驱动电机及电机减速机相连接。

进一步的，所述的控制系统用于对驱动悬挂合件与转向系统中的驱动电机及电机减速机进行控制，控制系统通过控制线路与驱动悬挂合件、转向系统中的驱动电机及电机减速机分别相连。

进一步的，在举升台架中安装布置有执行举升作业的举升液压缸，液压系统用于对举升台架中的举升液压缸进行液压控制，液压系统通过液压管路与举升液压缸相连。

本发明的有益效果为：本发明的适配于箱涵检修的多功能作业车的整体结构设计科学，与现有的箱涵检修用隧道施工机车相比较而言具有如下技术特点及优势：

1、结构组成简洁；本发明与现有的箱涵检修用隧道施工机车相比较，极大的降低了零部件的组成数量，在具体使用时可以以最小数量的零部件实现箱涵检修的使用作业功能；

2、可实现分体式吊装，便于进行吊装安装；本发明中的驾驶室、车架合件、液压系统及举升台架等主要机械机构单元部件可进行分体吊装，吊装完成后可在箱涵内进行组装，相较于现有的箱涵检修用隧道施工机车的整体吊装而言，其吊装作业过程极为灵活方便，极大的简化了整体车辆的吊装作业流程，具有高效的吊装作业效果；

3、可控性能高，作业使用承载灵活；本发明中的适配于箱涵检修的多功能作业车中的驱动系统及转向系统采用滞留无刷电机来进行提供执行动力，控制性能高，在箱涵内能够实现原地360°的角度灵活调整，同时采用四轮独立的行走机构设计，移动行走动力强，能够适用于箱涵内坡度范围为9°～23°的行走条件。

附图说明

图1是本发明的箱涵检修的多功能作业车的主视结构示意图；

图2是本发明的箱涵检修的多功能作业车的侧视结构示意图；

图3是本发明的箱涵检修的多功能作业车的俯视布局示意图；

图4是本发明中的驱动悬挂合件的结构示意图；

图5是本发明中的转向系统的结构示意图；

图6是本发明中的传感器安装合件的结构示意图；

图7是本发明中的车架合件的结构示意图；

图8是本发明中的液压系统的控制原理图；

图中标号为：1-驾驶室、2-车架合件、3-驱动悬挂合件、4-转向系统、5-传感器安装合件、6-摆动横梁、7-举升台架、8-电池组、9-控制系统、21-车架本体、22-车架护栏、23-底部安装骨架、31-悬架本体、32-轮毂、33-驱动电机、34-二级齿轮、35-二级齿轮轴、36-三级齿轮电机轴、37-主轴齿轮、38-主轮轴、41-电机减速机、42-转向安装架体、43-转向壳体、44-转向齿、45-转向齿轮轴、46-回转支撑、51-传感器支架、52-角度传感器、53-弹性联轴器、54-连接轴。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例1： 针对现有的隧道工程车辆体积较大，吊装放置不便且在箱涵内转向不灵活，不能满足南水北调天津干线箱涵的检修使用要求的问题，本发明设计出一种适配于箱涵检修的多功能作业车，其整体结构组成较为简便，采用分体式的结构设计，可满足分体式吊装后在箱涵内进行组装，降低了车辆吊装作业的复杂性，行走和转向采用多电机结构设计，不仅转向、移动控制平稳且能够实现原地360°转向，保证了整体作业灵活性。如本发明中的说明书附图1、说明书附图2及说明书附图3所示，本发明所提供的 一种适配于箱涵检修的多功能作业车，一种适配于箱涵检修的多功能作业车，主要包括，驾驶室1、车架合件2、驱动悬挂合件3、转向系统4、传感器安装合件5、液压系统、举升台架7、电池组8及控制系统9，其中，转向系统4用于驱动驱动悬挂合件3进行360°原地旋转，安装时，转向系统4安装在车架合件2底部位置并与车架合件2安装在一起，在转向系统4的下侧安装有驱动悬挂合件3，驱动悬挂合件3用于带动车架合件2进行移动，在转向系统4上安装有用于检测转向角度的传感器安装合件5，在车架合件2的上部前端安装有驾驶室1，在车架合件2的中间底部安装有电池托架，安装时，电池组8安装在电池托架上，液压系统安装在车架合件2下侧部位并与车架合件2安装在一起，举升台架7安装在车架合件2的上部用于为检修提供升降作业，控制系统9安装在车架合件2本体的后侧用于控制各执行机构的运行。

如本发明中的说明书附图7所示，本发明中的车架合件2包括，车架本体21、车架护栏22及底部安装骨架23，其中，在车架本体21内安装有底部安装骨架23，底部安装骨架23与 车架本体21固焊为一体，在车架本体21的边沿设置有提供防护作用的车架护栏22，车架护栏22用于对车架本体21进行防护作业，在车架本体21上安装有执行密封防护作用的活动封板，活动封板通过紧固螺栓与车架本体21安装在一起。

如本发明中的说明书附图4所示，用于带动车架合件2进行移动的驱动悬挂合件3包括，悬架本体31、轮毂32、驱动电机33、二级齿轮34、二级齿轮轴35、三级齿轮电机轴36、主轴齿轮37、主轮轴38，其中，悬架本体31通过连接件与转向系统4安装相连在一起，在悬架本体31的外侧安装有提供驱动力的驱动电机33，在悬架本体31上设置有用于安装传动元件的安装腔体，二级齿轮轴35、三级齿轮电机轴36通过轴承安装在悬架本体31上的安装腔体内，轮毂32通过连接件安装在悬架本体31上，主轮轴38通过轴承安装在轮毂32上，在主轮轴38上安装有主轴齿轮37，在二级齿轮轴35上安装有二级齿轮34，工作时，二级齿轮34与三级齿轮电机轴36相齿轮啮合，主轴齿轮37与二级齿轮34轴35相齿轮啮合。

如本发明中的说明书附图5所示，用于带动驱动悬挂合件3进行转向调整的转向系统4包括，电机减速机41、转向安装架体42、转向壳体43、转向齿44、转向齿轮轴45、回转支撑46，其中，转向安装架体42主要用于对电机减速机41、回转支撑46进行安装承载，转向安装架体42安装在车架合件2的底部位置，在转向安装架体42下侧安装有电机减速机41，在电机减速机41的下侧安装有适配转向齿轮轴45安装的转向壳体43，转向齿轮轴45通过支撑轴承安装在转向壳体43内，在转向齿轮轴45的下侧安装有转向齿44，安装时，转向齿轮轴45的上部与电机减速机41的动力输出端安装相连，在回转支撑46上加工有回转齿，其中，转向齿44与回转齿相齿轮啮合。

如本发明中的说明书附图6所示，用于检测驱动悬挂合件3的旋转角度的传感器安装合件5包括，传感器支架51、角度传感器52、弹性联轴器53、连接轴54，其中，传感器支架51的底部通过紧固螺栓安装在转向安装架体42上，在传感器支架51上安装有执行检测作业的角度传感器52，角度传感器52可对弹性联轴器53的旋转角度进行检测，连接轴54的上部安装有弹性联轴器53，安装时，连接轴54的下侧与驱动悬挂合件3安装相连。

本发明的适配于箱涵检修的多功能作业车在具体操作使用时的安装使用过程如下：首先需要指出说明的是，本发明中的驾驶室1、车架合件2、液压系统及举升台架7等主要机械机构单元部件采用分体式结构设计，可通过吊装机械设备对上述主要机械机构单元部件进行分体吊装，吊装完成后可在箱涵内进行组装，在具体安装时，操作人员可将处于车架合件2前侧的驱动悬挂合件3通过摆动横梁6安装布置在车架合件2下侧，摆动横梁6安装在车架合件2下侧并通过销轴与车架合件2铰接，在摆动横梁6的两侧下部分别安装有驱动悬挂合件3，在车架合件2下后部分别独立安装布置后侧驱动悬挂合件3，此时，整车支撑为三点支撑，避免了四点超静定系统导致的行走打滑，将驾驶室1及举升台架7安装在车架合件2的上部，电池组8用于为驱动悬挂合件3与转向系统4中的驱动电机33及电机减速机41提供电力源，电池组8通过连接线路与驱动悬挂合件3与转向系统4中的驱动电机33及电机减速机41相连接，控制系统9用于对驱动悬挂合件3与转向系统4中的驱动电机33及电机减速机41进行控制，控制系统9通过控制线路与驱动悬挂合件3、转向系统4中的驱动电机33及电机减速机41分别相连。

如说明书附图8所示，在举升台架7中安装布置有执行举升作业的举升液压缸（举升液压缸可通过举升举升台架7实现台架的上下升降功能），液压系统用于对举升台架7中的举升液压缸进行液压控制，液压系统通过液压管路与举升液压缸相连，上述安装过程完成后，操作人员可对本发明的多功能小车进行如下功能控制：

一、行走状态控制

操作使用人员可通过驾驶室1内的操控按钮向控制系统9发出行走驱动控制指令信息，控制系统9接收到行走驱动信息后向驱动悬挂合件3中的驱动电机33发出行走驱动控制信号，此时，在行走驱动控制信号的指令作用下，驱动电机33可驱动三级齿轮电机轴36旋转，三级齿轮电机轴36可带动二级齿轮34转动， 二级齿轮34转动带动二级齿轮轴35转动，二级齿轮轴35带动主轴齿轮37转动，此时，主轴齿轮37带动主轮轴38转动，在主轮轴38的外端安装有行走轮，主轮轴38可带动行走轮进行移动，此时，布置在驱动悬挂合件3上的车架合件2即可实现前进或后退；

二、转向状态控制

操作使用人员可通过驾驶室1内的操控按钮向控制系统9发出转向驱动控制指令信息，控制系统9接收到转向驱动信息后向转向系统4中的电机减速机41同步发出转向驱动控制信号，此时，在转向驱动控制信号的指令作用下，电机减速机41驱动其上安装的转向齿轮轴45转动，转向齿轮轴45带动转向齿44转动，由于安装时，转向齿轮轴45的上部与电机减速机41的动力输出端安装相连，在回转支撑46上加工有回转齿，其中，转向齿44与回转齿相齿轮啮合，此时，转向齿44带动回转支撑46转动，回转支撑46带动其下安装布置的驱动悬挂合件3进行角度旋转调整，即，在回转支撑46的带动下，驱动悬挂合件3可通过带动其上布置的行走轮实现原位角度的360°角度调整，进而实现整个多功能小车的位置转向调整。

多功能运输车总体布局如下，设置可以拆卸的驾驶室1；二轴车桥布置，前轴悬架设置平衡梁，四组悬架配置全驱动轮和全制动轮；四点悬架设置由独立转向，可以实现原地回转和斜行，车架两侧设置可拆卸护栏，中部设置一剪刀式举升平台，前后各设置三组超声波雷达、两侧各设置一组超声波雷达；四周设置四组摄像头，实现全景监控，车辆前置大灯，尾部设置三色灯（大灯、刹车灯、转向灯）；驾驶室1内部设置三款显示屏，分别为主车系统显示屏、监控屏和电池监控信息屏，主车采用磷酸铁锂电池提供能源、永磁直流电机为主动力部，尾部设置牵引钩，可以牵引潜水泵台车、电缆卷筒台车、水带卷盘台车。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。