本发明专利技术公开了明挖隧道衬砌表层智能喷涂机器人，包括初砌本体，所述初砌本体的上端设有走行轨道，所述走行轨道的内侧安装有导向减震轮，所述走行轨道的上端固定连接有弧型齿轮，所述弧型齿轮的两端均设有喷涂小车直线模组，所述走行轨道的两端均设有与喷涂小车直线模组对应的折臂，所述走行轨道上连接有工作平台，所述工作平台的下端四个边角处均安装有驱动轮，所述工作平台的上端设有驾驶室、主控柜与料仓。本发明专利技术采用喷涂机器人自动往复喷涂方式加匀速行走来控制涂膜均匀性，有效保证衬砌外侧整体防水效果，只需一人操作即可作业，避免了多人在高空喷涂防水，极大的降低安全风险。险。险。
【技术实现步骤摘要】
明挖隧道衬砌表层智能喷涂机器人及其实现方法
[0001]本专利技术涉及隧道防水涂料喷涂
，尤其涉及明挖隧道衬砌表层智能喷涂机器人及其实现方法。
技术介绍
[0002]据统计，我国运营铁路隧道有水害的隧道约占70％，隧道渗漏水不仅直接降低衬砌使用年限，而且加速钢轨和扣配件锈蚀，损害道床和基础，影响线路稳定，在严寒地区更会因渗水结冰影响列车的安全运行。因此，隧道衬砌防水效果意义重大。明挖法隧道施工以其造价低廉、适用性强、质量易于控制等优点广泛应用于不同条件下的隧道。
[0003]随着我国高速铁路的快速发展，隧道修建技术极大提高，新型防水材料和新型工装设备不断研发并投入使用。喷涂速凝橡胶沥青防水涂料是一种适应明洞施工和环保要求而研发的一种新型无溶剂、无污染的绿色防水涂料，具有耐老化、施工便捷、粘接性能优异等特点。目前在建筑施工领域尤其是房建和市政工程已有应用，在铁路隧道应用处于起步阶段，研究适用于新型喷涂防水涂料施工的新型设备在国内尚属首次。
[0004]现有的明挖隧道衬砌表层在对防水材料进行喷涂作业时喷涂的不均匀，导致喷涂完工后防水效果不佳，且防水材料不均匀喷涂会造成涂料浪费，造成资金损失，在进行防水材料喷涂作业时，需要多人在高空喷涂防水，使安全性降低。
技术实现思路
[0005]1.要解决的技术问题
[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中明挖隧道衬砌表层在对防水材料进行喷涂作业时喷涂的不均匀，导致喷涂完工后防水效果不佳，且防水材料不均匀喷涂会造成涂料浪费，造成资金损失，在进行防水材料喷涂作业时，需要多人在高空喷涂防水，使安全性降低的问题，而提出的明挖隧道衬砌表层智能喷涂机器人及其实现方法。
[0007]2.技术方案
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0009]明挖隧道衬砌表层智能喷涂机器人，包括初砌本体，所述初砌本体的上端设有走行轨道，所述走行轨道的内侧安装有导向减震轮，所述走行轨道的上端固定连接有弧型齿轮，所述弧型齿轮的两端均设有喷涂小车直线模组，所述走行轨道的两端均设有与喷涂小车直线模组对应的折臂，所述走行轨道上连接有工作平台，所述工作平台的下端四个边角处均安装有驱动轮，所述工作平台的上端设有驾驶室、主控柜与料仓。
[0010]优选地，所述喷涂小车直线模组与料仓之间设有输料管，所述喷涂小车直线模组与料仓之间通过输料管连通，所述喷涂小车直线模组包括喷涂机与喷涂小车，所述喷涂机上设有喷枪，所述喷枪的喷口处分别设有第一喷嘴与第二喷嘴，所述第一喷嘴与第二喷嘴与初砌本体之间设有橡化膜，所述橡化膜涂覆在初砌本体上。
[0011]优选地，所述导向减震轮与初砌本体的上端面相抵，所述导向减震轮为单向轮，所
述导向减震轮与走行轨道垂直设置。
[0012]优选地，所述走行轨道上安装有爬梯与护栏。
[0013]明挖隧道衬砌表层智能喷涂实现方法，其步骤为：
[0014](一)采用往复喷涂方式加匀速行走来控制涂膜均匀性；
[0015](二)计算喷涂厚度与行走速度关系；
[0016](三)走行电机和减速机的计算；
[0017](四)选择合适的喷涂模式，电磁阀接收信号开始喷涂，往复机往复运动。
[0018]优选地，所述步骤(一)中涂膜厚度与喷涂机喷涂流量Q、小车行走速度V、往复宽度M干膜密度ρ、固体含量X有关，其中流量、干膜密度、固体含量可视为定量输入，宽度设计最大为1500mm宽，所以涂膜厚度只与行走速度有关，往复喷涂速度最大为1m/s，往复行程设为1500mm，由于在两端存在加速和减速会导致两端涂膜厚度增加，在两端给予一定角度的摆枪角度α；
[0019]摆枪角度和行走速度与加减速的加速度有关系，行走速度为V，加速度为a，加减速段距离为s＝V2/2a，例如V＝1m/s，a＝5m/s2(这要求往复滑台的加速度要达到5m/s2，加速度越大加减速距离越短，越有利保证涂膜均匀)，s＝100mm，而要摆动的角度，和加减速距有一定关系(arctan(0.1/0.7)＝arctan0.1429＝8.13
°
，而喷涂后形成涂膜的宽度为1700mm。
[0020]优选地，所述步骤(二)中假设在步骤(一)中加速距离为100mm，最终喷涂宽度计算结果为1700mm，减速时间为V/a＝1/5＝0.2s根据计算偏转机构转动加速度为：2.258π/s2；
[0021]喷枪摆动距离与均匀性有关，而涂膜厚度与小车行走速度有关，根据上面计算摆动宽度1500mm，成膜宽度为1700mm，输入变量：涂膜厚度h、固含x、干膜密度ρ、喷枪流量Q，喷涂过程满足如下公式：
[0022]Q(15kg/min)t*固含x＝v(m/min)t(min)*1700(mm)*h(mm)*干膜密度ρ
[0023]小车速度v＝Q(15kg/min)*固含x/(1.7*h*ρ)
[0024]比如Q＝15kg/min、固含x＝0.55、厚度1.5mm、干膜密度为1g/cm3可计算出速度v＝15*0.55/(1.7*1.5*1)＝3.24m/min；
[0025]这样可以根据要喷不同厚度的涂膜即输入不同厚度参数即可自动算出小车行走速度，因为流量、固含、干膜密度都会根据料和设备不同有不同变化，所以都要成为变量，但主要追求的是厚度所以厚度也为变量这样在操作机器时需输入Q、x、h、ρ即可自动算出小车要行走的速度自动控制。
[0026]优选地，所述步骤(三)中：
[0027](1)计算阻力为：
[0028]A、滚动阻力Ff
[0029]F
f
＝Mgfcosα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ①
[0030]M为小车总重为350kg，f为摩擦系数为0.02，a为道路坡度为15
°
,
[0031]B、坡度阻力Fp
[0032]F
p
＝Mgsinα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ②
[0033]C、总阻力Ft
[0034]总阻力为滚动阻力和坡度阻力和
[0035]F
t
＝F
f
+F
p
＝Mgfcosα+Mgsinα＝1000N
ꢀꢀ③
[0036](2)运行功率计算
[0037][0038]V
max
为最大运行速度0.45km/h，η
max
为减速机运行效率为75％，η电机传动效率为85％；
[0039][0040]选用四驱驱动运行，电机选用0.2kwX4台，由于走形速度最大为7.5m/min,走形轮直径为0.3m，需要减速机输出转速为8r/min，电机转速为1400r/min,减速机传动比为1:50，选用调速电机可以满足调速要求。
[0041]优选地，所述步骤(四)中：(1)喷涂模式选择，选择喷涂模式时，电磁阀接收信号开始喷涂，往复机往复运动，开枪坐标、关枪坐标可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.明挖隧道衬砌表层智能喷涂机器人，包括初砌本体(8)，其特征在于：所述初砌本体(8)的上端设有走行轨道(13)，所述走行轨道(13)的内侧安装有导向减震轮(1)，所述走行轨道(13)的上端固定连接有弧型齿轮(10)，所述弧型齿轮(10)的两端均设有喷涂小车直线模组(11)，所述走行轨道(13)的两端均设有与喷涂小车直线模组(11)对应的折臂(9)，所述走行轨道(13)上连接有工作平台(5)，所述工作平台(5)的下端四个边角处均安装有驱动轮(6)，所述工作平台(5)的上端设有驾驶室(3)、主控柜(2)与料仓(4)。2.根据权利要求1所述的明挖隧道衬砌表层智能喷涂机器人，其特征在于：所述喷涂小车直线模组(11)与料仓(4)之间设有输料管，所述喷涂小车直线模组(11)与料仓(4)之间通过输料管连通，所述喷涂小车直线模组(11)包括喷涂机与喷涂小车，所述喷涂机上设有喷枪(14)，所述喷枪(14)的喷口处分别设有第一喷嘴(15)与第二喷嘴(16)，所述第一喷嘴(15)与第二喷嘴(16)与初砌本体(8)之间设有橡化膜(12)，所述橡化膜(12)涂覆在初砌本体(8)上。3.根据权利要求1所述的明挖隧道衬砌表层智能喷涂机器人，其特征在于：所述导向减震轮(1)与初砌本体(8)的上端面相抵，所述导向减震轮(1)为单向轮，所述导向减震轮(1)与走行轨道(13)垂直设置。4.根据权利要求1所述的明挖隧道衬砌表层智能喷涂机器人，其特征在于：所述走行轨道(13)上安装有爬梯与护栏(7)。5.根据权利要求1
‑
4所述的明挖隧道衬砌表层智能喷涂实现方法，其特征在于：其步骤为：(一)采用往复喷涂方式加匀速行走来控制涂膜均匀性；(二)计算喷涂厚度与行走速度关系；(三)走行电机和减速机的计算；(四)选择合适的喷涂模式，电磁阀接收信号开始喷涂，往复机往复运动。6.根据权利要求5所述的明挖隧道衬砌表层智能喷涂实现方法，其特征在于：所述步骤(一)中涂膜厚度与喷涂机喷涂流量Q、小车行走速度V、往复宽度M干膜密度ρ、固体含量X有关，其中流量、干膜密度、固体含量可视为定量输入，宽度设计最大为1500mm宽，所以涂膜厚度只与行走速度有关，往复喷涂速度最大为1m/s，往复行程设为1500mm，由于在两端存在加速和减速会导致两端涂膜厚度增加，在两端给予一定角度的摆枪角度α；摆枪角度和行走速度与加减速的加速度有关系，行走速度为V，加速度为a，加减速段距离为s＝V2/2a，例如V＝1m/s，a＝5m/s2(这要求往复滑台的加速度要达到5m/s2，加速度越大加减速距离越短，越有利保证涂膜均匀)，s＝100mm，而要摆动的角度，和加减速距有一定关系(arctan(0.1/0.7)＝arctan0.1429＝8.13
°
，而喷涂后形成涂膜的宽度为1700mm。7.根据权利要求5所述的明挖隧道衬砌表层智能喷涂实现方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵立财，
申请(专利权)人：赵立财，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。