CN103161165B - 轴承轨道土方运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于土木工程的轴承轨道土方运输系统，包括：轨枕；轴承轨道，其包括第一轨道及第二轨道，所述第一轨道及第二轨道成对平衡地铺设在轨枕上，并且在所述第一轨道及第二轨道上分别相隔预定距离安装多组轴承；泥斗滑橇，其包括Z字型滑橇、L字型滑橇、横梁以及泥斗，所述Z字型滑橇、L字型滑橇和横梁共同组成橇架结构，用于支承所述泥斗。其中，泥斗滑橇于土方源头装斗后，在下坡的轴承轨道上利用土方本身的势能转变成动能滑行到倾卸区自动卸泥，然后继续沿循环线的轴承轨道滑行回程到土方源头重新装斗。

Description

轴承轨道土方运输系统

技术领域

本发明涉及一种用于土木工程领域的土方运输机械，特别涉及一种轴承轨道和一种泥斗滑橇。

背景技术

现代土方工程一般将运泥车作为主要的土方运输工具，这些重型机械的设备费用、运作的燃料费用、人工费用等成本都很高。如果要实施需要大量土方运输的工程项目，例如移山填海、开发土地资源、平整土地、开山填谷拓展直线化的公路和铁路、消除泥石流隐患、修复病险水库及河堤或建造新一代高安全系数的水库及河堤，往往需要庞大的资金来支付土方运费，这并不利于基础建设的发展。

发明内容

本发明解决的一个技术问题是提供一种新式的土方运输系统，其能够为泥斗滑橇提供低摩擦力的滑行轨道，允许结构简单且无需动力装置的泥斗滑橇能在接近水平坡度的轴承轨道上自动滑行。

本发明采用的技术手段是一种用于土木工程的轴承轨道土方运输系统，其包括：轨枕；轴承轨道，其包括第一轨道及第二轨道，所述第一轨道及第二轨道成对平衡地铺设在轨枕上，并且在所述第一轨道及第二轨道上分别相隔预定距离安装多组轴承；泥斗滑橇：其包括Z字型滑橇、L字型滑橇、横梁以及泥斗，所述Z字型滑橇、L字型滑橇和横梁共同组成橇架结构，用于支承所述泥斗，其中，在所述轴承轨道土方运输系统工作时，所述Z字型滑橇、L字型滑橇分别置于所述第一轨道及第二轨道上，使得所述泥斗滑橇能够在所述轴承轨道上连续且平稳地从一组轴承滑行到下一组轴承。

根据本发明的技术方案使泥斗滑橇运输泥石时，在下坡的轴承轨道上利用泥石本身的势能转变为动能顺地心引力向下滑行，滑行速度由轴承轨道的坡度配合轴承轨道的制动系统控制。因此，本发明的运输系统在土方运输过程中能够自动运行且无需动力、无需燃料、无需人员驾驶，由此可以实现全天候24小时不间断运行，使土方运输成本大幅度降低至常规运泥车运泥成本的几分之一。

在本发明中，普通轨道运输系统车箱的车轮转换成安装在钢轨上的轴承，成为轴承轨道。普通轨道运输系统的路轨功能转换给车箱，成为能在轴承轨道上滑行的滑橇。车箱设计成易于在倾卸区自动卸泥的阔口泥斗，即泥斗滑橇。

在本发明中，普通轨道运输系统中车箱的车轮与路轨两者功能对调后，组合成土方工程泥石运输专用的轴承轨道和泥斗滑橇。

本发明中的轴承轨道优选为重型轴承轨道、次重型轴承轨道和轻型轴承轨道，三种轴承轨道的工作原理基本相同。

重型轴承轨道是将钢轨造成工字型，工字型钢轨可以如普通火车路轨一样成对平衡铺设在轨枕上，在工字型钢轨上按所需距离安装轨道轴承，成为可供所述泥斗滑橇滑行的轴承轨道。

次重型轴承轨道的每条钢轨由两条角铁组合成一条角铁钢轨，角铁钢轨成对平衡铺设在轨枕上，在角铁钢轨上安装轨道轴承，成为可供所述泥斗滑橇滑行的轴承轨道。

轻型轴承轨道由钢板构造成近似A字型钢板钢轨，A字型钢板钢轨成对平衡铺设在轨枕上，在A字型钢板钢轨上安装轨道轴承，成为可供所述泥斗滑橇滑行的轴承轨道。

优选地，轴承轨道在有需要的轨道轴承加装制动装置，以控制所述泥斗滑橇的滑行速度。

优选地，在有需要的轨道轴承加设辅助动力装置，当所述轴承轨道的坡度不足以使所述泥斗滑橇滑行时，或者在所述泥斗滑橇卸泥后需要回程上坡时，启动轨道轴承的辅助动力装置，推动所述泥斗滑橇滑行。

优选地，在有需要的路段设置倾卸区，倾卸区的路基采用钢架结构。在轨枕上加装U型钢轨作为卸泥导轨，U型钢轨的一侧安装在轨枕上，另一侧的末端安装有卸泥导轨轴承。倾卸区的两条钢轨分别由槽铁轨枕支承，各条槽铁轨枕对应于卸泥所需角度顺着所述泥斗滑橇的滑行方向朝卸泥方向一侧逐渐倾斜。

例如，当倾卸区设定为向泥斗滑橇滑行方向的左侧倾卸泥石时，进入倾卸区的路基顺着泥斗滑橇的滑行方向朝卸泥方向逐渐倾斜。以右侧钢轨的垂直中线与槽铁轨枕的接触点为支点，依次将左侧钢轨下的各条槽铁轨枕向下逐渐倾斜，直至所述泥斗滑橇达到卸泥所需的倾斜度。紧接泥石倾卸区之后，钢架路基逐渐回复水平状态，以左侧钢轨的中线与槽铁轨枕的接触点为支点，依次使右侧钢轨下的各条槽铁轨枕逐渐下降，使槽铁轨枕渐渐恢复水平，从而允许泥斗滑橇在水平状态下滑行出倾卸区。

优选地，轴承轨道是一条循环路线的轨道，以土方源头的泥石装载区为起点，经过倾卸区卸泥后继续滑行回到土方源头的泥石装载区，形成一个土方运输回路。在轴承轨道土方运输回路有需要的路段设置控制台，以操作按钮或电子程序控制制动装置、辅助动力装置和/或泥斗滑橇在轴承轨道上的滑行速度。当土方源头离泥石装载区渐远时，按工程需要加装轴承轨道路段，使泥石装载区随着工程进展与土方源头同步推进。

附图说明

图1是本发明的轴承轨道和泥斗滑橇互相配合的侧视图。

图2是本发明的泥斗滑橇的立体图。

图3是工字型钢轨轴承轨道的立体图。

图4是用轨道轴承安装夹将轴承安装在工字型钢轨上的示意图。

图5是角铁钢轨轴承轨道的立体图。

图6是A字型钢板钢轨轴承轨道的立体图。

图7显示了泥斗滑橇在轴承轨道上滑行时的状态。

图8是位于倾卸区的泥斗滑橇和轴承轨道的侧视图。

图9显示了U型卸泥导轨中各组滑轮的布置。

图10是两条轴承轨道在倾斜区及其紧邻区域走势的示意图。

其中：1-轨枕;2-槽铁轨枕;3-第一钢轨;4-第二钢轨;5-轨道轴承;6-轨道轴承安装夹;7-轨道轴承制动装置;8-轨道轴承辅助动力装置;9-U型卸泥导轨;10-卸泥导轨轴承;11-倾卸角度控制滑轮;12-Z字型滑橇;13-L字型滑橇;14-导向滑轮;15-横梁;16-泥斗滑橇连结插孔;17-泥斗。

具体实施方式

图1和图2中显示了根据本发明的轴承轨道土方运输系统，包括轴承轨道和泥斗滑橇。其中轨枕1支承第一钢轨3和第二钢轨4，在第一钢轨3及第二钢轨4上安装轨道轴承5，形成轴承轨道。Z字型滑橇12和L字型滑橇13与横梁15共同组成橇架结构，用于支承泥斗17，形成可在轴承轨道上滑行的泥斗滑橇。在图2的实施例中，两条横梁15与Z字型滑橇12、L字型滑橇13形成一个矩形框架以承托泥斗17。

图3以工字型钢轨构建的轴承轨道为例说明轴承轨道的结构。工字型的第一钢轨3和工字型的第二钢轨4成对平衡地铺设在轨枕1上，在每条钢轨上相隔预定距离安装轨道轴承5。优选地，在有需要的轨道轴承5处安装轨道轴承制动装置7，以控制泥斗滑橇的滑行速度。优选地，在有需要的轨道轴承5处安装轨道轴承辅助动力装置8，当轨道轴承5需要动力来驱动泥斗滑橇滑行时，轨道轴承辅助动力装置8的滚轮作为主动轮带动轨道轴承5转动，以驱动泥斗滑橇滑行。

图4显示了使用C字形的轨道轴承安装夹6将轨道轴承5安装在工字型的第一和第二钢轨3，4上。本领域的技术人员应当理解，其它合适的安装方式也包括在本发明的范围之内。

图5是以双角铁钢轨构建的轴承轨道的立体图，工作原理与图3中的工字型钢轨的轴承轨道类似，不同之处在于轨道轴承5安装在组成双角铁钢轨的两条角铁之间。

图6是以A字型钢板钢轨构建的轴承轨道的立体图，工作原理与图3中的工字型钢轨的轴承轨道类似，不同之处在于，轨道轴承5安装在的A字型钢轨上。

现以图3和图7说明泥斗滑橇装载泥石在轴承轨道上滑行并运输土方的实施例。轴承轨道以平均约0.1度的下坡坡度从土方源头向土方堆填区铺设，当泥斗滑橇载满泥石后，解除轨道轴承制动装置7对轨道轴承5的制动，并在有需要时启动轨道轴承辅助动力装置8，使静止的泥斗滑橇向下坡方向滑行。在滑行过程中如有需要也可以通过轨道轴承制动装置7和轨道轴承辅助动力装置8来控制泥斗滑橇的滑行速度。

图8显示了本发明的泥斗滑橇在倾卸区卸泥时与轴承轨道和Ｕ型卸泥导轨9之间的关系。倾卸区的路基采用钢架结构，并对应于卸泥所需角度倾斜。以第一钢轨3的垂直中线与槽铁轨枕2的接触点为支点，将滑行方向上第二钢轨4一侧的各条槽铁轨枕2（图8中仅示出一条）逐渐向下倾斜，使泥斗滑橇的重心转移，导致泥斗滑橇的Ｚ字型滑橇12原来施加于第一钢轨3的轨道轴承5上的部分重力逐渐转移到Ｕ型卸泥导轨9的卸泥导轨轴承10上。同时，泥斗滑橇的L字型滑橇13原来施加于第二钢轨4上的轨道轴承5上的部分重力经由导向滑轮14逐渐转移到第二钢轨4的侧面上。此时Ｚ字型滑橇12的下端滑入U型卸泥导轨9的内侧，并通过控制倾卸角度控制滑轮11限制泥斗滑橇的倾斜度，从而防止泥斗滑橇翻出轴承轨道。

现以图8、图9和图10说明本发明的泥斗滑橇运载泥石在倾卸区向滑行方向的左侧自动卸泥的实施例。当泥斗滑橇由图10的A区滑行进入B区时，Ｚ字型滑橇12的下端滑入U型卸泥导轨9的内侧，通过倾卸角度控制滑轮11控制泥斗滑橇的倾斜度。如图10的B区和图8所示，以第一钢轨3的垂直中线与槽铁轨枕2的接触点为支点，将第二钢轨4一侧的各条槽铁轨枕2逐渐向下倾斜，使泥斗滑橇的重心转移，导致泥斗滑橇的Ｚ字型滑橇12原来施加于第一钢轨3的轨道轴承5上的部分重力逐渐转移到Ｕ型卸泥导轨9的卸泥导轨轴承10上。同时，泥斗滑橇的L字型滑橇13原来施加于第二钢轨4上的轨道轴承5上的部分重力经由导向滑轮14逐渐转移到第二钢轨4的侧面上。随着槽铁轨枕2的进一步倾斜，泥斗17中装载的泥石全部卸出。之后，钢架路基逐渐回复水平状态。在图10Ｃ区以第二钢轨4的中线与槽铁轨枕2的接触点为支点，使第一钢轨3一侧的各条槽铁轨枕2逐渐下降，直至两侧的槽铁轨枕恢复水平状态，从而允许泥斗滑橇在水平状态下滑行出倾卸区。优选地，泥斗滑橇可以经由另外的回程路径回到土方源头以继续下一轮的土方装斗、运送和自动卸泥，实现循环运行。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改变并且可以用等效物替换其组件。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行多种修改，以使得特定的环境或材料适于本发明的教导。因此，本发明意指并不局限于本文所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附的权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (12)

1.一种用于土木工程的轴承轨道土方运输系统，包括：

轨枕(1)；

轴承轨道，其具有坡度，包括第一轨道(3)及第二轨道(4)，所述第一轨道(3)及第二轨道(4)成对平衡地铺设在轨枕(1)上，并且在所述第一轨道(3)及第二轨道(4)上分别相隔预定距离安装多组轴承(5);

泥斗滑橇，其包括Z字型滑橇(12)、L字型滑橇(13)、横梁(15)以及泥斗(17)，所述Z字型滑橇(12)、L字型滑橇(13)和横梁(15)形成橇架结构，用于支承所述泥斗(17)，

其中，在所述轴承轨道土方运输系统工作时，所述Z字型滑橇(12)、L字型滑橇(13)分别置于所述第一轨道(3)及第二轨道(4)上，使得所述泥斗滑橇能够在所述轴承轨道上连续且平稳地从一组轴承滑行到下一组轴承。

2.按权利要求1所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，所述橇架结构是矩形框架，其由两条所述横梁(15)与Z字型滑橇(12)、L字型滑橇(13)组合形成。

3.按权利要求1所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，所述轴承轨道构造成重型轴承轨道，所述重型轴承轨道中的所述第一轨道(3)和第二轨道(4)是工字型钢轨。

4.按权利要求3所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，所述轴承(5)通过C字形的轨道轴承安装夹(6)安装在工字型钢轨上。

5.按权利要求1所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，所述轴承轨道构造成次重型轴承轨道，所述次重型轴承轨道中的所述第一轨道(3)和第二轨道(4)是双角铁组合钢轨，所述轴承(5)安装在组成双角铁组合钢轨的两条角铁之间。

6.按权利要求1所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，所述轴承轨道构造成轻型轴承轨道，所述轻型轴承轨道中的所述第一轨道(3)和第二轨道(4)是A字型钢板钢轨，所述轴承(5)安装在所述A字型钢板钢轨上。

7.按权利要求1至6中任一项所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，在所述第一轨道(3)和第二轨道(4)的轴承(5)处安装制动装置(7)和/或辅助动力装置(8)。

8.按权利要求1至6中任一项所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，所述轴承轨道土方运输系统包括用于卸泥的倾卸区，所述倾卸区的路基以钢架构建,所述倾卸区的轨枕由槽铁轨枕(2)构建。

9.按权利要求8所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，所述倾卸区设有U型卸泥导轨(9)，所述U型卸泥导轨(9)的一侧安装在所述槽铁轨枕(2)上，且在所述U型卸泥导轨(9)的另一侧的末端安装卸泥导轨轴承(10)及倾卸角度控制滑轮(11)，其中，在卸泥期间，所述泥斗滑橇的Ｚ字型滑橇(12)施加于所述轴承(5)上的部分重力转移到所述卸泥导轨轴承(10)上,且所述Ｚ字型滑橇(12)的下端滑入所述U型卸泥导轨(9)的内侧，并通过所述倾卸角度控制滑轮(11)控制所述泥斗滑橇的倾斜度。

10.按权利要求9所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，进入所述倾卸区的钢架路基对应于卸泥所需角度而逐渐倾斜，以使得所述槽铁轨枕(2)上的所述第一轨道(3)与所述第二轨道(4)在所述泥斗滑橇的滑行方向上朝卸泥方向一侧逐渐倾斜，从而为所述泥斗滑橇提供卸泥所需的倾斜度，紧接倾卸区之后，所述钢架路基从倾斜状态较高一侧逐渐向较底一侧调整至水平状态，以使所述槽铁轨枕(2)上的所述第一轨道(3)和第二轨道(4)恢复水平状态，从而允许所述泥斗滑橇平稳地滑行离开所述倾卸区。

11.按权利要求8所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，所述泥斗滑橇的Z字型滑橇(12)和L字型滑橇(13)分别安装有导向滑轮(14)，以使所述泥斗滑橇在所述轴承轨道上滑行时自动修正滑行角度，且在卸泥期间所述泥斗滑橇的L字型滑橇(13)施加于所述轴承(5)上的部分重力通过所述导向滑轮(14)转移到所述第二轨道(4)的侧面上。

12.按权利要求9所述的轴承轨道土方运输系统，其特征在于，所述轴承轨道是一条循环路线的轨道。