一种用于轨枕张拉的张拉锁紧机构及张拉设备的制作方法

1.本实用新型涉及轨枕生产设备技术领域，特别是一种用于轨枕张拉的张拉锁紧机构及张拉设备。


背景技术：

2.在生产混凝土轨枕时，为了提高混凝土轨枕的抗裂性能并避免过早出现裂缝，在轨枕预制过程中需要对其预先施加应力以提高结构性能；预制时，需要先将预应力钢筋进行张拉，并采用锁紧的方式将预应力钢筋锚固在轨枕模具上，再向轨枕模具中浇筑混凝土，待混凝土养护达到一定强度并保证混凝土与预应力钢筋之间有足够的握裹力时，再放松轨枕的预应力钢筋。
3.现有技术大多通过人工辅助对锚固在轨枕模具上的预应力钢筋进行张拉、锁紧，不仅劳动强度大、人力成本高、施工效率低，而且施工人员在张拉锁紧的施工过程中还可能因失误而导致钢筋施加预应力不均匀，带来安全隐患，轨枕质量难以保证。
4.为解决上述问题，申请号为cn201921350847.7的专利文献公开了一种并联轨枕模具自动张拉锁紧装置，通过自动对模具的预应力钢筋进行张拉锁紧降低操作人员的劳动强度，节约人力。具体地，该技术方案利用拉爪对张拉杆外侧的张拉螺母构成卡固进行张拉，再利用齿轮与张拉杆上的锁紧螺母外周齿轮构成啮合传动，在电机驱动下进行拧紧，从而实现自动锁紧预应力钢筋的目的；该锁紧装置结构复杂、不易维护，工作效率有待提高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于：针对现有技术大多通过人工辅助对锚固在轨枕模具上的预应力钢筋进行张拉锁紧，不仅劳动强度大、人力成本高、施工效率低，而且轨枕因人工锁紧预应力钢筋张拉力不均匀，质量难以保证的问题，提供一种用于轨枕张拉的张拉锁紧机构及张拉设备，提高施工效率。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
7.一种用于轨枕张拉的张拉锁紧机构，包括：
8.张拉杆，张拉杆用于贯穿轨枕模具端部并用于张拉模具内的预应力钢筋，张拉杆包括螺栓和锁紧螺母，锁紧螺母与螺栓螺纹连接；
9.锁紧卡爪，锁紧卡爪能够与锁紧螺母卡接；
10.张拉头，张拉头能够在第一动力源的驱动下带动张拉杆作直线运动；
11.锁紧卡爪与张拉头之间设有弹性部件，锁紧卡爪能够在弹性部件的作用下运动至与锁紧螺母处实现卡接；
12.转动部，转动部在第三动力源的作用下驱动锁紧卡爪旋转。
13.上述张拉锁紧机构是用于对锚固在轨枕模具上的预应力钢筋进行张拉及锁紧的构件，工作原理：张拉头在第一动力源的驱动下带动张拉杆进行张拉，张拉杆上的锁紧螺母抵接锁紧卡爪外端，弹性部件受到压缩对锁紧卡爪具有反向推力；锁紧卡爪在转动部的驱
动下旋转直至锁紧卡爪与锁紧螺母卡接，然后通过锁紧卡爪带动锁紧螺母沿螺栓转动直至在轨枕模具端部处锁紧。
14.本实用新型优化了张拉锁紧机构，结构简单，更易维护，且同样可以实现自动对模具的预应力钢筋进行张拉锁紧，降低了操作人员的劳动强度，节约人力，提高施工效率。
15.优选地，弹性部件为弹簧。
16.优选地，锁紧螺母的工作端面上设有嵌位凹槽，锁紧卡爪上与锁紧螺母相对的端面上设有凸棱，凸棱能够嵌入到嵌位凹槽中。锁紧卡爪在转动部的驱动下不断旋转，凸棱与嵌位凹槽对位后在弹簧推力作用下能够相互嵌合，将锁紧螺母与锁紧卡爪一起转动；其中嵌位凹槽可适当留有余量以容错。其中所述工作端面是指锁紧螺母背离轨枕模具端、待与锁紧卡爪配合的工作面。
17.优选地，凸棱沿锁紧卡爪周向设有至少两个，嵌位凹槽与凸棱位置一一对应且形状适配。
18.优选地，锁紧卡爪外围设有齿棱，转动部设有与齿棱啮合的齿轮，齿轮由液压马达驱动。
19.优选地，张拉头上设有卡固结构，卡固结构包括插板，插板在第二动力源的驱动下作直线运动；螺栓外端设有卡盘，插板用于卡接于卡盘的内侧。张拉头在第一动力源驱动下拉动张拉杆的过程中，插板卡住螺栓，将卡盘抵接在插板朝向张拉头侧。
20.优选地，张拉锁紧机构还包括张拉座，第一动力源和张拉头分别位于张拉座的两侧。张拉座用于固定第一动力源，便于联动张拉头。
21.优选地，张拉锁紧机构还包括行走架，张拉座滑动连接于行走架上，便于集成使用；行走架上设有前推油缸，前推油缸的推杆端与张拉座固定连接，前推油缸用于驱动张拉锁紧机构前进、与张拉杆对位，也用于将张拉锁紧机构复位，避免人工复位，提高施工效率。
22.本实用新型还提供一种张拉设备，包括上述张拉锁紧机构，其中张拉锁紧机构的张拉杆贯穿轨枕模具端部；还包括顶升机构，顶升机构用于顶升模具，以实现将模具顶升至张拉杆与锁紧卡爪相互对位配合的高度。
23.顶升机构具有定位和抬升轨枕模具的作用；使用时，固定顶升机构，利用顶升机构将模具顶升至相应位置，并将模具相对固定；然后推送张拉锁紧机构，将锁紧螺母与张拉杆对位，进行张拉锁紧工作。本实用新型优化了张拉设备，结构简单，可以实现自动对模具的预应力钢筋进行张拉锁紧，提高了钢筋施加预应力的均匀性，从而提高了产品质量，也降低了操作人员的劳动强度，节约人力，提高了施工效率。
24.优选地，张拉设备还包括机架，机架位于顶升机构上方，机架与待张拉所述模具位置相对应，机架用于传感定位和检测。
25.优选地，机架上设有下压锚固机构和/或钢筋保护层检测机构；其中，下压锚固机构包括第一横梁、滚轮和驱动滚轮作直线运动的第四动力源，第一横梁可拆卸连接于机架上，第一横梁底侧设置滚轮用于压紧钢筋锚固板，防止钢筋锚固板上浮翘起而影响预应力钢筋浇筑位置，其中钢筋锚固板是固定轨枕钢筋笼端部的钢板件；钢筋保护层检测机构包括滑轨、滑块和激光测距仪，滑轨横向可拆卸连接于机架上，滑块与滑轨滑动连接，激光测距仪固定于滑块上，利用钢筋保护层检测机构能够自动检测预应力钢筋的装配位置，减小人力检测误差和投入时间，提高轨枕张拉质量。
26.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
27.1、本实用新型优化了张拉锁紧机构，结构简单，更易维护；本实用新型采用螺母锁紧方式：在对张拉杆张拉的同时，利用弹簧对锁紧卡爪的推力，在转动部的驱动下，将锁紧卡爪与锁紧螺母卡接，使锁紧卡爪继续在转动部的驱动下旋转锁紧螺母，对张拉杆进行拧紧，这样同样可以实现自动对模具的预应力钢筋进行张拉锁紧，确保了钢筋施加预应力的均匀性，降低了操作人员的劳动强度，节约人力，提高了施工效率和产品质量。
28.2、本实用新型中在行走架上设置前推油缸，利用前推油缸用于驱动张拉锁紧机构中的传动部分前进、使锁紧卡爪与张拉杆上的锁紧螺母对位，同时前推油缸也用于将张拉锁紧机构自动复位，提高了张拉锁紧机构和张拉设备的自动化程度，不需要人工复位。
29.3、本实用新型中的张拉设备，不再利用机架承载模具，而将机架与顶升机构相配合，利用顶升机构调整轨枕模具高度、将机架设于轨枕模具上方，利用机架安装相关传感器辅助轨枕模具定位和质量控制，以形成完整的张拉控制体系，节省一次张拉时间。
30.4、本实用新型在机架上设置了下压锚固机构和钢筋保护层检测机构，下压锚固机构能够用于在张拉预应力钢筋的过程中压实钢筋锚固板、防止钢筋锚固板上浮翘起导致预应力钢筋异位而影响钢筋保护层的浇筑厚度；钢筋保护层检测机构能够用于自动检测预应力钢筋的待浇筑位置是否达标，利于改善轨枕质量、提高生产合格率。
附图说明
31.图1是一种用于轨枕张拉的张拉锁紧机构的整体结构示意图。
32.图2是图1中a部放大示意图。
33.图3是张拉锁紧机构中转动部驱动锁紧卡爪的内部结构示意图。
34.图4是图3中去掉套筒和轴承后的结构示意图。
35.图5是锁紧螺母工作端面的结构示意图。
36.图6是实施例2中的一种张拉设备的整体结构示意图。
37.图7是图6中b部放大示意图。
38.图8是实施例3中的一种张拉设备的整体结构示意图。
39.图9是下压锚固机构在某一视角处的结构示意图。
40.图10是下压锚固机构在另一视角处的结构示意图。
41.图11是图10中c部放大示意图。
42.图12是钢筋保护层检测机构的结构示意图。
43.图13是图12中d部放大示意图。
44.图标：1
‑
第一动力源；2
‑
第二动力源；3
‑
第三动力源；4
‑
模具；5
‑
张拉杆；5a
‑
螺栓；5b
‑
卡盘；5c
‑
锁紧螺母；5d
‑
嵌位凹槽；6
‑
锁紧卡爪；6a
‑
凸棱；6b
‑
齿棱；7
‑
转动部；8
‑
弹簧；9
‑
张拉头；10
‑
壳体；11
‑
张拉座；12
‑
插板；13
‑
行走架；14
‑
顶升机构；15
‑
机架；16
‑
下压锚固机构；16a
‑
第一横梁；16b
‑
滚轮；16c
‑
第四动力源；17
‑
钢筋保护层检测机构；17a
‑
激光测距仪；17b
‑
滑轨；17c
‑
滑块；17d
‑
第二横梁；17e
‑
齿条；17f
‑
齿轮；17g
‑
第五动力源；18
‑
钢筋锚固板；19
‑
前推油缸；20
‑
套筒；21
‑
张拉盒。
具体实施方式
45.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
46.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
47.实施例1
48.一种用于轨枕张拉的张拉锁紧机构，如图1
‑
图5，包括：
49.张拉杆5，张拉杆5用于贯穿轨枕模具4端部并用于张拉模具4内的预应力钢筋，张拉杆5包括螺栓5a和锁紧螺母5c，锁紧螺母5c与螺栓5a螺纹连接；
50.锁紧卡爪6，锁紧卡爪6能够与锁紧螺母5c卡接；
51.张拉头9，张拉头9能够在第一动力源1（本实施例采用油缸/千斤顶）的驱动下牵拉张拉杆5作直线运动；
52.锁紧卡爪6与张拉头9之间设有弹簧8，锁紧卡爪6能够在弹簧8的作用下与锁紧螺母5c卡接；
53.转动部7，转动部7在第三动力源3的作用下驱动锁紧卡爪6旋转。
54.张拉锁紧机构是用于对锚固在轨枕模具4上的预应力钢筋进行张拉锁紧的构件，工作原理：张拉头9在第一动力源1的驱动下带动张拉杆5进行张拉，张拉杆5上的锁紧螺母5c通过弹簧8抵接于张拉头9，弹簧8受到压缩对锁紧螺母5c具有推力；锁紧卡爪6在转动部7的驱动下旋转直至锁紧卡爪6与锁紧螺母5c卡接，然后带动锁紧螺母5c沿螺栓5a转动直至在轨枕模具4端部处锁紧。
55.具体地，如图2、5，锁紧螺母5c的工作端面上周向均匀设有四个嵌位凹槽5d，锁紧卡爪6上与锁紧螺母5c相对的端面上设有四个凸棱6a，凸棱6a与嵌位凹槽5d位置一一对应，形状适配，凸棱6a与嵌位凹槽5d之间可适当留有余量以容错。初始状态下，锁紧卡爪6与锁紧螺母5c对接，随着锁紧卡爪6在转动部7的驱动下不断旋转，凸棱6a与嵌位凹槽5d对位后在弹簧8推力作用下能够相互嵌合，将锁紧螺母5c与锁紧卡爪6一起转动。其中所述工作端面是指锁紧螺母5c背离轨枕模具4端、待与锁紧卡爪6配合的工作面。
56.进一步地，如图3、4，锁紧卡爪6为中空筒状结构，其一端的外围设有齿棱6b、另一端适配嵌套在套筒20中，套筒20内设置弹簧8，弹簧8与锁紧卡爪6连接；转动部7设有与齿棱6b啮合的齿轮，齿轮由液压马达（第三动力源3）驱动。锁紧卡爪6、弹簧8、齿轮、液压马达等部件封装在与张拉头9连接的壳体10中。
57.进一步地，如图1、2、4，张拉头9上设有卡固结构，卡固结构包括插板12，插板12在第二动力源2（本实施例采用气缸）的驱动下作直线运动；螺栓5a外端设有卡盘5b，插板12用于卡接于卡盘5b的内侧，其中插板12呈倒u型槽。张拉头9在第一动力源1驱动下拉动张拉杆5的过程中，插板12卡住螺栓5a，将卡盘5b抵接在插板12朝向张拉头9侧。
58.进一步地，如图1，张拉锁紧机构还包括张拉座11，第一动力源1和张拉头9分别位于张拉座11的两侧；第一动力源1固定连接在张拉座11上，第一动力源1通过连接杆穿设张拉座11与张拉头9固定连接。
59.进一步地，如图1，张拉锁紧机构还包括行走架13，张拉座11滑动连接于行走架13上；行走架13上设有前推油缸19，前推油缸19用于推动张拉座11向前移动和将张拉座11复
位，节省劳动力，提高施工效率。
60.实施例2
61.基于实施例1，本实施例提供一种张拉设备，如图6、7，包括上述的张拉锁紧机构，其中张拉锁紧机构的张拉杆5穿设于轨枕模具4端部；还包括顶升机构14，顶升机构14用于将模具4顶升至张拉杆5与锁紧卡爪6对应（同轴心或张拉中心一致）的位置。具体地，顶升机构14包括4台液压油缸，能够对轨枕模具4进行精确定位并顶升，单次顶升时间约10秒。4台液压油缸呈矩形布置，每台液压油缸的推杆端部设有子弹头形状的套件，轨枕模具4框架底部设有位置对应的定位孔。
62.顶升机构14具有定位和抬升轨枕模具4的作用；使用时，将顶升机构14固定在指定位置，利用顶升机构14将模具4顶升至相应高度位置，并将模具4相对固定；然后推送张拉锁紧机构，将锁紧螺母5c与张拉杆5对位，进行张拉锁紧工作。本实施例优化了张拉设备，结构简单，可以实现自动对模具4的预应力钢筋进行张拉及锁紧，确保钢筋施加预应力的均匀性，降低了操作人员的劳动强度，节约人力，提高了施工效率。
63.实施例3
64.本实施例对实施例1中的张拉设备进行改进，如图8，改进后的张拉设备还包括机架15，机架15位于顶升机构14上方，机架15与待张拉模具4位置相对应，用于传感定位和检测。具体地，机架15两端均设有下压锚固机构16和钢筋保护层检测机构17，下压锚固机构16用于在张拉预应力钢筋的过程中压实钢筋锚固板18（钢筋锚固板18是固定轨枕预应力钢筋端部的钢板件、与张拉盒21卡接）、防止钢筋锚固板上浮翘起导致预应力钢筋异位而影响钢筋保护层的浇筑厚度，钢筋保护层检测机构17用于自动检测预应力钢筋的待浇筑位置是否达标。
65.其中，如图9
‑
图11，每处的下压锚固机构16包括第一横梁16a、滚轮16b和驱动滚轮16b作直线运动的第四动力源16c。第一横梁16a可拆卸连接于机架15上，第一横梁16a底侧设置滚轮16b用于给钢筋锚固板18上限位；在张拉过程中预应力钢筋会发生一定程度的拉伸变形而导致钢筋锚固板18异位，使用滚轮16b能减小钢筋锚固板18的滑动摩擦，且由于钢筋锚固板18足够厚（约2cm），选择合适大小滚轮足以适应预应力钢筋在张拉过程中钢筋锚固板18的位移变化区间。本实施例中第四动力源16c采用液压油缸，轨枕模具4中设有4根并列的轨枕钢筋组，相对应地，每根轨枕钢筋组处对应设置两个滚轮16b，每处的两个滚轮16b由一个液压油缸连接，每个滚轮16b位置与钢架锚固板位置对应。液压油缸驱动滚轮16b下压钢筋锚固板18，下压时间约6秒。
66.如图12、13，每处的钢筋保护层检测机构17包括第二横梁17d，第二横梁17d的两端可拆卸连接于机架15上，第二横梁17d上敷设有滑轨17b和齿条17e，滑轨17b上滑动连接滑块17c，滑块17c上固定有两个高精度激光测距仪17a，用于检测预应力钢筋安装位置；滑块17c上还设有由第五动力源17g（本实施例伺服电机）驱动的齿轮17f，齿轮17f与齿条17e啮合传动。激光测距仪17a随滑块17c在第五动力源17g的驱动下沿滑轨17b自行移动，对4根轨枕钢筋组两侧的钢筋位置均进行测量，测量工序时间约40秒。
67.实施例4
68.上述张拉设备的工作过程如下步骤：
69.s1.轨枕模具4由横移小车运输至张拉工位（也是顶升机构14固定位置处），当光电
感应开关判断模具4到位后，顶升机构14开始顶升；
70.s2.顶升机构14顶升到位后，行走架13上的前推油缸19将整体张拉座11前推；
71.s3.张拉座11前推到位后，第二动力源2驱动u型插板12下行，使插板12与张拉杆5对位；
72.s4.插板12与张拉杆5插接对位完成后，驱动第一动力源1（采用液压缸，最大张拉力500kn）先快速张拉预应力钢筋至100千牛；
73.s5.快速张拉到位后，驱动第四动力源16c（油缸）下压滚轮16b压紧钢筋锚固板18；
74.s6.然后驱动第一动力源1慢速张拉至410千牛；
75.s7.预应力钢筋慢速张拉力到410千牛后，驱动第四动力源16c复位滚轮16b；第一动力源1带负荷静停60秒，使预应力钢筋得到充分拉伸延展，当张拉力逐渐减小时，通过判定及时补张；同时，在静停时间内进行预应力钢筋保护层检测；
76.s8.当静停时间到达58秒后，张拉锁紧机构开始对张拉杆5上的锁紧螺母5c进行锁紧；
77.s9.锁紧完成后，驱动第二动力源2复位插板12（即使插板12解锁离开张拉杆5）、驱动前推油缸19复位张拉锁紧机构后退至原位；顶升机构14快速下降复位，下降到位后运输模具4离开张拉工位，张拉工序结束。
78.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。