一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，包括分布于河道兩側(cè)的多個(gè)索驅(qū)動(dòng)單元；設(shè)置于索驅(qū)動(dòng)單元旁的支撐系統(tǒng)；一端通過支撐系統(tǒng)連接于索驅(qū)動(dòng)單元的鋼索；以及，連接鋼索另一端的抓斗；多條鋼索一端分別連接于各自索驅(qū)動(dòng)單元，另一端通過各自支撐系統(tǒng)與導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，連接于抓斗，組成空間索并聯(lián)構(gòu)型，通過各索驅(qū)動(dòng)單元的協(xié)同控制，保證上述鋼索的有序伸縮，從而控制抓斗的位置和姿態(tài)，完成對河底的淤泥進(jìn)行抓取和提升，最終實(shí)現(xiàn)河道清淤功能。
【專利說明】一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利工程領(lǐng)域，特別涉及一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]淤積是影響河道防洪、排澇、灌溉、供水、通航等各項(xiàng)功能的重要因素。為恢復(fù)河道正常功能，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速持續(xù)發(fā)展，必須定期進(jìn)行河道清淤疏浚工程。使河道通過治理變深、變寬，河水變清，群眾的生產(chǎn)條件和居住環(huán)境得到明顯改善，達(dá)到“水清，河暢，岸綠，景美”的目標(biāo)。
[0003]河道清淤一般采用挖掘機(jī)或挖泥船等專業(yè)工程機(jī)械。由于挖掘機(jī)和挖泥船對水深具有較為嚴(yán)格的要求，一般在河道清淤前需要填筑圍堰并日夜不停的抽水，清淤后還要拆除圍堰，恢復(fù)河道的暢通。圍堰填筑和拆除等河道清淤輔助工程的工作量大，嚴(yán)重影響了清淤工作的效率，延長清淤工程周期。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，具有機(jī)構(gòu)簡單、布置方便、使用范圍廣和工作空間大的優(yōu)點(diǎn)，特別是在河道清淤工作中不受水深的影響，避免了圍堰填筑和拆除等大量的輔助工作，有效提高了河道清淤的工程效率。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，包括:
[0007]分布于河道兩側(cè)的多個(gè)索驅(qū)動(dòng)單元I ;
[0008]設(shè)置于索驅(qū)動(dòng)單元I旁的支撐系統(tǒng)2 ；
[0009]一端通過支撐系統(tǒng)2連接于索驅(qū)動(dòng)單元I的鋼索3 ；
[0010]以及，連接于鋼索3另一端的抓斗4 ；
[0011]其中，多個(gè)索驅(qū)動(dòng)單元I提供動(dòng)力，通過鋼索3帶動(dòng)抓斗4升降及開合，完成淤泥提升與清理。
[0012]本發(fā)明索驅(qū)動(dòng)單元I和支撐系統(tǒng)2組成出索平臺(tái)。多個(gè)出索平臺(tái)布置于河道兩側(cè)的堤岸上，將鋼索3末端連接于抓斗4上，即可以通過控制鋼索伸縮來帶動(dòng)抓斗運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)河道清淤功能。
[0013]所述鋼索3的一端通過導(dǎo)向輪13固聯(lián)于抓斗4，所述導(dǎo)向輪13通過滾動(dòng)軸承安裝在具有水平轉(zhuǎn)動(dòng)能力的轉(zhuǎn)向架12上，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向輪13的沿水平轉(zhuǎn)軸的擺動(dòng)，保證出索點(diǎn)恒定，提高索長的控制精度。
[0014]所述索驅(qū)動(dòng)單元I包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)8，驅(qū)動(dòng)電機(jī)8的輸出通過減速器7和聯(lián)軸器6連接卷筒5，鋼索3的一端纏繞于卷筒5。也可以用液壓馬達(dá)代替驅(qū)動(dòng)電機(jī)8和減速器7驅(qū)動(dòng)卷筒5。
[0015]所述支撐系統(tǒng)2的第一種形式，主體結(jié)構(gòu)采用簡易移動(dòng)底座9，索驅(qū)動(dòng)單元I布置于簡易移動(dòng)底座9上，簡易移動(dòng)底座9上同時(shí)布置有索支撐機(jī)構(gòu)10，索支撐機(jī)構(gòu)10包括支桿11，轉(zhuǎn)向架12設(shè)置于支桿11的上端，可通過滾動(dòng)軸承安裝。其中所述支桿11為伸縮或折疊結(jié)構(gòu)。
[0016]所述支撐系統(tǒng)2的第二種形式，主體結(jié)構(gòu)采用挖掘機(jī)14，索驅(qū)動(dòng)單元I布置于挖掘機(jī)14上，挖掘機(jī)14的大臂中段設(shè)置有輔助導(dǎo)向輪一 17，轉(zhuǎn)向架12設(shè)置于挖掘機(jī)14的大臂末端，鋼索3依次繞過輔助導(dǎo)向輪一 17和導(dǎo)向輪13，保證出索點(diǎn)的恒定。
[0017]所述支撐系統(tǒng)2的第三種形式，主體結(jié)構(gòu)采用靜止支撐框架16，靜止支撐框架16上有配重塊15，鋼索3 —端連接在配重塊15上，之后依次繞過輔助導(dǎo)向輪二 18和索驅(qū)動(dòng)單元I以及導(dǎo)向輪13后，另一端連接在抓斗4上。該結(jié)構(gòu)中，索驅(qū)動(dòng)單元I利用摩擦力驅(qū)動(dòng)鋼索運(yùn)動(dòng)，從而有效降低索驅(qū)動(dòng)單元I的功率和功耗要求。該配置模式可以應(yīng)用于河道的分段清理，同時(shí)適用于池塘和河道關(guān)鍵環(huán)節(jié)的定點(diǎn)清淤工作。
[0018]所述索驅(qū)動(dòng)單元I有三個(gè)或者四個(gè)時(shí)，即可完全控制抓斗4的位置；同時(shí)，實(shí)際應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)索的數(shù)量可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)和負(fù)載要求靈活配置，六條(及以上)索驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)對抓斗4位置和姿態(tài)6自由度的控制。
[0019]所述靜止支撐框架16和簡易移動(dòng)底座9上設(shè)置有斜拉鋼索和液壓支撐桿。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0021](I)本發(fā)明提出的新式河道清淤機(jī)構(gòu)由多根鋼索共同控制抓斗的位置，鋼索長度幾乎不受限制，同時(shí)鋼索可隨抓斗進(jìn)入河道內(nèi)，完成河底淤泥的抓取和提升，不受水深影響，從而避免了圍堰填筑和拆除等清淤輔助工作，有效提高了河流清淤工程的工作效率。
[0022](2)由于采用了索并聯(lián)構(gòu)型，該清淤機(jī)構(gòu)具有工作空間大的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)大尺度河道的清淤工作；同時(shí)，具有空間剛度大和承載力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，既避免了水流對抓斗的位置的影響，又提高了淤泥清理效率。
[0023](3)通過采用簡易移動(dòng)底座、挖掘機(jī)或靜止支撐框架作為支撐系統(tǒng)，可以適用于多種工程應(yīng)用實(shí)際，提升了該清淤機(jī)構(gòu)現(xiàn)場布置的便捷性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)的實(shí)施示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明中索驅(qū)動(dòng)單元和簡易移動(dòng)底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明中導(dǎo)向輪和轉(zhuǎn)向架的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明采用挖掘機(jī)實(shí)現(xiàn)支撐系統(tǒng)的示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明采用靜止支撐框架實(shí)現(xiàn)支撐系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0030]本發(fā)明一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，包括:分布于河道兩側(cè)的多個(gè)索驅(qū)動(dòng)單元I ;設(shè)置于索驅(qū)動(dòng)單元I旁的支撐系統(tǒng)2 ;—端通過支撐系統(tǒng)2連接于索驅(qū)動(dòng)單元I的鋼索3 ；以及，連接于鋼索3另一端的抓斗4 ;其中，多個(gè)索驅(qū)動(dòng)單元I提供動(dòng)力，通過鋼索3帶動(dòng)抓斗4升降及開合，完成淤泥提升與清理。
[0031]如圖1所示，根據(jù)現(xiàn)場工況實(shí)際，首先將多個(gè)出索平臺(tái)(由索驅(qū)動(dòng)單元I和支撐系統(tǒng)2組成)布置到相應(yīng)位置，并進(jìn)行必要的加固(增加斜拉鋼索，或伸出液壓支撐桿)。其次，采用全站儀進(jìn)行各出索平臺(tái)的位姿測量，確定全局坐標(biāo)系和各出索平臺(tái)在全局坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)和姿態(tài)。同時(shí)，控制各出索平臺(tái)伸出一定長度的鋼索3，將鋼索3的另一端與抓斗4固聯(lián)。然后，將各出索平臺(tái)的位姿輸入總控系統(tǒng)，并將抓斗4的運(yùn)動(dòng)軌跡輸入。最后，總控系統(tǒng)根據(jù)抓斗4的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡，控制各出索平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)抓斗4的空間運(yùn)動(dòng)。抓斗4可以采用液壓式抓斗、機(jī)械式雙繩抓斗或機(jī)械式單繩抓斗。
[0032]如圖2所示，支撐系統(tǒng)2主體結(jié)構(gòu)采用簡單移動(dòng)底座9時(shí)，索驅(qū)動(dòng)單元I布置于簡易移動(dòng)底座9上，簡易移動(dòng)底座9上同時(shí)布置有索支撐機(jī)構(gòu)10，索支撐機(jī)構(gòu)10包括支桿11，轉(zhuǎn)向架12設(shè)置于支桿11的上端，可通過滾動(dòng)軸承安裝。其中所述支桿11為伸縮或折疊結(jié)構(gòu)。索驅(qū)動(dòng)單元I包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)8，驅(qū)動(dòng)電機(jī)8的輸出通過減速器7和聯(lián)軸器6連接卷筒5，鋼索3的一端纏繞于卷筒5。也可以用液壓馬達(dá)代替驅(qū)動(dòng)電機(jī)8和減速器7驅(qū)動(dòng)卷筒
5。該清淤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可以實(shí)現(xiàn)靈活的布置，一般用于小型河道，且河道兩側(cè)較平整的工況下。
[0033]如圖3所示，為了保證出索點(diǎn)的恒定，導(dǎo)向輪13通過轉(zhuǎn)向架12安裝于支桿11，鋼索3可帶動(dòng)導(dǎo)向輪13和轉(zhuǎn)向架12繞水平軸線擺動(dòng)，保證出索點(diǎn)不隨鋼索的運(yùn)動(dòng)而改變。
[0034]如圖4所示，支撐系統(tǒng)2主體結(jié)構(gòu)采用挖掘機(jī)14，索驅(qū)動(dòng)單元I布置于挖掘機(jī)14上，挖掘機(jī)14的大臂中段設(shè)置有輔助導(dǎo)向輪一 17，轉(zhuǎn)向架12設(shè)置于挖掘機(jī)14的大臂末端，鋼索3依次繞過輔助導(dǎo)向輪一 17和導(dǎo)向輪13，保證出索點(diǎn)的恒定。此時(shí)具有良好的越障能力，適合河道兩側(cè)障礙物較多的工況，同時(shí)可以承擔(dān)較大的負(fù)載。索驅(qū)動(dòng)單元可以采用液壓馬達(dá)代替電機(jī)和減速器。
[0035]如圖5所示，支撐系統(tǒng)2主體結(jié)構(gòu)采用靜止支撐框架16，靜止支撐框架16可以現(xiàn)場搭建。靜止支撐框架16上有配重塊15，鋼索3 —端連接在配重塊15上，之后依次繞過輔助導(dǎo)向輪二 18和索驅(qū)動(dòng)單元I以及導(dǎo)向輪13后，另一端連接在抓斗4上。該結(jié)構(gòu)中，索驅(qū)動(dòng)單元I利用摩擦力驅(qū)動(dòng)鋼索運(yùn)動(dòng)，從而有效降低索驅(qū)動(dòng)單元I的功率和功耗要求。該配置模式可以應(yīng)用于河道的分段清理，同時(shí)適用于池塘和河道關(guān)鍵環(huán)節(jié)的定點(diǎn)清淤工作。采用合理的配重塊15，可有效降低索驅(qū)動(dòng)單元I的功率需求。索驅(qū)動(dòng)單元I的卷筒在該種模式下替換為摩擦裝置，通過其與鋼索之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)鋼索伸縮。同時(shí)，索驅(qū)動(dòng)單元I的合理布置可以起到斜拉索的作用，保證機(jī)構(gòu)整體具有較好的受力特性和穩(wěn)固性。
【權(quán)利要求】
1.一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括: 分布于河道兩側(cè)的多個(gè)索驅(qū)動(dòng)單元(I)； 設(shè)置于索驅(qū)動(dòng)單元(I)旁的支撐系統(tǒng)(2); 一端通過支撐系統(tǒng)(2)連接于索驅(qū)動(dòng)單元(I)的鋼索(3)； 以及，連接于鋼索⑶另一端的抓斗⑷； 其中，多個(gè)索驅(qū)動(dòng)單元(I)提供動(dòng)力，通過鋼索(3)帶動(dòng)抓斗(4)升降及開合，完成淤泥提升與清理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述鋼索(3)的一端通過導(dǎo)向輪(13)固聯(lián)于抓斗(4)，所述導(dǎo)向輪(13)通過滾動(dòng)軸承安裝在具有水平轉(zhuǎn)動(dòng)能力的轉(zhuǎn)向架(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述索驅(qū)動(dòng)單元(I)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)的輸出通過減速器(7)和聯(lián)軸器(6)連接卷筒(5)，鋼索(3)的一端纏繞于卷筒(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，用液壓馬達(dá)代替驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)和減速器(7)驅(qū)動(dòng)卷筒(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述支撐系統(tǒng)(2)主體結(jié)構(gòu)采用簡易移動(dòng)底座(9)，索驅(qū)動(dòng)單元(I)布置于簡易移動(dòng)底座(9)上，簡易移動(dòng)底座(9)上同時(shí)布置有索支撐機(jī)構(gòu)(10)，索支撐機(jī)構(gòu)(10)包括支桿(11)，轉(zhuǎn)向架(12)設(shè)置于支桿(11)的上端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述支桿(11)為伸縮或折疊結(jié)構(gòu)，所述簡易移動(dòng)底座(9)設(shè)置有斜拉鋼索和液壓支撐桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述支撐系統(tǒng)(2)主體結(jié)構(gòu)采用挖掘機(jī)(14)，索驅(qū)動(dòng)單元(I)布置于挖掘機(jī)(14)上，挖掘機(jī)(14)的大臂中段設(shè)置有輔助導(dǎo)向輪一(17)，轉(zhuǎn)向架(12)設(shè)置于挖掘機(jī)(14)的大臂末端，鋼索⑶依次繞過輔助導(dǎo)向輪一(17)和導(dǎo)向輪(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述支撐系統(tǒng)(2)主體結(jié)構(gòu)采用靜止支撐框架(16)，靜止支撐框架(16)上有配重塊(15)，鋼索(3) —端連接在配重塊(15)上，之后依次繞過輔助導(dǎo)向輪二(18)和索驅(qū)動(dòng)單元(I)以及導(dǎo)向輪(13)后，另一端連接在抓斗(4)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述靜止支撐框架(16)設(shè)置有斜拉鋼索和液壓支撐桿。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于索并聯(lián)構(gòu)型的河道清淤機(jī)構(gòu)，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)抓斗的空間運(yùn)動(dòng)，所述索驅(qū)動(dòng)單元(I)有三個(gè)或者四個(gè)或者五個(gè)及更多個(gè)，構(gòu)成三索或四索或五索及更多索驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】E02F5/28GK104196073SQ201410395740
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】劉辛軍, 邵珠峰, 唐曉強(qiáng), 王長偉, 張東亞 申請人:清華大學(xué), 山東清億智能裝備制造有限公司