一種基于索并聯構型的河道清淤機構的制作方法
【專利摘要】本發明一種基于索并聯構型的河道清淤機構，包括分布于河道兩側的多個索驅動單元；設置于索驅動單元旁的支撐系統；一端通過支撐系統連接于索驅動單元的鋼索；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動單元，另一端通過各自支撐系統與導向結構，連接于抓斗，組成空間索并聯構型，通過各索驅動單元的協同控制，保證上述鋼索的有序伸縮，從而控制抓斗的位置和姿態，完成對河底的淤泥進行抓取和提升，最終實現河道清淤功能。
【專利說明】一種基于索并聯構型的河道清淤機構
【技術領域】
[0001]本發明屬于水利工程領域，特別涉及一種基于索并聯構型的河道清淤機構。
【背景技術】
[0002]淤積是影響河道防洪、排澇、灌溉、供水、通航等各項功能的重要因素。為恢復河道正常功能，促進經濟社會的快速持續發展，必須定期進行河道清淤疏浚工程。使河道通過治理變深、變寬，河水變清，群眾的生產條件和居住環境得到明顯改善，達到“水清，河暢，岸綠，景美”的目標。
[0003]河道清淤一般采用挖掘機或挖泥船等專業工程機械。由于挖掘機和挖泥船對水深具有較為嚴格的要求，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，嚴重影響了清淤工作的效率，延長清淤工程周期。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于索并聯構型的河道清淤機構，具有機構簡單、布置方便、使用范圍廣和工作空間大的優點，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]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0006]一種基于索并聯構型的河道清淤機構，包括:
[0007]分布于河道兩側的多個索驅動單元I ;
[0008]設置于索驅動單元I旁的支撐系統2 ；
[0009]一端通過支撐系統2連接于索驅動單元I的鋼索3 ；
[0010]以及，連接于鋼索3另一端的抓斗4 ；
[0011]其中，多個索驅動單元I提供動力，通過鋼索3帶動抓斗4升降及開合，完成淤泥提升與清理。
[0012]本發明索驅動單元I和支撐系統2組成出索平臺。多個出索平臺布置于河道兩側的堤岸上，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抓斗運動，實現河道清淤功能。
[0013]所述鋼索3的一端通過導向輪13固聯于抓斗4，所述導向輪13通過滾動軸承安裝在具有水平轉動能力的轉向架12上，實現導向輪13的沿水平轉軸的擺動，保證出索點恒定，提高索長的控制精度。
[0014]所述索驅動單元I包括一個驅動電機8，驅動電機8的輸出通過減速器7和聯軸器6連接卷筒5，鋼索3的一端纏繞于卷筒5。也可以用液壓馬達代替驅動電機8和減速器7驅動卷筒5。
[0015]所述支撐系統2的第一種形式，主體結構采用簡易移動底座9，索驅動單元I布置于簡易移動底座9上，簡易移動底座9上同時布置有索支撐機構10，索支撐機構10包括支桿11，轉向架12設置于支桿11的上端，可通過滾動軸承安裝。其中所述支桿11為伸縮或折疊結構。
[0016]所述支撐系統2的第二種形式，主體結構采用挖掘機14，索驅動單元I布置于挖掘機14上，挖掘機14的大臂中段設置有輔助導向輪一 17，轉向架12設置于挖掘機14的大臂末端，鋼索3依次繞過輔助導向輪一 17和導向輪13，保證出索點的恒定。
[0017]所述支撐系統2的第三種形式，主體結構采用靜止支撐框架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向輪二 18和索驅動單元I以及導向輪13后，另一端連接在抓斗4上。該結構中，索驅動單元I利用摩擦力驅動鋼索運動，從而有效降低索驅動單元I的功率和功耗要求。該配置模式可以應用于河道的分段清理，同時適用于池塘和河道關鍵環節的定點清淤工作。
[0018]所述索驅動單元I有三個或者四個時，即可完全控制抓斗4的位置；同時，實際應用中驅動索的數量可以根據運動和負載要求靈活配置，六條(及以上)索驅動可以實現對抓斗4位置和姿態6自由度的控制。
[0019]所述靜止支撐框架16和簡易移動底座9上設置有斜拉鋼索和液壓支撐桿。
[0020]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0021](I)本發明提出的新式河道清淤機構由多根鋼索共同控制抓斗的位置，鋼索長度幾乎不受限制，同時鋼索可隨抓斗進入河道內，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)由于采用了索并聯構型，該清淤機構具有工作空間大的優點，可以實現大尺度河道的清淤工作；同時，具有空間剛度大和承載力強的優點，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)通過采用簡易移動底座、挖掘機或靜止支撐框架作為支撐系統，可以適用于多種工程應用實際，提升了該清淤機構現場布置的便捷性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是基于索并聯構型的河道清淤機構的實施示意圖。
[0025]圖2是本發明中索驅動單元和簡易移動底座的結構示意圖。
[0026]圖3是本發明中導向輪和轉向架的安裝結構示意圖。
[0027]圖4是本發明采用挖掘機實現支撐系統的示意圖。
[0028]圖5是本發明采用靜止支撐框架實現支撐系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0030]本發明一種基于索并聯構型的河道清淤機構，包括:分布于河道兩側的多個索驅動單元I ;設置于索驅動單元I旁的支撐系統2 ;—端通過支撐系統2連接于索驅動單元I的鋼索3 ；以及，連接于鋼索3另一端的抓斗4 ;其中，多個索驅動單元I提供動力，通過鋼索3帶動抓斗4升降及開合，完成淤泥提升與清理。
[0031]如圖1所示，根據現場工況實際，首先將多個出索平臺(由索驅動單元I和支撐系統2組成)布置到相應位置，并進行必要的加固(增加斜拉鋼索，或伸出液壓支撐桿)。其次，采用全站儀進行各出索平臺的位姿測量，確定全局坐標系和各出索平臺在全局坐標系下的位置坐標和姿態。同時，控制各出索平臺伸出一定長度的鋼索3，將鋼索3的另一端與抓斗4固聯。然后，將各出索平臺的位姿輸入總控系統，并將抓斗4的運動軌跡輸入。最后，總控系統根據抓斗4的目標運動軌跡，控制各出索平臺，實現抓斗4的空間運動。抓斗4可以采用液壓式抓斗、機械式雙繩抓斗或機械式單繩抓斗。
[0032]如圖2所示，支撐系統2主體結構采用簡單移動底座9時，索驅動單元I布置于簡易移動底座9上，簡易移動底座9上同時布置有索支撐機構10，索支撐機構10包括支桿11，轉向架12設置于支桿11的上端，可通過滾動軸承安裝。其中所述支桿11為伸縮或折疊結構。索驅動單元I包括一個驅動電機8，驅動電機8的輸出通過減速器7和聯軸器6連接卷筒5，鋼索3的一端纏繞于卷筒5。也可以用液壓馬達代替驅動電機8和減速器7驅動卷筒
5。該清淤機構結構簡單，可以實現靈活的布置，一般用于小型河道，且河道兩側較平整的工況下。
[0033]如圖3所示，為了保證出索點的恒定，導向輪13通過轉向架12安裝于支桿11，鋼索3可帶動導向輪13和轉向架12繞水平軸線擺動，保證出索點不隨鋼索的運動而改變。
[0034]如圖4所示，支撐系統2主體結構采用挖掘機14，索驅動單元I布置于挖掘機14上，挖掘機14的大臂中段設置有輔助導向輪一 17，轉向架12設置于挖掘機14的大臂末端，鋼索3依次繞過輔助導向輪一 17和導向輪13，保證出索點的恒定。此時具有良好的越障能力，適合河道兩側障礙物較多的工況，同時可以承擔較大的負載。索驅動單元可以采用液壓馬達代替電機和減速器。
[0035]如圖5所示，支撐系統2主體結構采用靜止支撐框架16，靜止支撐框架16可以現場搭建。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向輪二 18和索驅動單元I以及導向輪13后，另一端連接在抓斗4上。該結構中，索驅動單元I利用摩擦力驅動鋼索運動，從而有效降低索驅動單元I的功率和功耗要求。該配置模式可以應用于河道的分段清理，同時適用于池塘和河道關鍵環節的定點清淤工作。采用合理的配重塊15，可有效降低索驅動單元I的功率需求。索驅動單元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動鋼索伸縮。同時，索驅動單元I的合理布置可以起到斜拉索的作用，保證機構整體具有較好的受力特性和穩固性。
【權利要求】
1.一種基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，包括: 分布于河道兩側的多個索驅動單元(I)； 設置于索驅動單元(I)旁的支撐系統(2); 一端通過支撐系統(2)連接于索驅動單元(I)的鋼索(3)； 以及，連接于鋼索⑶另一端的抓斗⑷； 其中，多個索驅動單元(I)提供動力，通過鋼索(3)帶動抓斗(4)升降及開合，完成淤泥提升與清理。
2.根據權利要求1所述的基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，所述鋼索(3)的一端通過導向輪(13)固聯于抓斗(4)，所述導向輪(13)通過滾動軸承安裝在具有水平轉動能力的轉向架(12)上。
3.根據權利要求1所述的基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，所述索驅動單元(I)包括一個驅動電機(8)，驅動電機(8)的輸出通過減速器(7)和聯軸器(6)連接卷筒(5)，鋼索(3)的一端纏繞于卷筒(5)。
4.根據權利要求3所述的基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，用液壓馬達代替驅動電機(8)和減速器(7)驅動卷筒(5)。
5.根據權利要求2或3或4所述的基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，所述支撐系統(2)主體結構采用簡易移動底座(9)，索驅動單元(I)布置于簡易移動底座(9)上，簡易移動底座(9)上同時布置有索支撐機構(10)，索支撐機構(10)包括支桿(11)，轉向架(12)設置于支桿(11)的上端。
6.根據權利要求5所述的基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，所述支桿(11)為伸縮或折疊結構，所述簡易移動底座(9)設置有斜拉鋼索和液壓支撐桿。
7.根據權利要求2或3或4所述的基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，所述支撐系統(2)主體結構采用挖掘機(14)，索驅動單元(I)布置于挖掘機(14)上，挖掘機(14)的大臂中段設置有輔助導向輪一(17)，轉向架(12)設置于挖掘機(14)的大臂末端，鋼索⑶依次繞過輔助導向輪一(17)和導向輪(13)。
8.根據權利要求2或3或4所述的基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，所述支撐系統(2)主體結構采用靜止支撐框架(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向輪二(18)和索驅動單元(I)以及導向輪(13)后，另一端連接在抓斗(4)上。
9.根據權利要求8所述的基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，所述靜止支撐框架(16)設置有斜拉鋼索和液壓支撐桿。
10.根據權利要求1所述的基于索并聯構型的河道清淤機構，其特征在于，為了實現抓斗的空間運動，所述索驅動單元(I)有三個或者四個或者五個及更多個，構成三索或四索或五索及更多索驅動結構。
【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 優先權日:2014年8月13日
【發明者】劉辛軍, 邵珠峰, 唐曉強, 王長偉, 張東亞 申請人:清華大學, 山東清億智能裝備制造有限公司