CN104196073B - 一种基于索并联构型的河道清淤机构 - Google Patents

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Abstract

本发明一种基于索并联构型的河道清淤机构，包括分布于河道两侧的多个索驱动单元；设置于索驱动单元旁的支撑系统；一端通过支撑系统连接于索驱动单元的钢索；以及，连接钢索另一端的抓斗；多条钢索一端分别连接于各自索驱动单元，另一端通过各自支撑系统与导向结构，连接于抓斗，组成空间索并联构型，通过各索驱动单元的协同控制，保证上述钢索的有序伸缩，从而控制抓斗的位置和姿态，完成对河底的淤泥进行抓取和提升，最终实现河道清淤功能。

Description

一种基于索并联构型的河道清淤机构
技术领域
本发明属于水利工程领域，特别涉及一种基于索并联构型的河道清淤机构。
背景技术
淤积是影响河道防洪、排涝、灌溉、供水、通航等各项功能的重要因素。为恢复河道正常功能，促进经济社会的快速持续发展，必须定期进行河道清淤疏浚工程。使河道通过治理变深、变宽，河水变清，群众的生产条件和居住环境得到明显改善，达到“水清，河畅，岸绿，景美”的目标。
河道清淤一般采用挖掘机或挖泥船等专业工程机械。由于挖掘机和挖泥船对水深具有较为严格的要求，一般在河道清淤前需要填筑围堰并日夜不停的抽水，清淤后还要拆除围堰，恢复河道的畅通。围堰填筑和拆除等河道清淤辅助工程的工作量大，严重影响了清淤工作的效率，延长清淤工程周期。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于索并联构型的河道清淤机构，具有机构简单、布置方便、使用范围广和工作空间大的优点，特别是在河道清淤工作中不受水深的影响，避免了围堰填筑和拆除等大量的辅助工作，有效提高了河道清淤的工程效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于索并联构型的河道清淤机构，包括：
分布于河道两侧的多个索驱动单元1；
设置于索驱动单元1旁的支撑系统2；
一端通过支撑系统2连接于索驱动单元1的钢索3；
以及，连接于钢索3另一端的抓斗4；
其中，多个索驱动单元1提供动力，通过钢索3带动抓斗4升降及开合，完成淤泥提升与清理。
本发明索驱动单元1和支撑系统2组成出索平台。多个出索平台布置于河道两侧的堤岸上，将钢索3末端连接于抓斗4上，即可以通过控制钢索伸缩来带动抓斗运动，实现河道清淤功能。
所述钢索3的一端通过导向轮13固联于抓斗4，所述导向轮13通过滚动轴承安装在具有水平转动能力的转向架12上，实现导向轮13的沿水平转轴的摆动，保证出索点恒定，提高索长的控制精度。
所述索驱动单元1包括一个驱动电机8，驱动电机8的输出通过减速器7和联轴器6连接卷筒5，钢索3的一端缠绕于卷筒5。也可以用液压马达代替驱动电机8和减速器7驱动卷筒5。
所述支撑系统2的第一种形式，主体结构采用简易移动底座9，索驱动单元1布置于简易移动底座9上，简易移动底座9上同时布置有索支撑机构10，索支撑机构10包括支杆11，转向架12设置于支杆11的上端，可通过滚动轴承安装。其中所述支杆11为伸缩或折叠结构。
所述支撑系统2的第二种形式，主体结构采用挖掘机14，索驱动单元1布置于挖掘机14上，挖掘机14的大臂中段设置有辅助导向轮一17，转向架12设置于挖掘机14的大臂末端，钢索3依次绕过辅助导向轮一17和导向轮13，保证出索点的恒定。
所述支撑系统2的第三种形式，主体结构采用静止支撑框架16，静止支撑框架16上有配重块15，钢索3一端连接在配重块15上，之后依次绕过辅助导向轮二18和索驱动单元1以及导向轮13后，另一端连接在抓斗4上。该结构中，索驱动单元1利用摩擦力驱动钢索运动，从而有效降低索驱动单元1的功率和功耗要求。该配置模式可以应用于河道的分段清理，同时适用于池塘和河道关键环节的定点清淤工作。
所述索驱动单元1有三个或者四个时，即可完全控制抓斗4的位置；同时，实际应用中驱动索的数量可以根据运动和负载要求灵活配置，六条(及以上)索驱动可以实现对抓斗4位置和姿态6自由度的控制。
所述静止支撑框架16和简易移动底座9上设置有斜拉钢索和液压支撑杆。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提出的新式河道清淤机构由多根钢索共同控制抓斗的位置，钢索长度几乎不受限制，同时钢索可随抓斗进入河道内，完成河底淤泥的抓取和提升，不受水深影响，从而避免了围堰填筑和拆除等清淤辅助工作，有效提高了河流清淤工程的工作效率。
(2)由于采用了索并联构型，该清淤机构具有工作空间大的优点，可以实现大尺度河道的清淤工作；同时，具有空间刚度大和承载力强的优点，既避免了水流对抓斗的位置的影响，又提高了淤泥清理效率。
(3)通过采用简易移动底座、挖掘机或静止支撑框架作为支撑系统，可以适用于多种工程应用实际，提升了该清淤机构现场布置的便捷性。
附图说明
图1是基于索并联构型的河道清淤机构的实施示意图。
图2是本发明中索驱动单元和简易移动底座的结构示意图。
图3是本发明中导向轮和转向架的安装结构示意图。
图4是本发明采用挖掘机实现支撑系统的示意图。
图5是本发明采用静止支撑框架实现支撑系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种基于索并联构型的河道清淤机构，包括：分布于河道两侧的多个索驱动单元1；设置于索驱动单元1旁的支撑系统2；一端通过支撑系统2连接于索驱动单元1的钢索3；以及，连接于钢索3另一端的抓斗4；其中，多个索驱动单元1提供动力，通过钢索3带动抓斗4升降及开合，完成淤泥提升与清理。
如图1所示，根据现场工况实际，首先将多个出索平台(由索驱动单元1和支撑系统2组成)布置到相应位置，并进行必要的加固(增加斜拉钢索，或伸出液压支撑杆)。其次，采用全站仪进行各出索平台的位姿测量，确定全局坐标系和各出索平台在全局坐标系下的位置坐标和姿态。同时，控制各出索平台伸出一定长度的钢索3，将钢索3的另一端与抓斗4固联。然后，将各出索平台的位姿输入总控系统，并将抓斗4的运动轨迹输入。最后，总控系统根据抓斗4的目标运动轨迹，控制各出索平台，实现抓斗4的空间运动。抓斗4可以采用液压式抓斗、机械式双绳抓斗或机械式单绳抓斗。
如图2所示，支撑系统2主体结构采用简单移动底座9时，索驱动单元1布置于简易移动底座9上，简易移动底座9上同时布置有索支撑机构10，索支撑机构10包括支杆11，转向架12设置于支杆11的上端，可通过滚动轴承安装。其中所述支杆11为伸缩或折叠结构。索驱动单元1包括一个驱动电机8，驱动电机8的输出通过减速器7和联轴器6连接卷筒5，钢索3的一端缠绕于卷筒5。也可以用液压马达代替驱动电机8和减速器7驱动卷筒5。该清淤机构结构简单，可以实现灵活的布置，一般用于小型河道，且河道两侧较平整的工况下。
如图3所示，为了保证出索点的恒定，导向轮13通过转向架12安装于支杆11，钢索3可带动导向轮13和转向架12绕水平轴线摆动，保证出索点不随钢索的运动而改变。
如图4所示，支撑系统2主体结构采用挖掘机14，索驱动单元1布置于挖掘机14上，挖掘机14的大臂中段设置有辅助导向轮一17，转向架12设置于挖掘机14的大臂末端，钢索3依次绕过辅助导向轮一17和导向轮13，保证出索点的恒定。此时具有良好的越障能力，适合河道两侧障碍物较多的工况，同时可以承担较大的负载。索驱动单元可以采用液压马达代替电机和减速器。
如图5所示，支撑系统2主体结构采用静止支撑框架16，静止支撑框架16可以现场搭建。静止支撑框架16上有配重块15，钢索3一端连接在配重块15上，之后依次绕过辅助导向轮二18和索驱动单元1以及导向轮13后，另一端连接在抓斗4上。该结构中，索驱动单元1利用摩擦力驱动钢索运动，从而有效降低索驱动单元1的功率和功耗要求。该配置模式可以应用于河道的分段清理，同时适用于池塘和河道关键环节的定点清淤工作。采用合理的配重块15，可有效降低索驱动单元1的功率需求。索驱动单元1的卷筒在该种模式下替换为摩擦装置，通过其与钢索之间的摩擦力驱动钢索伸缩。同时，索驱动单元1的合理布置可以起到斜拉索的作用，保证机构整体具有较好的受力特性和稳固性。

Claims (5)

1.一种基于索并联构型的河道清淤机构，包括：
分布于河道两侧的多个索驱动单元(1)；
设置于索驱动单元(1)旁的支撑系统(2)；
一端通过支撑系统(2)连接于索驱动单元(1)的钢索(3)；
以及，连接于钢索(3)另一端的抓斗(4)；
其中，多个索驱动单元(1)提供动力，通过钢索(3)带动抓斗(4)升降及开合，完成淤泥提升与清理，所述钢索(3)的一端通过导向轮(13)固联于抓斗(4)，所述导向轮(13)通过滚动轴承安装在具有水平转动能力的转向架(12)上；
其特征在于，所述支撑系统(2)主体结构采用静止支撑框架(16)，静止支撑框架(16)上有配重块(15)，钢索(3)一端连接在配重块(15)上，之后依次绕过辅助导向轮二(18)和索驱动单元(1)以及导向轮(13)后，另一端连接在抓斗(4)上。
2.根据权利要求1所述的基于索并联构型的河道清淤机构，其特征在于，所述索驱动单元(1)包括一个驱动电机(8)，驱动电机(8)的输出通过减速器(7)和联轴器(6)连接卷筒(5)，钢索(3)的一端缠绕于卷筒(5)。
3.根据权利要求2所述的基于索并联构型的河道清淤机构，其特征在于，用液压马达代替驱动电机(8)和减速器(7)驱动卷筒(5)。
4.根据权利要求1所述的基于索并联构型的河道清淤机构，其特征在于，所述静止支撑框架(16)设置有斜拉钢索和液压支撑杆。
5.根据权利要求1所述的基于索并联构型的河道清淤机构，其特征在于，为了实现抓斗的空间运动，所述索驱动单元(1)有三个或者四个或者五个及更多个，构成三索或四索或五索及更多索驱动结构。
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