CN105803873B - 自行式道床石碴开挖机器人 - Google Patents

Abstract

自行式道床石碴开挖机器人，涉及一种铁路养护设备，尤其是一种效率高、实现半自动挖沟作业的自行式道床石碴开挖机器人。自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于该开挖机器人包括机架、挖掘组件、行走组件以及传动组件，挖掘组件安装在机架上，行走组件固定在机架底部，传动组件与挖掘组件连接，将动力传递至挖掘组件各部位。自行式道床石碴开挖机器人，实现自行、自挖、自排碴，半自动挖沟作业，大部分石碴可以排至路基边坡之外，挖掘滚筒作用于石碴上由表及里，似人工快速用手挖刨，旋转力将石碴刨松带起，落入后部抛碴皮带抛出。

Description

自行式道床石碴开挖机器人

技术领域

本发明涉及一种铁路养护设备，尤其是一种效率高、实现半自动挖沟作业的自行式道床石碴开挖机器人。

背景技术

铁道线路在运营过程中，会发生变形、磨耗、破损、腐蚀、脏污及老化，因此要对其进行定期养护、维修，以使其处于正常可靠的工作状态，保证行车安全。整洁的道床经过一个时期的使用后，由于刮风、下雨等自然条的作用，以及列车的粉尘货物洒落在道床上，旅客列车的垃圾被抛弃在道床上等原因，都会使道床被污染。污染脏污的道床使铁道线路的弹性及排水性能降低，造成线路病害。对碎石道床而言，当其不洁度超过30%时，就必须要进行清筛。道床清筛是线路大、中修任务中一行工作量大、劳动强度高的作业项目。

铁路清筛设备是用来清筛道床中道砟的作业机械，它将脏污的道砟从轨枕下挖出，进行筛分后，将标准、清洁的道砟回填至道床，筛出的污土和废砟清除到线路外。

但是，铁路清筛设备在每次作业施工之前，必须由工务部门提前派出数名工人，在需要清筛的起始点路基上，先行人工开挖沟槽，以便于将铁路清筛设备施工前所需的清筛底梁放置在木枕下，并连接挖掘扒链，以保证铁路清筛设备正常工作。上述施工之前的准备工作，看似简单，实则耗时费力；通常需要由四至五个工人轮番上阵，连续挖掘数小时以上，才能完成。这种原始劳动与现代机械化的清筛机械配套，形成了极大的反差。

铁路石碴，其属性独特，以直径为3-6cm的不规则花岗岩石块和少量泥沙混合而成，整体松软而局部坚硬，力小难于撼动，力大也只能使石块移动，于泥沙无用，同时石碴杂乱无序、互为依托、层层叠嶂，小力矩下的作用难以将其推移挪动，遇板结路段更甚。一般的镐锹无法侵入，力耗于无形之中而不得其果。

发明内容

本发明所要解决的就是现有铁路大修过程中，由于石碴属性特殊，需要通过铁路清筛设备完成清筛，而清筛工程的前期准备工作，依靠人力完成，工作量巨大，劳动强度高，而且工作效率低的问题，提供一种效率高、实现半自动挖沟作业的自行式道床石碴开挖机器人。

本发明的自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于该开挖机器人包括机架、挖掘组件、行走组件以及传动组件，挖掘组件安装在机架上，行走组件固定在机架底部，传动组件与挖掘组件连接，将动力传递至挖掘组件各部位；挖掘组件包括挖掘滚筒、抛碴皮带以及侧翼犁刀盘，挖掘滚筒设置在机架前端，抛碴皮带设置在机架上部且位于挖掘滚筒后方，挖掘滚筒上等距设置有数个挖掘爪套，挖掘爪套套在挖掘滚筒上且随挖掘滚筒转动，挖掘滚筒向抛碴皮带上方转动，利用挖掘爪套将开挖机器人前方的石碴卷送到抛碴皮带上；侧翼犁刀盘为两个，分别固定在机架的左、右两外侧，侧翼犁刀盘倾斜设置，与开挖机器人的中心垂线的夹角α为锐角；抛碴皮带倾斜设置，其低端位于挖掘滚筒后下方，高端高于挖掘滚筒。

所述的传动组件包括液压马达、主动轮、挖掘从动轮、犁刀从动轮、皮带主动轴和皮带从动轴，液压马达与主动轮均设置在机架尾部，主动轮为两个，分别设置在机架两侧；挖掘从动轮为两个，分别安装在挖掘滚筒两端；犁刀从动轮为两个，分别设置在机架中部的左、右两侧；皮带主动轴设置在抛碴皮带的高端，皮带从动轴设置在抛碴皮带的低端；液压马达同时与两个主动轮连接，并带动主动轮转动；同一侧的主动轮、犁刀从动轮以及挖掘从动轮通过传动链条顺序连接；两个主动轮分别通过第二传动链条与皮带主动轴两端连接，带动皮带主动轴转动。

所述的犁刀从动轮通过转动轴与侧翼犁刀盘连接，左侧犁刀从动轮与右侧侧翼犁刀盘连接，右侧犁刀从动轮与左侧侧翼犁刀盘连接，通过传动轴实现固定连接，有效提高侧翼犁刀盘的挖距能力。

所述的夹角α大小为17-20度。

所述的挖掘滚筒左右两侧顶端还设置有侧翼挖掘爪套，侧翼挖掘爪套设置在挖掘从动轮外侧，在清筛过程中，通过侧翼挖掘爪套松散开挖机器人两侧的石碴，便于开挖机器人通过。

所述的挖掘爪套上等角度设置有至少三个挖掘爪，在清筛过程中，利用挖掘爪作用于石碴上，由表及里，类似于人工快速用手挖刨，提高清筛效率，同时降低挖掘爪磨损。

所述的行走组件包括行走轮与行走履带，行走轮为四个，分别设置在机架底部的四个脚上，行走履带为两条，分别安装在机架左、右两侧的行走轮上。

所述的机架顶部两侧还设置有挡碴板，避免抛碴皮带上的石碴从开挖机器人两侧落下，影响清筛进度。

所述的抛碴皮带上还设置有防滑条，利用防滑条提高皮带表面与石碴之间的摩擦力，提高石碴抛出的速度，以增加抛出的距离，避免石碴直接紧贴开挖机器人后部落下，导致清筛不彻底。

本发明的自行式道床石碴开挖机器人，设计科学，结构合理，使用方便，实现自行、自挖、自排碴，半自动挖沟作业，大部分石碴可以排至路基边坡之外，在工作时将数齿置于挖掘滚筒之上，液压马达通过传动链条驱动挖掘滚筒匀速运转，借助行走组件的前行推力，挖掘滚筒作用于石碴上由表及里，似人工快速用手挖刨，旋转力将石碴刨松带起，落入后部抛碴皮带抛出，连续不断、徐徐入境，开挖机器人过后沟自成型，以此实现机械开沟作业。同时开挖机器人运行在石碴之中，周身裹满沙水泥石，利用行走履带，苛刻条件下实现大力矩驱动；同时左右侧翼犁刀盘的锐角结构，能够在清筛过程中实时实现边坡成形，避免沟边垮塌的效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明侧面结构示意图。

图3为本发明正面结构示意图。

其中，机架1，挖掘滚筒2，抛碴皮带3，侧翼犁刀盘4，挖掘爪套5，主动轮6，挖掘从动轮7，犁刀从动轮8，皮带主动轴9，传动链条10，转动轴11，侧翼挖掘爪套12，行走轮13，行走履带14，挡碴板15，防滑条16。

具体实施方式

实施例1：一种自行式道床石碴开挖机器人，包括机架1、挖掘组件、行走组件以及传动组件，挖掘组件安装在机架1上，行走组件固定在机架1底部，传动组件与挖掘组件连接，将动力传递至挖掘组件各部位；挖掘组件包括挖掘滚筒2、抛碴皮带3以及侧翼犁刀盘4，挖掘滚筒2设置在机架1前端，抛碴皮带3设置在机架1上部且位于挖掘滚筒2后方，挖掘滚筒2上等距设置有数个挖掘爪套5，挖掘爪套5套在挖掘滚筒2上且随挖掘滚筒2转动，挖掘滚筒2向抛碴皮带3上方转动，利用挖掘爪套5将开挖机器人前方的石碴卷送到抛碴皮带3上；侧翼犁刀盘4为两个，分别固定在机架1的左、右两外侧，侧翼犁刀盘4倾斜设置，与开挖机器人的中心垂线的夹角为α，夹角α大小为17-20度；抛碴皮带3倾斜设置，其低端位于挖掘滚筒2后下方，高端高于挖掘滚筒2。传动组件包括液压马达、主动轮6、挖掘从动轮7、犁刀从动轮8、皮带主动轴9和皮带从动轴，液压马达与主动轮6均设置在机架1尾部，主动轮6为两个，分别设置在机架1两侧；挖掘从动轮7为两个，分别安装在挖掘滚筒2两端；犁刀从动轮8为两个，分别设置在机架1中部的左、右两侧；皮带主动轴9设置在抛碴皮带3的高端，皮带从动轴设置在抛碴皮带3的低端；液压马达同时与两个主动轮6连接，并带动主动轮6转动；同一侧的主动轮6、犁刀从动轮8以及挖掘从动轮7通过传动链条10顺序连接；两个主动轮6分别通过第二传动链条与皮带主动轴9两端连接，带动皮带主动轴9转动。犁刀从动轮8通过转动轴11与侧翼犁刀盘4连接，左侧犁刀从动轮8与右侧侧翼犁刀盘4连接，右侧犁刀从动轮8与左侧侧翼犁刀盘4连接，通过传动轴实现固定连接，有效提高侧翼犁刀盘4的挖距能力。挖掘滚筒2左右两侧顶端还设置有侧翼挖掘爪套12，侧翼挖掘爪套12设置在挖掘从动轮7外侧，在清筛过程中，通过侧翼挖掘爪套12松散开挖机器人两侧的石碴，便于开挖机器人通过。挖掘爪套5上等角度设置有至少三个挖掘爪，在清筛过程中，利用挖掘爪作用于石碴上，由表及里，类似于人工快速用手挖刨，提高清筛效率，同时降低挖掘爪磨损。行走组件包括行走轮13与行走履带14，行走轮13为四个，分别设置在机架1底部的四个脚上，行走履带14为两条，分别安装在机架1左、右两侧的行走轮13上。机架1顶部两侧还设置有挡碴板15，避免抛碴皮带3上的石碴从开挖机器人两侧落下，影响清筛进度。抛碴皮带3上还设置有防滑条16，利用防滑条16提高皮带表面与石碴之间的摩擦力，提高石碴抛出的速度，以增加抛出的距离，避免石碴直接紧贴开挖机器人后部落下，导致清筛不彻底。

Claims (9)

1.一种自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于该开挖机器人包括机架（1）、挖掘组件、行走组件以及传动组件，挖掘组件安装在机架（1）上，行走组件固定在机架（1）底部，传动组件与挖掘组件连接，将动力传递至挖掘组件各部位；挖掘组件包括挖掘滚筒（2）、抛碴皮带（3）以及侧翼犁刀盘（4），挖掘滚筒（2）设置在机架（1）前端，抛碴皮带（3）设置在机架（1）上部且位于挖掘滚筒（2）后方，挖掘滚筒（2）上等距设置有数个挖掘爪套（5），挖掘爪套（5）套在挖掘滚筒（2）上且随挖掘滚筒（2）转动，挖掘滚筒（2）向抛碴皮带（3）上方转动，利用挖掘爪套（5）将开挖机器人前方的石碴卷送到抛碴皮带（3）上；侧翼犁刀盘（4）为两个，分别固定在机架（1）的左、右两外侧，侧翼犁刀盘（4）倾斜设置，与开挖机器人的中心垂线的夹角α为锐角；抛碴皮带（3）倾斜设置，其低端位于挖掘滚筒（2）后下方，高端高于挖掘滚筒（2）。

2.如权利要求1所述的自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于所述的传动组件包括液压马达、主动轮（6）、挖掘从动轮（7）、犁刀从动轮（8）、皮带主动轴（9）和皮带从动轴，液压马达与主动轮（6）均设置在机架（1）尾部，主动轮（6）为两个，分别设置在机架（1）两侧；挖掘从动轮（7）为两个，分别安装在挖掘滚筒（2）两端；犁刀从动轮（8）为两个，分别设置在机架（1）中部的左、右两侧；皮带主动轴（9）设置在抛碴皮带（3）的高端，皮带从动轴设置在抛碴皮带（3）的低端；液压马达同时与两个主动轮（6）连接，并带动主动轮（6）转动；同一侧的主动轮（6）、犁刀从动轮（8）以及挖掘从动轮（7）通过传动链条（10）顺序连接；两个主动轮（6）分别通过第二传动链条与皮带主动轴（9）两端连接，带动皮带主动轴（9）转动。

3.如权利要求2所述的自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于所述的犁刀从动轮（8）通过转动轴（11）与侧翼犁刀盘（4）连接，左侧犁刀从动轮（8）与右侧侧翼犁刀盘（4）连接，右侧犁刀从动轮（8）与左侧侧翼犁刀盘（4）连接。

4.如权利要求1所述的自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于所述的夹角α大小为17-20度。

5.如权利要求1所述的自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于所述的挖掘滚筒（2）左右两侧顶端还设置有侧翼挖掘爪套（12），侧翼挖掘爪套（12）设置在挖掘从动轮（7）外侧。

6.如权利要求1所述的自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于所述的挖掘爪套（5）上等角度设置有至少三个挖掘爪，在清筛过程中，利用挖掘爪作用于石碴上，由表及里，类似于人工快速用手挖刨，提高清筛效率，同时降低挖掘爪磨损。

7.如权利要求1所述的自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于所述的行走组件包括行走轮（13）与行走履带（14），行走轮（13）为四个，分别设置在机架（1）底部的四个脚上，行走履带（14）为两条，分别安装在机架（1）左、右两侧的行走轮（13）上。

8.如权利要求1所述的自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于所述的机架（1）顶部两侧还设置有挡碴板（15）。

9.如权利要求1所述的自行式道床石碴开挖机器人，其特征在于所述的抛碴皮带（3）上还设置有防滑条（16）。