CN111456142A - 一种智能化深基础挖掘系统及其工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及深基础施工技术领域的一种智能化深基础挖掘系统及其工艺方法，包括倾斜布置的输送带组件；还包括：可调式支撑部件，可自动升降调节设置，并布置有多对，每一对可调式支撑部件分别支撑输送带组件两侧，其中两对可调式支撑部件分别支撑连接输送带组件最高端、最低端，其余可调式支撑部件间隔排列在输送带组件最高端和最低端之间，并共同支撑输送带组件带身；以及基于无人驾驶的无人矿卡、土石方车；工艺方法包括深基础内挖掘步骤、转运步骤、装车步骤，在转运步骤中包含有通过调节一对或多对可调式支撑部件的高度来调节输送带组件倾斜角度或高度的子步骤。能在整体上实现无人化施工，灵活调节输送带组件的倾斜角度、高度、张力。

Description

一种智能化深基础挖掘系统及其工艺方法
技术领域
本发明涉及深基础施工技术领域，具体来说，是一种智能化深基础挖掘系统及其工艺方法。
背景技术
目前，现有的深基础(比如深基坑)挖掘施工过程中，往往会采用倾斜的输送带组件将深基础内采掘到的土石方转运到坑外，但这种方案存在如下的问题：1、每一步都需要人工参与配合，导致用工成本上升；2、输送带组件的倾斜角度以及高度不可调节。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能化深基础挖掘系统及其工艺方法，能够在整体上实现无人化施工操作，并且能够灵活调节输送带组件的倾斜角度、高度、张力。
本发明的目的是这样实现的：一种智能化深基础挖掘系统，包括：
倾斜布置的输送带组件，其最低端作为上料端并处于深基础内，其最高端作为下料端并处于深基础之外；
可调式支撑部件，可自动升降调节设置，并布置有多对，每一对可调式支撑部件分别支撑输送带组件两侧，其中两对可调式支撑部件分别支撑连接输送带组件最高端、最低端，其余可调式支撑部件间隔排列在输送带组件最高端和最低端之间，并共同支撑输送带组件带身；以及
基于无人驾驶的无人矿卡、土石方车，所述土石方车在坑外地面上并处于输送带组件最高端正下方，所述无人矿卡处于深基础内；
其中，可调式支撑部件包括：
固定设置的支腿；
升降驱动组件，安装在支腿上端；
竖直延伸的升降柱，安装在升降驱动组件动力输出端上并在升降驱动组件的驱使下进行升降调节；以及
连接结构，其上侧支撑连接输送带组件，所述升降柱上端支撑连接所述连接结构。
进一步地，所述输送带组件包括输送带框架、输送带体、驱动辊、从动辊、驱动器、驱动辊支架以及张紧器，所述驱动辊、从动辊转动连接于输送带框架，所述输送带框架整体倾斜布置，所述驱动辊、从动辊分处输送带组件的最高端、最低端位置，所述输送带体套装驱动辊、从动辊，所述输送带框架的最高端可移动地设置有驱动辊支架，所述驱动辊转动连接于驱动辊支架，所述张紧器设置于输送带框架之内，所述张紧器连接驱动辊支架。
进一步地，所述张紧器至少设置有三个，并沿输送带组件的宽度方向布置；所述张紧器包括张紧弹簧筒、张紧油缸、张紧弹簧，所述张紧弹簧筒一端连接驱动辊支架，所述张紧油缸的缸筒套装在张紧弹簧筒内腔中并通过张紧弹簧与张紧弹簧筒内壁弹性连接，所述张紧油缸的活塞杆连接输送带框架。
进一步地，在用于支撑输送带组件最高端的可调式支撑部件中，其连接结构包括下支座、连接耳座，所述下支座支撑输送带框架，所述连接耳座支撑并连接下支座。
进一步地，在用于支撑输送带组件带身的可调式支撑部件中，其连接结构包括从上到下依次固定连接的组件支架、支撑耳座、增高节，所述组件支架支撑连接输送带框架，所述升降柱上端支撑连接增高节下端；所述增高节设置为柱状零件并至少设置有一个。
进一步地，在用于支撑输送带组件最低端的可调式支撑部件中，其连接结构包括悬架，所述悬架包括与升降柱上端固定连接的架接部，还包括基于架接部向下延伸的下延伸部，所述下延伸部下部转动连接从动辊。
进一步地，所述可调式支撑部件的升降驱动组件包括螺杆驱动器、升降螺杆，所述升降柱设有竖直的、开口朝下的升降螺纹，所述螺杆驱动器架设在支腿上且其输出轴向上布置，所述升降螺杆向上插配升降螺纹，所述升降螺杆的根部同轴传动连接螺杆驱动器的输出轴。
进一步地，所述升降柱设有竖直的、开口朝下的、环形的升降配合槽，所述螺杆驱动器上侧固定有圆筒状的导向件，所述导向件向上活动插配升降配合槽，所述升降螺杆处于导向件内腔中。
进一步地，所述升降柱和螺杆驱动器上侧之间连接有防尘罩，所述防尘罩设置为竖直伸缩的波纹管结构，所述导向件处于防尘罩之内。
一种智能化深基础挖掘系统的工艺方法，包括如下步骤：
S1、深基础内挖掘步骤，利用挖掘机挖掘土石方，然后将土石方倒在无人矿卡或其他工程车辆中，以转运到输送带组件的最低端；
S2、转运步骤，启动输送带组件进行输送动作，使得土石方从深基础内斜向上输送到输送带组件的最高端；
S3、装车步骤，土石方从输送带组件的最高端落到土石方车中；
上述S1-S3步骤周而复始；
其中，在S2转运步骤中包含有通过调节一对或多对可调式支撑部件的高度来调节输送带组件倾斜角度或高度的子步骤。
本发明的有益效果在于：
1)由于采用了基于无人驾驶的无人矿卡、土石方车，能够在整体上实现无人化施工操作；
2)由于设置了高度可调节的可调式支撑部件，能够灵活调节输送带组件的倾斜角度、高度，首先是可调支撑作用点分布较广，在输送带组件的最高端、最低端设置可调式支撑部件，在介于输送带组件的最高端和最低端之间的位置也设置可调式支撑部件，能够很稳定地承载输送带组件，其次是可调式支撑部件的调节方式非常灵活，在可调式支撑部件中设置了升降驱动组件，能够实现高度调节的自动化操作，其中，支撑输送带组件带身部分的可调式支撑部件还配置了增高节，增高节可以依照项目需求进行定制，或制作成若干标准高度的标准件，以便在现场灵活地组合拼接；
3)能够自动地、灵活地调节输送带体的张力，利用张紧油缸来调节驱动辊的位置，以达到张紧输送带体的目的，张紧弹簧则可以起到一个缓冲作用，以防止张紧输送带体时产生过紧的情况。
附图说明
图1是本发明的总布置示意图。
图2是图1中的A部细节图。
图3是图2中的B-B剖视图。
图4是图2中的左视图。
图5是输送带组件带身部分的可调式支撑部件的结构示意图。
图6是本发明的立体布置示意图。
图7是图6中的C部放大图。
图8是图6中的D部放大图。
图9是无人矿卡的设置方案图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
本实施例中所选用的工程车辆不仅限于无人矿卡6、土石方车5，可以是装土车或其他类型的工程车辆。本实施例中提及的深基础3是基坑，是本领域的常用专业术语。
如图1-9所示，本实施例中的智能化深基础挖掘系统包括：
倾斜布置的输送带组件1，其最低端作为上料端并处于深基础3内，其最高端作为下料端并处于深基础3之外；
可调式支撑部件2，可自动升降调节设置，并布置有多对，每一对可调式支撑部件2分别支撑输送带组件1两侧，其中两对可调式支撑部件2分别支撑连接输送带组件1最高端、最低端，其余可调式支撑部件2间隔排列在输送带组件1最高端和最低端之间，并共同支撑输送带组件1带身；以及
基于无人驾驶的无人矿卡6、土石方车5，土石方车5在坑外地面4上并处于输送带组件1最高端正下方，无人矿卡6处于深基础3内。
其中，可调式支撑部件2包括：
固定设置的支腿201；
升降驱动组件，安装在支腿201上端；
竖直延伸的升降柱204，安装在升降驱动组件动力输出端上并在升降驱动组件的驱使下进行升降调节；以及
连接结构，其上侧支撑连接输送带组件1，升降柱204上端支撑连接所述连接结构。
上述输送带组件1包括输送带框架109、输送带体101、驱动辊103、从动辊102、驱动器105、驱动辊支架104以及张紧器，驱动辊103、从动辊102转动连接于输送带框架109，输送带框架109整体倾斜布置，驱动辊103、从动辊102分处输送带组件1的最高端、最低端位置，输送带体101套装驱动辊103、从动辊102，输送带体101的带面上沿其长度方向等间距布置若干带面隔板101a，以达到最佳的输送效果，输送带框架109的最高端可移动地设置有驱动辊支架104，驱动辊103转动连接于驱动辊支架104，张紧器设置于输送带框架109之内，张紧器连接驱动辊支架104。
上述张紧器设置有三个，并沿输送带组件1的宽度方向并排布置；张紧器包括张紧弹簧筒106、张紧油缸107、张紧弹簧108，张紧弹簧筒106、张紧油缸107、张紧弹簧108的轴线平行于输送带组件1的长度方向，从而使得驱动辊103能够沿着输送带组件1的长度方向进行微调，张紧弹簧筒106一端连接驱动辊支架104，张紧油缸107的缸筒套装在张紧弹簧筒106内腔中并通过张紧弹簧108与张紧弹簧筒106内壁弹性连接，张紧油缸107的活塞杆连接输送带框架109。
本实施例中的张紧器能够自动地、灵活地调节输送带体101的张力，利用张紧油缸107来调节驱动辊103的位置，以达到张紧输送带体101的目的，张紧弹簧则可以起到一个缓冲作用，以防止张紧输送带体时产生过紧的情况。
在用于支撑输送带组件1最高端的可调式支撑部件2中，其连接结构包括下支座209、连接耳座208，下支座209支撑连接输送带框架109(可按照公知常识设置为竖直转动连接关系，且这样的转动连接点可以沿输送带组件1的长度方向进行调节)，连接耳座208支撑并连接下支座209。
在用于支撑输送带组件1带身的可调式支撑部件2中，其连接结构包括从上到下依次固定连接的组件支架211、支撑耳座212、增高节207，组件支架211支撑连接输送带框架109(可按照公知常识设置为竖直转动连接关系，且这样的转动连接点可以沿输送带组件1的长度方向进行调节)，升降柱204上端支撑连接增高节207下端；增高节207设置为柱状零件并至少设置有一个。增高节207可以依照项目需求进行定制，或制作成若干标准高度的标准件，以便在现场灵活地组合拼接。
在用于支撑输送带组件1最低端的可调式支撑部件2中，其连接结构包括悬架210，悬架210包括与升降柱204上端固定连接的架接部210a，还包括基于架接部210a向下延伸的下延伸部210b，下延伸部210b下部转动连接从动辊102，使得悬架210与从动辊102的连接点靠下设置，以便于输送带组件1最低端能够更靠近深基础3底部，更便于上料。
上述可调式支撑部件2的升降驱动组件包括螺杆驱动器202、升降螺杆203，升降柱204设有竖直的、开口朝下的升降螺纹204a，螺杆驱动器202架设在支腿201上且其输出轴向上布置，升降螺杆203向上插配升降螺纹204a，升降螺杆203的根部同轴传动连接螺杆驱动器202的输出轴。
上述升降柱204设有竖直的、开口朝下的、环形的升降配合槽204b，所述螺杆驱动器202上侧固定有圆筒状的导向件205，导向件205向上活动插配升降配合槽204b，升降螺杆203处于导向件205内腔中，使得升降柱204的升降运动具有良好的导向性。
上述升降柱204和螺杆驱动器202上侧之间连接有防尘罩206，防尘罩206设置为竖直伸缩的波纹管结构，导向件205处于防尘罩206之内，以免灰尘侵蚀导向件205。
本实施例中采用的工艺方法包括如下步骤：
S1、深基础3内挖掘步骤，利用挖掘机挖掘土石方，然后将土石方倒在无人矿卡6或其他工程车辆中，以转运到输送带组件1的最低端；
S2、转运步骤，启动输送带组件1进行输送动作，使得土石方从深基础3内斜向上输送到输送带组件1的最高端；
S3、装车步骤，土石方从输送带组件1的最高端落到土石方车5中；
上述S1-S3步骤周而复始；
其中，在S2转运步骤中包含有通过调节一对或多对可调式支撑部件2的高度来调节输送带组件1倾斜角度或高度的子步骤。
本实施例中的支腿201可以设置为液压支腿，也可以设置为其他降低对地面压载的组件，以适应深基础3内松软的土质。
本实施例中的无人矿卡6采用低成本无人驾驶配置，设有毫米波雷达7、摄像头9、IMU惯性导航模块8，可以进行远程控制。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能化深基础挖掘系统，包括：
倾斜布置的输送带组件(1)，其最低端作为上料端并处于深基础(3)内，其最高端作为下料端并处于深基础(3)之外；
其特征在于，还包括：
可调式支撑部件(2)，可自动升降调节设置，并布置有多对，每一对可调式支撑部件(2)分别支撑输送带组件(1)两侧，其中两对可调式支撑部件(2)分别支撑连接输送带组件(1)最高端、最低端，其余可调式支撑部件(2)间隔排列在输送带组件(1)最高端和最低端之间，并共同支撑输送带组件(1)带身；以及
基于无人驾驶的无人矿卡(6)、土石方车(5)，所述土石方车(5)在坑外地面(4)上并处于输送带组件(1)最高端正下方，所述无人矿卡(6)处于深基础(3)内；
其中，可调式支撑部件(2)包括：
固定设置的支腿(201)；
升降驱动组件，安装在支腿(201)上端；
竖直延伸的升降柱(204)，安装在升降驱动组件动力输出端上并在升降驱动组件的驱使下进行升降调节；以及
连接结构，其上侧支撑连接输送带组件(1)，所述升降柱(204)上端支撑连接所述连接结构。
2.根据权利要求1所述的一种智能化深基础挖掘系统，其特征在于：所述输送带组件(1)包括输送带框架(109)、输送带体(101)、驱动辊(103)、从动辊(102)、驱动器(105)、驱动辊支架(104)以及张紧器，所述驱动辊(103)、从动辊(102)转动连接于输送带框架(109)，所述输送带框架(109)整体倾斜布置，所述驱动辊(103)、从动辊(102)分处输送带组件(1)的最高端、最低端位置，所述输送带体(101)套装驱动辊(103)、从动辊(102)，所述输送带框架(109)的最高端可移动地设置有驱动辊支架(104)，所述驱动辊(103)转动连接于驱动辊支架(104)，所述张紧器设置于输送带框架(109)之内，所述张紧器连接驱动辊支架(104)。
3.根据权利要求2所述的一种智能化深基础挖掘系统，其特征在于：所述张紧器至少设置有三个，并沿输送带组件(1)的宽度方向布置；所述张紧器包括张紧弹簧筒(106)、张紧油缸(107)、张紧弹簧(108)，所述张紧弹簧筒(106)一端连接驱动辊支架(104)，所述张紧油缸(107)的缸筒套装在张紧弹簧筒(106)内腔中并通过张紧弹簧(108)与张紧弹簧筒(106)内壁弹性连接，所述张紧油缸(107)的活塞杆连接输送带框架(109)。
4.根据权利要求2所述的一种智能化深基础挖掘系统，其特征在于：在用于支撑输送带组件(1)最高端的可调式支撑部件(2)中，其连接结构包括下支座(209)、连接耳座(208)，所述下支座(209)支撑输送带框架(109)，所述连接耳座(208)支撑并连接下支座(209)。
5.根据权利要求2所述的一种智能化深基础挖掘系统，其特征在于：在用于支撑输送带组件(1)带身的可调式支撑部件(2)中，其连接结构包括从上到下依次固定连接的组件支架(211)、支撑耳座(212)、增高节(207)，所述组件支架(211)支撑连接输送带框架(109)，所述升降柱(204)上端支撑连接增高节(207)下端；所述增高节(207)设置为柱状零件并至少设置有一个。
6.根据权利要求2所述的一种智能化深基础挖掘系统，其特征在于：在用于支撑输送带组件(1)最低端的可调式支撑部件(2)中，其连接结构包括悬架(210)，所述悬架(210)包括与升降柱(204)上端固定连接的架接部(210a)，还包括基于架接部(210a)向下延伸的下延伸部(210b)，所述下延伸部(210b)下部转动连接从动辊(102)。
7.根据权利要求1所述的一种智能化深基础挖掘系统，其特征在于：所述可调式支撑部件(2)的升降驱动组件包括螺杆驱动器(202)、升降螺杆(203)，所述升降柱(204)设有竖直的、开口朝下的升降螺纹(204a)，所述螺杆驱动器(202)架设在支腿(201)上且其输出轴向上布置，所述升降螺杆(203)向上插配升降螺纹(204a)，所述升降螺杆(203)的根部同轴传动连接螺杆驱动器(202)的输出轴。
8.根据权利要求7所述的一种智能化深基础挖掘系统，其特征在于：所述升降柱(204)设有竖直的、开口朝下的、环形的升降配合槽(204b)，所述螺杆驱动器(202)上侧固定有圆筒状的导向件(205)，所述导向件(205)向上活动插配升降配合槽(204b)，所述升降螺杆(203)处于导向件(205)内腔中。
9.根据权利要求8所述的一种智能化深基础挖掘系统，其特征在于：所述升降柱(204)和螺杆驱动器(202)上侧之间连接有防尘罩(206)，所述防尘罩(206)设置为竖直伸缩的波纹管结构，所述导向件(205)处于防尘罩(206)之内。
10.根据权利要求1所述的一种智能化深基础挖掘系统的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、深基础(3)内挖掘步骤，利用挖掘机挖掘土石方，然后将土石方倒在无人矿卡(6)或其他工程车辆中，以转运到输送带组件(1)的最低端；
S2、转运步骤，启动输送带组件(1)进行输送动作，使得土石方从深基础(3)内斜向上输送到输送带组件(1)的最高端；
S3、装车步骤，土石方从输送带组件(1)的最高端落到土石方车(5)中；
上述S1-S3步骤周而复始；
其中，在S2转运步骤中包含有通过调节一对或多对可调式支撑部件(2)的高度来调节输送带组件(1)倾斜角度或高度的子步骤。
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