CN113818512A - 用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，包括第一传输机构、第二传输机构、四个旋转轮和循环变重心机构；所述第一传输机构与第二传输机构相互平行，二者的两端分别连接一旋转轮；各旋转轮的内部设有水箱，水箱外部为密封结构，所述密封结构中充有气体；所述循环变重心机构包括平衡控制模块和水泵单元，所述平衡控制模块与设于挖掘机上的各传感器相连，用于检测挖掘机的机身是否发生倾侧，并产生相应的控制信号；所述水泵单元通过水管分别与各旋转轮内部的水箱相连通，并基于平衡控制模块发送的控制信号，调整相应旋转轮中水箱内的水，使得挖掘机的机身恢复平衡。本发明能够时刻保持挖掘机机身处于稳定且平稳状态。

Description

用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构
技术领域
本发明属于挖掘机技术领域，具体涉及一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构。
背景技术
挖掘机作业时，特别需要一个稳定的重心，以支撑其工作时所需的稳定力。现在水面挖掘机作业的需求越来越多，传统的挖掘机由于自身的重量且大的履带无法在水面上移动时，因此挖掘机在水面作业时，只是将挖掘机放在较大的浮力板上通过挖掘铲左右拨水来前行，或放在船上，以船作为挖掘机的轮带动挖掘机四处工作。这些方法都有很大的局限性，首先挖掘机无法像在陆地那样较自由的工作。其次，挖掘机作业时外物对挖机臂的反作用力会传递到挖机基身，导致挖掘机重心变化。挖掘机重心的变化会影响挖机臂施力的大小和方向，导致挖掘机不能正常平稳的工作。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，能够时刻保持挖掘机机身处于稳定且平稳状态。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，包括：第一传输机构、第二传输机构、四个旋转轮和循环变重心机构；
所述第一传输机构与第二传输机构相互平行，二者的两端分别连接一旋转轮；
各旋转轮的内部设有水箱，水箱外部为密封结构，所述密封结构中充有气体，用于提供支撑挖掘机漂浮在水面的浮力；
所述循环变重心机构包括平衡控制模块和水泵单元，所述平衡控制模块与设于挖掘机上的各传感器相连，用于检测挖掘机的机身是否发生倾侧，并产生相应的控制信号；所述水泵单元通过水管分别与各旋转轮内部的水箱相连通，并基于平衡控制模块发送的控制信号，调整相应旋转轮中水箱内的水，使得挖掘机的机身恢复平衡。
可选地，所述第一传输机构和第二传输机构的结构相同，均包括外壳，所述外壳内设有相对设置的两轴承，各轴承分别用于连接一旋转轮；所述外壳侧壁上设有管道孔，用于供水管穿过后与对应旋转轮上的水箱相连通。
可选地，位于同一传输机构两侧的旋转轮的旋转方向相反。
可选地，各旋转轮上还设有用于与挖掘机动力装置相连的动力机构连接轴。
可选地，所述动力机构连接轴设于各旋转轮上远离第一传输机构或第二传输机构的端部。
可选地，所述水泵单元包括总水箱和4个水泵，各水泵的一端分别通过一水管与一旋转轮中的水箱相连通，另一端均连接至总水箱。
可选地，所述平衡控制模块包括信号采集单元和信号处理单元；
所述信号采集单元与设于挖掘机上的各传感器相连，从各传感器获取数据信息，并发送给信号处理单元；
所述信号处理单元对接收到的数据信息进行分析，判断挖掘机机身是否发生侧倾，当判断出挖掘机机身存在侧倾时，则生成相应的抵消侧倾的控制信号，并将所述控制信号发送给与之相连的水泵，由控制水泵内涡轮的驱动器驱动涡轮进行旋转轮内水箱的水的充放，直至挖掘机机身平稳。
可选地，所述循环变重心机构包括包裹在平衡控制模块和水泵单元外侧的壳体，所述壳体上设有用于容纳水管的管道孔，所述管道孔与水管之间填充有密封件。
可选地，所述水泵单元包括4个可伸缩管道、4个充气泵和4个水泵，其中两个可伸缩管道设于所述第一传输机构的外侧，另外两个可伸缩管道设于所述第二传输机构的外侧；各充气泵分别连接一可伸缩管道，根据需求给可伸缩管道充放气使得可伸缩管道深入或者抬离水面；
各水泵的一端分别通过一水管与一旋转轮中的水箱相连通，另一端处于外界水环境中，用于抽取对应水箱内的水送入外界水环境中，或者抽取外界水环境中的水送入对应水箱内，使得挖掘机的机身保持平衡。
可选地，所述可伸缩管道内还包含过滤网，用于过滤外界水环境中的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明中提供的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，当挖掘机在作业过程中发生倾斜时，平衡控制模块会做出相应判断，并控制水泵单元调整旋转轮内部水箱内的水，以调节挖掘机重心达到稳定的目的。
本发明通过抽取不同旋转轮内部水来改变重心的方式为内循环方式，能够防止外部水源对内部设备的腐蚀，本发明中的循环变重心机构可替代传统挖掘机水面作业只能靠加大底座来维持挖掘机工作稳定的机构，且能保证内部设备不会被外界环境侵蚀，提高了设备使用寿命。
本发明能够改变挖掘机重心，能保证挖掘机在水面前行时时刻应对变化的使机身晃动的环境和抵消挖掘机工作时挖机臂受到的反作用力给机身带来的倾覆，能够时刻保持挖掘机机身处于稳定且平稳状态。
本发明通过可随时根据挖掘机倾覆的程度决定充放水箱内的水量，不在受限于挖掘机内自带的固定水量，可替代传统挖掘机水面作业只能靠加大底座来维持挖掘机工作稳定的机构，且抽水泵的可伸缩管道内带有过滤网能一定程度保证内部设备不会被外界环境侵蚀。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的循环变重心旋转轮机构的整体结构示意图之一；
图2为本发明的旋转轮的结构示意图；
图3为本发明的传输机构的结构示意图；
图4为本发明的循环变重心机构的结构示意图；
图5为本发明的循环变重心旋转轮机构的整体结构示意图之二；
图6为本发明的水泵单元的结构示意图；
图7为图6中的A-A剖视图；
其中：
1-循环变重心机构，2-动力机构连接轴，3-旋转轮，4-第一传输机构，5-水管，6-水箱，7-管道，8-轴承，9-管道孔，10-总水箱，11-水泵，12-可伸缩管道，13-充气泵，14-过滤网。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
挖掘机工作时，需要稳定且相对自由的条件。为了保证挖掘机能够自由的在水面上作业，其需要能够承载挖掘机的机构。为了保证挖掘机水面作业时不会因为反作用力而改变自身重心，该机构还需要具有能时刻根据工作需求改变自身重心的功能。由此该机构能够保证挖掘机能够在水面上自由移动，且能保证挖掘机在作业时的平稳。为此，本发明中提出了一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，由四个旋转轮带动挖掘机在水面上自由移动，由平衡控制设备及水泵单元来改变挖掘机的重心以抵抗挖掘机工作时所受的力，且具有结构简单、控制容易、寿命长等优势，可以被用作更加恶劣环境下的人工及履带式挖掘机的作业。
如图1所示，本发明实施例子提供了一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，包括：第一传输机构4、第二传输机构、四个旋转轮3和循环变重心机构1；
所述第一传输机构4与第二传输机构相互平行，二者的两端分别连接一旋转轮3；
各旋转轮3的内部设有水箱6以及与水箱6相连的管道7，水箱6外部为密封结构，所述密封结构中充有气体，用于提供支撑挖掘机漂浮在水面的浮力，具体参见图2；各旋转轮3上还设有用于与挖掘机动力装置相连的动力机构连接轴2，优选地，所述动力机构连接轴2设于各旋转轮3上远离第一传输机构4或第二传输机构的端部；
所述循环变重心机构1包括平衡控制模块和水泵单元，如图4所示，所述平衡控制模块与设于挖掘机上的各传感器相连，用于检测挖掘机的机身是否发生倾侧，并产生相应的控制信号（即挖掘机因受力导致的机身重心的变化时，生成相应的控制信号作为输出反馈）；所述水泵单元通过水管5分别与各旋转轮3内部的水箱6相连通（即与水箱6上的管道7相连），保证了水箱6间水的顺利传输，并基于平衡控制模块发送的控制信号，调整相应旋转轮3中水箱6内的水，使得挖掘机的机身恢复平衡，即水泵单元收到控制信号并开始工作，抽取可以与机身重心变化相反的那一个或多个旋转轮3内水箱6内的水，通过此方式来随时根据需要改变挖掘机重心，达到挖掘机作业时稳定的目的。
在本发明的一种具体实施例中，如图3所示，所述第一传输机构4和第二传输机构的结构相同，均包括外壳，所述外壳内设有相对设置的两轴承8，各轴承8分别用于连接一旋转轮3，两轴承8作为承载机构既可为一组旋转轮3内两旋转轮3提供支撑力，又可实现不同旋转轮3在工作时不同的转向；所述外壳侧壁上设有管道孔（图中未示出），用于供水管5穿过后与对应旋转轮3上的水箱6相连通。
在本发明的一种具体实施例中，位于同一传输机构两侧的旋转轮3的旋转方向相反，用于实现在挖掘机在水面上移动时，消减前旋转轮3的旋转带动的水面的反作用力作用到后旋转轮3，此方法可使挖掘机较为快速的在水面上移动。
实施例1
在本发明实施例中，所述水泵单元包括4个水泵11和一个总水箱10，各水泵11的一端分别与一旋转轮3中的水箱6相连通，另一端均与所述总水箱10相连通；所述水管5的数量为4，各水管5的一端与水泵11相连，另一端分别与对应的旋转轮3中的水箱6相连通。如图4所示，所述循环变重心机构1包括包裹在平衡控制模块和水泵单元外侧的壳体，所述壳体上设有用于容纳水管5的管道孔9，所述管道孔9与水管5之间填充有密封件，在具体实施过程中，所述密封件可以选用防水胶层，能够保证循环变重心机构1的内部设备不会受到外部环境的腐蚀。所述管道孔9位于偏壳体底部的位置，以消除挖掘机侧倾幅度较大时与倾斜边相反的一边的水泵11抽不到与之相连的水箱6内水的风险。
所述平衡控制模块包括信号采集单元和信号处理单元；所述信号采集单元与设于挖掘机上的各传感器相连，从各传感器获取数据信息，并发送给信号处理单元；所述信号处理单元对接收到的数据信息进行分析，判断挖掘机机身是否发生侧倾，当判断出挖掘机机身存在侧倾时，则生成相应的抵消侧倾的控制信号，并将所述控制信号发送给与之相连的水泵11，由控制水泵11内涡轮的驱动器驱动涡轮进行旋转轮3内水箱6的水的充放，直至挖掘机机身平稳，以实现挖掘机机身重心的变化通过重心的变化来抵抗倾覆力。
综上所述：
1、本发明的内循环变重心旋转轮机构，能够替代传统的履带挖掘机在水面上进行作业，提高挖掘机的使用范围。
2、本发明是能够改变挖掘机重心的机构，能保证挖掘机在水面前行时，时刻应对变化的、使机身晃动的环境和抵消挖掘机工作时挖机臂受到的反作用力给挖掘机机身带来的倾覆，能够时刻保持挖掘机机身处于稳定且平稳状态。
3、本发明通过各个水箱内和内循环变重心设备内的水箱之间的水的相互转换来调节挖掘机重心，且转换的是挖掘机内部原有水箱内的水，此水的内循环保证了内循环变重心旋转轮机构的内部设备不会受到外部环境的腐蚀，保障了设备的安全，提高了设备的使用寿命。
实施例2
本发明实施例与实施例1的区别在于：如图5和6所示，所述水泵单元包括4个可伸缩管道12、4个充气泵13和4个水泵11，其中两个可伸缩管道12设于所述第一传输机构4的外侧，另外两个可伸缩管道12设于所述第二传输机构的外侧；各充气泵13分别连接一可伸缩管道12，根据需求给可伸缩管道12充放气使得可伸缩管道深入或者抬离水面；
各水泵11的一端分别通过一水管与一旋转轮3中的水箱6相连通，另一端处于外界水环境中，用于抽取对应水箱内的水或者抽取外界水环境中的水到对应水箱6内。
进一步地，为了过滤外界水环境中的杂质，如图7所示，所述可伸缩管道内还包含过滤网14，能一定程度保证内部设备不会被外界环境侵蚀。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于，包括：第一传输机构、第二传输机构、四个旋转轮和循环变重心机构；
所述第一传输机构与第二传输机构相互平行，二者的两端分别连接一旋转轮；
各旋转轮的内部设有水箱，水箱外部为密封结构，所述密封结构中充有气体，用于提供支撑挖掘机漂浮在水面的浮力；
所述循环变重心机构包括平衡控制模块和水泵单元，所述平衡控制模块与设于挖掘机上的各传感器相连，用于检测挖掘机的机身是否发生倾侧，并产生相应的控制信号；所述水泵单元通过水管分别与各旋转轮内部的水箱相连通，并基于平衡控制模块发送的控制信号，调整相应旋转轮中水箱内的水，使得挖掘机的机身恢复平衡。
2.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于：所述第一传输机构和第二传输机构的结构相同，均包括外壳，所述外壳内设有相对设置的两轴承，各轴承分别用于连接一旋转轮；所述外壳侧壁上设有管道孔，用于供水管穿过后与对应旋转轮上的水箱相连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于：位于同一传输机构两侧的旋转轮的旋转方向相反。
4.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于：各旋转轮上还设有用于与挖掘机动力装置相连的动力机构连接轴。
5.根据权利要求4所述的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于：所述动力机构连接轴设于各旋转轮上远离第一传输机构或第二传输机构的端部。
6.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于：所述水泵单元包括总水箱和4个水泵，各水泵的一端分别通过一水管与一旋转轮中的水箱相连通，另一端均连接至总水箱。
7.根据权利要求6所述的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于：所述平衡控制模块包括信号采集单元和信号处理单元；
所述信号采集单元与设于挖掘机上的各传感器相连，从各传感器获取数据信息，并发送给信号处理单元；
所述信号处理单元对接收到的数据信息进行分析，判断挖掘机机身是否发生侧倾，当判断出挖掘机机身存在侧倾时，则生成相应的抵消侧倾的控制信号，并将所述控制信号发送给与之相连的水泵，由控制水泵内涡轮的驱动器驱动涡轮进行旋转轮内水箱的水的充放，直至挖掘机机身平稳。
8.根据权利要求6所述的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于：所述循环变重心机构包括包裹在平衡控制模块和水泵单元外侧的壳体，所述壳体上设有用于容纳水管的管道孔，所述管道孔与水管之间填充有密封件。
9.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于：所述水泵单元包括4个可伸缩管道、4个充气泵和4个水泵，其中两个可伸缩管道设于所述第一传输机构的外侧，另外两个可伸缩管道设于所述第二传输机构的外侧；各充气泵分别连接一可伸缩管道，根据需求给可伸缩管道充放气使得可伸缩管道深入或者抬离水面；
各水泵的一端分别通过一水管与一旋转轮中的水箱相连通，另一端处于外界水环境中，用于抽取对应水箱内的水送入外界水环境中，或者抽取外界水环境中的水送入对应水箱内，使得挖掘机的机身保持平衡。
10.根据权利要求9所述的一种用于挖掘机水面作业的循环变重心旋转轮机构，其特征在于：所述可伸缩管道内还包含过滤网，用于过滤外界水环境中的杂质。
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