CN114658057B - 一种气垫式挖掘作业机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气垫式挖掘作业机，包括头部作业工装、推力风扇模块、机体支架、空气气垫和充排气系统，空气气垫设置于机体支架的底面，头部作业工装设置于机体支架的顶面前端，推力风扇模块设置于机体支架的顶面后端，头部作业工装的一侧设有操作室，空气气垫包括多个互相独立的气仓，充排气系统安装在机体支架上并且连接空气气垫的气仓。与现有技术相比，本发明通过气垫和推力风扇模块在水面、沙地、泥潭、湿地等不同环境间自由行驶，适合各种大小类型的水面、沙地、泥潭、湿地、陆地等施工场景。

Description

一种气垫式挖掘作业机
技术领域
本发明涉及挖掘机技术领域，尤其是涉及一种气垫式挖掘作业机。
背景技术
挖掘机是大部分建设施工作业不可或缺的重要机械，是完成施工任务，提高作业效率，保证施工人员安全的重要基础。传统挖掘机长期在陆基之类的固定场合运作。其履带结构行驶速度缓慢导致施工时移动过程浪费了大量时间，而一但作业场地性质发生变化更是无法移动(如暴雨形成的泥泞地、积水地、洪涝地，暴雪形成的厚积雪地，大风沙形成的厚沙地)，另外面对需要迁移场地(如沙滩、水上)的情况又需要动用大型车辆或船只增加成本和不便。以上问题都是由于传统挖掘机履带式结构无法适应不同复杂环境而产生。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气垫式挖掘作业机，改进传统挖掘机的移动能力和地形适应性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种气垫式挖掘作业机，包括头部作业工装、推力风扇模块、机体支架、空气气垫和充排气系统，空气气垫设置于机体支架的底面，所述头部作业工装设置于机体支架的顶面前端，所述推力风扇模块设置于机体支架的顶面后端，所述头部作业工装的一侧设有操作室，所述空气气垫包括多个互相独立的气仓，所述充排气系统安装在机体支架上并且连接空气气垫的气仓。
进一步地，所述头部作业工装包括铲斗、大型钻头、大型电锯、大型搅拌头、球体摆锤、液压锤或高压水枪头的一个或多个。
进一步地，所述充排气系统包括气泵和多个充气模块，每个充气模块包括电控瓣膜气阀节点、壳体，以及连通壳体的第一管道、第二管道和第三管道，所述第一管道连通气泵，所述第二管道连接一个气仓，所述第三管道连通一个相邻的充气模块，所述电控瓣膜气阀节点设置在壳体内。
进一步地，所述电控瓣膜气阀节点包括电磁铁环、普通磁铁环、漏斗形通气插头、瓣膜套管和弹簧，所述瓣膜套管设置在第二管道的根部，所述漏斗形通气插头的大直径端通过弹簧连接壳体的内壁，所述普通磁铁环设置于漏斗形通气插头的大直径端外圈，所述电磁铁环设置于瓣膜套管的根部，当电磁铁环通电后，电磁铁环吸引普通磁铁环，普通磁铁环带动漏斗形通气插头插入瓣膜套管，使第二管道连通壳体。
进一步地，所述瓣膜套管的瓣膜朝向远离壳体的方向倾斜。
进一步地，所述推力风扇模块包括大型扇叶、马达、转向片和底座支架，所述大型扇叶通过底座支架固定，所述转向片设置在大型扇叶的后方，所述马达用于驱动大型扇叶。
进一步地，所述底座支架上固定有保护格栅，位于大型扇叶的前方。
进一步地，所述马达通过柴油发动机驱动。
进一步地，所述柴油发动机的排气孔朝向大型扇叶的正面。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)设计了基于气垫的挖掘作业机，可以体现出气垫的多地形高适应性、快速移动性，完全摆脱了传统履带挖掘机移动速度慢、地形适应性差、场景限制多的缺点。由此，本发明可以无视水面、沙地、泥潭、湿地等环境限制，通过气垫和推力风扇模块在水面、沙地、泥潭、湿地等不同环境间自由行驶，适合各种大小类型的水面、沙地、泥潭、湿地、陆地等施工场景。
2)设计了可以快速充排气的空气气垫，采取轻量化、可收纳化设计，便于自身进行运输，使用方便。
3)电控瓣膜气阀节点采用电磁吸合设计，使用高效简单。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为空气气垫和充排气系统的结构示意图。
图3为充气模块的结构示意图。
图4为本发明的放气流程示意图。
图5为本发明的充气流程示意图。
图6为本发明放气后的结构示意图。
附图标记：1-头部作业工装；2-推力风扇模块；21-大型扇叶；22-马达；23-转向片；24-底座支架；3-机体支架；4-空气气垫；41-气仓；5-充排气系统；51-气泵；52-充气模块；521-第一管道；522-第二管道；523-第三管道；524-壳体；525-电磁铁环；526-普通磁铁环；527-漏斗形通气插头；528-瓣膜套管；529-弹簧；6-操作室。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供了一种气垫式挖掘作业机，包括头部作业工装1、推力风扇模块2、机体支架3、空气气垫4和充排气系统5。空气气垫4设置于机体支架3的底面，头部作业工装1设置于机体支架3的顶面前端，推力风扇模块2设置于机体支架3的顶面后端，头部作业工装1的一侧设有操作室6。本实施例的整体技术方案是利用空气气垫4和推力风扇模块2替代原有的履带机制，由空气气垫4提供浮力使机体悬浮在液面、路面、沙面、浆面之上，推力风扇模块2提供推进力和转向力使得机体移动。
头部作业工装1具有动臂、斗杆、作业头部件、连杆组成的施工臂组，如图1所示。各个组成部分都可根据实际需要修改尺寸、规格及大小，作业头部件可选用铲斗、大型钻头、大型电锯、大型搅拌头、碾压磨、载人框体、球体摆锤、液压锤、高压水枪头等替换头部件。如通过铲斗挖掘高于或低于承机面的物料、通过大型钻头钻开施工地面、通过球体摆锤打碎待拆建筑物、通过碾压磨碾平施工路面、通过大型电锯切割施工材料、通过液压锤松土，通过大型搅拌头搅拌水泥等施工材料、通过载人框体将施工人员送上高施工地点、通过高压水枪头连接高压水泵对施工区域进行喷射清洗等。本实施例中选装的作业头部为铲斗，即此时的施工臂组由动臂、斗杆、铲斗、连杆组成，可以实现挖、装、卸、运的功能。
操作室6用以实现对整个气垫挖掘机的驾驶及操作控制，头部具有照明灯。
推力风扇模块2包括大型扇叶21、马达22、转向片23和底座支架24。大型扇叶21通过底座支架24固定，转向片23设置在大型扇叶21的后方，马达22用于驱动大型扇叶21。底座支架24上固定有保护格栅，位于大型扇叶21的前方，起到保护作用。马达22通过柴油发动机驱动，柴油发动机的排气孔朝向大功率推力风扇模块2，这样排放的尾气不会灼烧、污染机体本身，而是直接被风扇排放到船体后方。大功率的柴油发动机还可以为整个机体的所有器械提供能源。大功率的推力风扇模块2通过大型扇叶21吹出大风为船体提供前进动力，由转向片23改变风力方向提供转向力。如若机体过重或过轻，可通过调整推力风扇模块2的数量和功率来调整风力大小获得不同动力和转向力。
机体支架3和空气气垫4组成的机体承载漂浮系统。机体支架3支撑空气气垫4上的整个机身，并固定气垫。如图2所示，图中为气垫满气状态，空气气垫4包括多个互相独立的气仓41，各个气仓41之间互不想通，防止一个气垫气仓41漏气导致整个气垫漏气。充排气系统5包括气泵51和多个充气模块52。
如图3所示，每个充气模块52包括电控瓣膜气阀节点、半球形的壳体524，以及连通壳体524的第一管道521、第二管道522和第三管道523。电控瓣膜气阀节点设置在壳体524内第一管道521连通气泵51，第二管道522连接一个气仓41，第三管道523连通一个相邻的充气模块52。电控瓣膜气阀节点包括电磁铁环525、普通磁铁环526、漏斗形通气插头527、瓣膜套管528和弹簧529。瓣膜套管528设置在第二管道522的根部，漏斗形通气插头527的大直径端通过弹簧529连接壳体524的内壁。普通磁铁环526设置于漏斗形通气插头527的大直径端外圈，电磁铁环525设置于瓣膜套管528的根部。
电控瓣膜气阀节点内具有一条线路通向电磁铁环525，该线路用于给电磁铁环525通电。
空气隔仓气垫放气的原理如图4所示，电磁铁环525通电时会对普通磁铁环526产生吸力并将其吸住同时拉长弹簧529，此时普通磁铁环526带动漏斗形通气插头527插入瓣膜管道(瓣膜套管528)内，并打开瓣膜，瓣膜管道会与气泵51总管道连通，从而使所有气仓41与气泵51连通，所有气仓41的气体可以从气泵51处一次排出。当电磁铁环525断电后，被拉长的弹簧529恢复原状并将漏斗形通气插头527拉回原位置，瓣膜套管528的瓣膜朝向远离壳体524的方向倾斜，瓣膜管道起到单向气阀的作用，气体只能进不能出。放气后的作业机如图6所示。此时若气泵51未工作，则瓣膜呈现闭合状态，其对应气垫气仓41的气体无法排出，且与气泵51以及其他气仓41不通，即使一个气仓41漏气也不会影响到其它气仓41。
空气隔仓气垫的充气原理如图5所示，基本和放气的原理类似，不同点在于：漏斗形通气插头527插入瓣膜管道后，气泵51工作，各个瓣膜气阀节点内瓣膜管道的瓣膜会被气泵51充入的气体撑开，气仓41与气泵51以及其他气仓41连通，借此气泵51可以一次充所有气垫气仓41的气。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种气垫式挖掘作业机，其特征在于，包括头部作业工装(1)、推力风扇模块(2)、机体支架(3)、空气气垫(4)和充排气系统(5)，空气气垫(4)设置于机体支架(3)的底面，所述头部作业工装(1)设置于机体支架(3)的顶面前端，所述推力风扇模块(2)设置于机体支架(3)的顶面后端，所述头部作业工装(1)的一侧设有操作室(6)，所述空气气垫(4)包括多个互相独立的气仓(41)，所述充排气系统(5)安装在机体支架(3)上并且连接空气气垫(4)的气仓(41)；
所述充排气系统(5)包括气泵(51)和多个充气模块(52)，每个充气模块(52)包括电控瓣膜气阀节点、壳体(524)，以及连通壳体(524)的第一管道(521)、第二管道(522)和第三管道(523)，所述第一管道(521)连通气泵(51)，所述第二管道(522)连接一个气仓(41)，所述第三管道(523)连通一个相邻的充气模块(52)，所述电控瓣膜气阀节点设置在壳体(524)内；
所述电控瓣膜气阀节点包括电磁铁环(525)、普通磁铁环(526)、漏斗形通气插头(527)、瓣膜套管(528)和弹簧(529)，所述瓣膜套管(528)设置在第二管道(522)的根部，所述漏斗形通气插头(527)的大直径端通过弹簧(529)连接壳体(524)的内壁，所述普通磁铁环(526)设置于漏斗形通气插头(527)的大直径端外圈，所述电磁铁环(525)设置于瓣膜套管(528)的根部，当电磁铁环(525)通电后，电磁铁环(525)吸引普通磁铁环(526)，普通磁铁环(526)带动漏斗形通气插头(527)插入瓣膜套管(528)，使第二管道(522)连通壳体(524)。
2.根据权利要求1所述的一种气垫式挖掘作业机，其特征在于，所述头部作业工装(1)包括铲斗、大型钻头、大型电锯、大型搅拌头、球体摆锤、液压锤或高压水枪头的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的一种气垫式挖掘作业机，其特征在于，所述瓣膜套管(528)的瓣膜朝向远离壳体(524)的方向倾斜。
4.根据权利要求1所述的一种气垫式挖掘作业机，其特征在于，所述推力风扇模块(2)包括大型扇叶(21)、马达(22)、转向片(23)和底座支架(24)，所述大型扇叶(21)通过底座支架(24)固定，所述转向片(23)设置在大型扇叶(21)的后方，所述马达(22)用于驱动大型扇叶(21)。
5.根据权利要求4所述的一种气垫式挖掘作业机，其特征在于，所述底座支架(24)上固定有保护格栅，位于大型扇叶(21)的前方。
6.根据权利要求4所述的一种气垫式挖掘作业机，其特征在于，所述马达(22)通过柴油发动机驱动。
7.根据权利要求6所述的一种气垫式挖掘作业机，其特征在于，所述柴油发动机的排气孔朝向大型扇叶(21)的正面。
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