CN115075083B - 一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪施工工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪施工工艺及装置，其包括车体、安装于车体下方的粉雪机构，粉雪机构包括安装架、驱动轴、用于驱使驱动轴转动的驱动件，驱动轴设有三根且分别为安装有破岩截齿的第一轴、安装有旋耕刀的第二轴、安装有铣刨机铣刀的第三轴，安装架上安装有刀具转换机构。破岩截齿适用于密实度较高、硬度较大的雪层，一般对应冰层和表雪层之间的雪层；旋耕刀适用于密实度较低、较为松散的雪层，一般对应表雪层；铣刨机铣刀用于密实度高、硬度大的雪层，一般对应经过自然密实的高密度雪层。根据实际需求，使三根驱动轴上对应的刀具相对雪层到达合适位置。车体在雪层上行驶时，驱动轴转动，从而将密实雪层粉碎。
Description
技术领域
本申请涉及道路施工的领域，尤其是涉及一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪施工工艺及装置。
背景技术
南极特殊的地理位置决定了与其他大陆之间的交通运输只能依靠海运和空运。海运唯一可以采用的破冰船在运输时间与效率方面，存在严重的局限性。相比之下，空运往返周期短、直抵目的地、投送效率高且覆盖范围广，具有显著优势。在南极建设大型冰雪跑道，是发挥空运优势的前提。为克服冰雪跑道建设选址的客观因素困难，应首选压实雪层跑道建造。
压实雪层跑道施工建设的第一步，是在极地的原始积雪中开挖跑道基坑/雪槽并将挖出的原始积雪留存于雪槽的一侧或两侧，以便在道面后续施工过程中分层回填。挖出的原始积雪在开挖过程中被分解打碎成满足压实雪层跑道单层技术指标的粒径，然后再进行摊铺雪等其他施工，形成道面。由于挖掘雪量大、输送距离远、分解粒度要求高，传统挖掘机/装载机无法满足施工要求，亟需开发一款适用于南极低温条件下具有挖掘与分解自然致密雪层和远距离输送功能的扬雪-粉雪装备。
发明内容
为了使得粉雪装置符合南极低温条件下自然致密雪层分解的要求，
一方面，本申请提供的一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置，采用如下的技术方案：
一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置，包括车体、安装于车体下方的粉雪机构，所述粉雪机构包括安装架、安装于安装架两侧的圆弧形的滑轨、滑动连接于滑轨上的滑块、转动安装于两块相对滑块之间的驱动轴、用于驱使驱动轴转动的驱动件，所述驱动轴设有三根且分别为安装有破岩截齿的第一轴、安装有旋耕刀的第二轴、安装有铣刨机铣刀的第三轴，所述安装架上安装有刀具转换机构，当所述驱动件带动驱动轴转动，且所述刀具转换机构启动时，所述驱动轴沿滑轨滑动，当所述驱动件带动驱动轴转动，且所述刀具转换机构关闭时，所述驱动轴原地自转。
通过采用上述技术方案，破岩截齿适用于密实度较高、硬度较大的雪层，一般对应冰层或雪层之间的夹冰层；旋耕刀适用于密实度较低的松散雪层，一般对应表雪层；铣刨机铣刀用于密实度高、硬度高的雪层，一般对应靠近冰层的雪层。根据实际需求，使得驱动轴在滑轨上滑动至合适位置，此时三根驱动轴上对应的刀具也相对雪层到达了合适位置。车体在雪层上行驶时，驱动轴转动，从而将密实雪层粉碎。
可选的，所述刀具转换机构包括固定套设于驱动轴外的导向齿轮、沿竖直方向滑动连接于安装架的圆弧齿条、用于驱使圆弧齿条靠近或远离导向齿轮的驱动缸，所述导向齿轮位于圆弧齿条下方或上方。
通过采用上述技术方案，在需要移动驱动轴位置时，可带动圆弧齿条朝向导向齿轮运动，使导向齿轮与圆弧齿条啮合，从而使得驱动轴转动时可沿着滑轨运动。驱动轴在移动过程中，仅需带动自身转动，所需扭矩较小，且驱动轴依旧可以收到较好的支撑力，使得驱动轴可以平稳移动。
可选的，所述刀具转换机构还包括锁定组件，当所述双向驱动缸带动圆弧齿条运动至啮合导向齿轮时，锁定组件锁定滑块使得滑块相对安装架固定。
通过采用上述技术方案，从而使得滑块在不需调节其位置时，可以相对安装架稳定固定，使得驱动轴可以更加稳定地将其收到的驱动力用于带动刀具转动，将雪层粉碎。
可选的，所述滑轨上开设有供滑块滑动的滑槽，所述滑槽背离滑块一侧开设有沿水平方向设置的第一插槽，所述滑块朝向滑轨一侧开设有沿水平方向设置的第二插槽，所述滑轨上沿竖直方向开设有连通第一插槽的第三插槽，所述锁定组件包括沿竖直方向滑动连接于第三插槽的插板、滑动连接于第一插槽和第二插槽内的锁定板、用于连接锁定板和第二插槽底面的弹性件，所述弹性件用于将锁定板推离第二插槽，所述插板固定连接于圆弧齿条；当所述圆弧齿条朝向导向齿轮运动至于导向齿轮啮合时，所述插板沿竖直方向运动将锁定板推离第一插槽，所述滑块解锁；当所述圆弧齿条朝向背离导向齿轮的方向运动时，所述弹性件将锁定板推入第一插槽，所述滑块锁定。
通过采用上述技术方案，圆弧齿条向下运动时，插板将锁定板往外推，从而使得锁定板不再将滑块限位，使得滑块在相对滑轨滑动。在滑块移动到合适位置后，圆弧齿条朝向远离导向齿轮的方向移动，此时锁定板在弹性件的推动下运动，使得滑块在锁定板作用下相对滑轨固定，使得驱动轴可以稳定在所需位置。
可选的，所述锁定板包括锁定部和导向部，所述导向部滑动连接于第一插槽，所述锁定部滑动连接于第一插槽和第二插槽，所述插板朝向锁定部一端呈倾斜设置形成朝向导向部的第一导向面，所述锁定部朝向插板一端呈倾斜设置形成朝向插第一导向面的第二导向面。
通过采用上述技术方案，将锁定板制作成二阶锁，使得锁定板在导向齿条沿竖直方向运动时，可以更好的在第一滑槽和第二滑槽内滑动。同时减少滑块在滑轨上滑动时，由于误操作导致锁定板又将滑块锁定在滑轨上，使得驱动轴的位置可以顺畅调节。
可选的，所述导向齿轮位于圆弧齿条上方，所述圆弧齿条开口端向上，所述圆弧齿条最低点位于圆弧齿条的中心线上，所述安装架上安装有辅助动力件，所述辅助动力件安装于安装架对应圆弧齿条最低点高度的位置；当所述驱动轴运动至圆弧齿条最低点时，所述驱动轴与辅助动力件插接固定。
通过采用上述技术方案，使得粉雪阻力较大时，有辅助动力件可以给驱动轴增加动力，从而确保粉雪顺利进行。
可选的，所述破岩截齿包括沿第一轴外壁螺旋设置的螺旋刀片和安装于螺旋刀片上的刀头，所述刀头设有若干个且沿螺旋刀片延伸方向间隔排列。
通过采用上述技术方案，在第一轴转动时，螺旋刀片对雪层进行初步切割，然后刀头对雪层进一步破碎，使得较为密实的雪层依旧可以被较好的破碎分解。
可选的，所述刀头转动连接于螺旋刀片，所述第一轴上安装有用于带动所有刀头转动的气动驱动组件。
通过采用上述技术方案，使刀头更好的对雪层进行分解。
可选的，所述刀头通过气动马达安装于螺旋刀片，所述气动驱动组件包括气泵、穿入第一轴的主气管、穿过螺旋刀片与气动马达连接的副气管，所述副气管连通主气管，所述气泵用于给主气管供气。
通过采用上述技术方案，气泵给与主气管供气，主气管内的气流进入到副气管内，然后再流入气动马达内带动气动马达启动，从而带动刀头相对螺旋刀片转动，使刀头更好的对雪层进行分解。
另一方面，本申请提供的一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪施工工艺，采用如下的技术方案：
一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪施工工艺，步骤如下，S1、检测雪层硬度，根据雪层硬度选择合适的驱动轴运动到最靠近雪层的位置，通过车体在雪层上行驶对雪层进行粉雪；S2、通过除雪车将雪层上粉雪后的雪铲离雪层并进行收集；S3、每分一层雪，就再次检测雪层硬度，选择合适的驱动轴运动到最靠近雪层的位置，通过车体在雪层上行驶对雪层进行粉雪，如此重复，完成粉雪工艺。
通过采用上述技术方案，针对不同的雪层进行不同的粉雪操作，从而使得各种雪层都可被较好的粉碎成所需大小的雪粒，用于后续摊铺。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.针对不同的雪层进行不同的粉雪操作，从而使得各种雪层都可被较好地粉碎成所需大小的雪粒；
2.粉雪效率较高。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是实施例1中粉雪机构的剖视图。
图3是实施例1中粉雪机构的结构示意图。
图4是实施例1中粉雪机构在第一轴处的剖视图。
图5是实施例1中锁定组件处的局部示意图。
图6是图4中A处的放大图。
图7是实施例3中粉雪机构的剖视图。
图8是实施例3中辅助动力件处的局部示意图。
附图标记说明：1、车体；2、粉雪机构；3、安装架；4、滑轨；5、驱动轴；6、驱动件；7、滑块；8、刀具转换机构；9、导向齿轮；10、圆弧齿条；11、驱动缸；12、锁定组件；13、滑槽；14、第一插槽；15、第二插槽；16、第三插槽；17、插板；18、锁定板；19、弹性件；20、锁定部；21、导向部；22、第一导向面；23、第二导向面；24、破岩截齿；25、旋耕刀；26、铣刨机铣刀；27、第一轴；28、螺旋刀片；29、刀头；30、气动马达；31、气动驱动组件；32、气泵；33、主气管；34、副气管；35、辅助动力件；36、动力电机；37、联轴器；38、卡槽；39、卡块。
具体实施方式
以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。
实施例1：
本申请实施例公开一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置。参照图1，一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置包括车体1、安装于车体1下方的粉雪机构2。车体1可为履带车或雨雪车等。粉雪机构2安装于车体1底盘。当车体1在雪层上行驶时，粉雪机构2可对雪层进行粉碎。
参照图2和图3，粉雪机构2包括安装架3、滑轨4、驱动轴5。安装架3设有两个且分别安装于车体1底盘两侧。滑轨4设有两个且一个安装架3对应一个滑轨4。滑轨4固定安装于安装架3朝向另一个安装架3一侧。滑轨4上开设有滑槽13，滑槽13内滑动连接有滑块7，每个滑轨4内滑动有三个滑块7。两个滑轨4内的滑块7两两相对。相对的两个滑块7之间设有驱动轴5，驱动轴5两端分别转动连接于滑块7。三根驱动轴5上分别设有三种不同的刀具。滑块7上设有用于驱动驱动轴5转动的驱动件6。驱动件6为电机，驱动件6通过齿轮传动或带传动带动驱动轴5相对滑块7转动。安装架3上安装有刀具转换机构8。
在粉雪之前，根据雪层硬度，通过刀具转换机构8，将安装有合适刀具的驱动轴5移动到三根驱动轴5的最低处，使得合适刀具可以在驱动轴5的带动下对雪层进行粉雪工作。
参照图3和图4，具体的，刀具转换机构8包括导向齿轮9、圆弧齿条10、驱动缸11和锁定组件12。导向齿轮9固定套设于驱动轴5外。圆弧齿条10呈圆弧形且开口朝下。圆弧齿条10位于导向齿轮9上方，且沿竖直方向滑动连接于安装架3。驱动缸11沿竖直方向设置，驱动缸11缸体固定安装于安装架3上且驱动缸11的活塞杆固定连接于圆弧齿条10。滑轨4延伸方向于圆弧齿条10延伸方向完全相同。锁定组件12将滑块7锁定于滑轨4上。
在需要调节刀具相对雪层的位置时，驱动缸11带动圆弧齿条10向下运动使其与导向齿轮9啮合，此时锁定组件12解锁。驱动轴5在驱动件6的带动下转动，从而使得导向齿轮9转动，在圆弧齿条10的作用下，驱动轴5边转动边沿圆弧齿条10移动，从可根据实际情况调节刀具与雪层的位置，用合适的刀具来破碎雪层。
参照图4和图5，为了使得锁定组件12更顺畅的锁定和解锁，滑槽13背离滑块7一侧开设有沿水平方向设置的第一插槽14，滑块7朝向滑轨4一侧开设有沿水平方向设置的第二插槽15，滑轨4上沿竖直方向开设有连通第一插槽14的第三插槽16。锁定组件12包括沿竖直方向滑动连接于第三插槽16的插板17、滑动连接于第一插槽14和第二插槽15内的锁定板18、用于连接锁定板18和第二插槽15底面的弹性件19。插板17固定连接于圆弧齿条10。锁定板18包括锁定部20和导向部21，导向部21滑动连接于第一插槽14，锁定部20滑动连接于第一插槽14和第二插槽15。插板17朝向锁定部20一端呈倾斜设置形成朝向导向部21的第一导向面22，锁定部20朝向插板17一端呈倾斜设置形成朝向插第一导向面22的第二导向面23。弹性件19为弹簧，弹性件19一端固定连接于第二插槽15底壁且另一端固定连接于锁定部20背离导向部21一端。
当圆弧齿条10朝向导向齿轮9运动至于导向齿轮9啮合时，插板17沿竖直方向运动将导向部21朝外推，从而将锁定部20朝外推，使得锁定部20推离第一插槽14，滑块7解锁。当圆弧齿条10朝向背离导向齿轮9的方向运动时，弹性件19将锁定部20推入第一插槽14，滑块7锁定。不需要额外的驱动源，即可实现对滑块7的锁定和解锁，从而更好的配合刀具切换。
参照图3，为了使得可更好的对不同的雪层进行破碎粉雪，三套刀具分别为破岩截齿24、旋耕刀25和铣刨机铣刀26。三根驱动轴5中，安装有破岩截齿24的驱动轴5为第一轴27，安装有旋耕刀25的驱动轴5为第二轴，安装有铣刨机铣刀26的驱动轴5为第三轴。第一轴27位于第二轴和第三轴之间。在需要时，可以使得驱动轴5运动至超过两个刀具与雪层接触，如旋耕刀25和破岩截齿24同时与雪层接触，且破岩截齿24高度低于旋耕刀25，从而使得车体1在行驶过程中，旋耕刀25先把表雪层粉雪，然后破岩截齿24再把表雪层下方的雪层进行粉雪，进一步提高了粉雪效率。
参照图3和图4，为了提高粉雪效率，破岩截齿24包括沿第一轴27外壁螺旋设置的螺旋刀片28和安装于螺旋刀片28上的刀头29，刀头29设有若干个且沿螺旋刀片28延伸方向间隔排列。参照图4和图6，刀头29通过气动马达30安装于螺旋刀片28。第一轴27上安装有用于带动所有刀头29转动的气动驱动组件31。气动驱动组件31包括气泵32、穿入第一轴27的主气管33、穿过螺旋刀片28与气动马达30连接的副气管34，副气管34连通主气管33，气泵32用于给主气管33供气。
气泵32给与主气管33供气，主气管33内的气流进入到副气管34内，然后再流入气动马达30内带动气动马达30启动，从而带动刀头29相对螺旋刀片28转动，使刀头29更好的对雪层进行分解。
本申请实施例一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置的实施原理为：
检测雪层硬度或密实度，根据雪层硬度，选择合适的刀具，破岩截齿24适用于密实度较高、硬度较高的雪层，一般对应冰层和表雪层之间的雪层；旋耕刀25适用于密实度较低的松散雪层，一般对应表雪层；铣刨机铣刀26用于密实度高、硬度高的雪层，一般对应靠近冰层的雪层；将对应合适刀具的驱动轴5移动到最低点，从而对雪层进行粉雪，使得各种位置的雪层都可被较好的粉雪。在不需粉雪时，可使得所有驱动轴5都运动到刀具无法与雪层接触的位置，使得车体1可较为顺畅的行驶。
同时，也可根据需要实现的分解后的雪层密度来选择合适的刀具，将雪分解至密度在0.25-0.5g*cm-3，便于后期根据需求将雪层压实为不同密度。
实施例2
一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪施工工艺，步骤如下：
S1、检测雪层硬度，使用粉雪装置，根据雪层硬度选择合适的驱动轴5运动到最靠近雪层的位置，通过车体1在雪层上行驶对雪层进行粉雪；
S2、使用除雪车，通过除雪车将雪层上粉雪后的雪铲离雪层并进行收集；
S3、每分一层雪，就再次检测雪层硬度，选择合适的驱动轴5运动到最靠近雪层的位置，通过车体1在雪层上行驶对雪层进行粉雪，如此重复，完成粉雪工艺。
实施例3
实施例3和实施例1的区别在于，参照图7和图8，导向齿轮9位于圆弧齿条10上方，圆弧齿条10开口端向上，圆弧齿条10最低点位于圆弧齿条10的中心线上。安装架3上安装有辅助动力件35，辅助动力件35安装于安装架3对应圆弧齿条10最低点高度的位置。辅助动力件35包括动力电机36和安装于动力电机36输出端的联轴器37。联轴器37一端沿其径向开设有卡槽38，卡槽38连通联轴器37两侧。驱动轴5一端穿过滑块7且驱动轴5穿过滑块7的一端设有卡块39。当驱动轴5运动至圆弧齿条10最低点时，卡块39卡接固定于卡槽38内，驱动轴5与辅助动力件35插接固定。
最低处的刀具在粉雪时收到的阻力较大，当驱动轴5运动到最低点时，该驱动轴5与辅助动力件35连接。辅助动力件35可以给驱动轴5增加动力，从而确保粉雪顺利的进行。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置，包括车体(1)、安装于车体(1)下方的粉雪机构(2)，其特征在于：所述粉雪机构(2)包括安装架(3)、安装于安装架(3)两侧的圆弧形的滑轨(4)、滑动连接于滑轨(4)上的滑块(7)、转动安装于两块相对滑块(7)之间的驱动轴(5)、用于驱使驱动轴(5)转动的驱动件(6)，所述驱动轴(5)设有三根且分别为安装有破岩截齿(24)的第一轴(27)、安装有旋耕刀(25)的第二轴、安装有铣刨机铣刀(26)的第三轴，所述安装架(3)上安装有刀具转换机构(8)，当所述驱动件(6)带动驱动轴(5)转动，且所述刀具转换机构(8)启动时，所述驱动轴(5)沿滑轨(4)滑动，当所述驱动件(6)带动驱动轴(5)转动，且所述刀具转换机构(8)关闭时，所述驱动轴(5)原地自转；
所述刀具转换机构(8)包括固定套、设于驱动轴(5)外的导向齿轮(9)、沿竖直方向滑动连接于安装架(3)的圆弧齿条(10)、用于驱使圆弧齿条(10)靠近或远离导向齿轮(9)的驱动缸(11)，所述导向齿轮(9)位于圆弧齿条(10)下方或上方；
所述刀具转换机构(8)还包括锁定组件(12)，当所述驱动缸(11)带动圆弧齿条(10)脱离导向齿轮(9)时，锁定组件(12)锁定滑块(7)，使得滑块(7)相对安装架(3)固定；
所述滑轨(4)上开设有供滑块(7)滑动的滑槽(13)，所述滑槽(13)背离滑块(7)一侧开设有沿水平方向设置的第一插槽(14)，所述滑块(7)朝向滑轨(4)一侧开设有沿水平方向设置的第二插槽(15)，所述滑轨(4)上沿竖直方向开设有连通第一插槽(14)的第三插槽(16)，所述锁定组件(12)包括沿竖直方向滑动连接于第三插槽(16)的插板(17)、滑动连接于第一插槽(14)和第二插槽(15)内的锁定板(18)、用于连接锁定板(18)和第二插槽(15)底面的弹性件(19)，所述弹性件(19)用于将锁定板(18)推离第二插槽(15)，所述插板(17)固定连接于圆弧齿条(10)；当所述圆弧齿条(10)朝向导向齿轮(9)运动至于导向齿轮(9)啮合时，所述插板(17)沿竖直方向运动将锁定板(18)推离第一插槽(14)，所述滑块(7)解锁；当所述圆弧齿条(10)朝向背离导向齿轮(9)的方向运动时，所述弹性件(19)将锁定板(18)推入第一插槽(14)，所述滑块(7)锁定；
所述锁定板(18)包括锁定部(20)和导向部(21)，所述导向部(21)滑动连接于第一插槽(14)，所述锁定部(20)滑动连接于第一插槽(14)和第二插槽(15)，所述插板(17)朝向锁定部(20)一端呈倾斜设置形成朝向导向部(21)的第一导向面(22)，所述锁定部(20)朝向插板(17)一端呈倾斜设置形成朝向插第一导向面(22)的第二导向面(23)。
2.根据权利要求1所述的一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置，其特征在于：所述导向齿轮(9)位于圆弧齿条(10)上方，所述圆弧齿条(10)开口端向上，所述圆弧齿条(10)最低点位于圆弧齿条(10)的中心线上，所述安装架(3)上安装有辅助动力件(35)，所述辅助动力件(35)安装于安装架(3)对应圆弧齿条(10)最低点高度的位置；当所述驱动轴(5)运动至圆弧齿条(10)最低点时，所述驱动轴(5)与辅助动力件(35)插接固定。
3.根据权利要求1所述的一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置，其特征在于：所述破岩截齿(24)包括沿第一轴(27)外壁螺旋设置的螺旋刀片(28)和安装于螺旋刀片(28)上的刀头(29)，所述刀头(29)设有若干个且沿螺旋刀片(28)延伸方向间隔排列。
4.根据权利要求3所述的一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置，其特征在于：所述刀头(29)转动连接于螺旋刀片(28)，所述第一轴(27)上安装有用于带动所有刀头(29)转动的气动驱动组件(31)。
5.根据权利要求4所述的一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置，其特征在于：所述刀头(29)通过气动马达(30)安装于螺旋刀片(28)，所述气动驱动组件(31)包括气泵(32)、穿入第一轴(27)的主气管(33)、穿过螺旋刀片(28)与气动马达(30)连接的副气管(34)，所述副气管(34)连通主气管(33)，所述气泵(32)用于给主气管(33)供气。
6.一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪施工工艺，其特征在于：使用如权利要求1-5中任意一项所述的一种用于极地冰雪飞机跑道道面的粉雪装置，步骤如下，S1、检测雪层硬度，根据雪层硬度选择合适的驱动轴(5)运动到最靠近雪层的位置，通过车体(1)在雪层上行驶对雪层进行粉雪；S2、通过除雪车将雪层上粉雪后的雪铲离雪层并进行收集；S3、每粉一层雪，就再次检测雪层硬度，选择合适的驱动轴(5)运动到最靠近雪层的位置，通过车体(1)在雪层上行驶对雪层进行粉雪，如此重复，完成粉雪工艺过程。
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