一种用于深海集矿机的履带行走装置

本发明涉及深海采矿装备，具体涉及一种用于深海集矿机的履带行走装置。

背景技术：

1、海底多金属结核作为海底矿产资源的一种，呈菜花状或椭圆形，赋存于海底3000～6000米的海底稀软底质表层下0～10cm深的地方，含有丰富的锰、镍、铜等金属，具有价值高，赋存方式简单等优点，是最具开采价值的海底矿产之一。目前，利用集矿机收集，集矿机也称为采矿车，再利用管道提升系统运输至采矿船的方式是目前世界上公认最有商业价值的多金属结核开采技术，而开采路径确定的基本原则是：采集轨迹平行分布好、重叠少，集矿机和采矿船转向少，提升管线没有或只有少许扭曲，辅助作业时间短，剔除不利地形如沟壑、台阶及>5°的坡度等地段，以及结核丰度低和无矿地段。

2、集矿机在采集过程中，对于未被前采集头收集的部分结核，常常需要在到达作业区域的边界时掉头进行回采，当前回采方式大多选择的是纵向或横向折返式。对于纵向折返式，集矿机与船同向、同速行驶，能够长距离采集，采矿车辆转弯次数少。而对于横向折返式，若集矿机相对船横向左右行驶200m折返，船不动，此种情况下采矿车面临的转弯次数将会大大增加。集矿机采用履带式行走装置实现在海底的行走，需要掉头时会通过制动一侧的履带行走装置实现小角度的转向，转向角度过大时易造成集矿机沉陷在淤泥中，处于深海水下环境难以对集矿机实施救援，集矿机掉头时转弯半径大会消耗更多的燃料或能源，也会影响采矿作业的连续性和流畅性，从而降低采集效率。因此，现有技术亟待进一步提升。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种用于深海集矿机的履带行走装置，解决现有深海集矿机在采集作业中转弯半径大，影响采矿作业的连续性和流畅性，从而降低采集效率，掉头耗时时间长，易造成集矿机沉陷在淤泥中，难以实施救援的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种用于深海集矿机的履带行走装置，包括车架、伺服电机、履带行走单元和控制单元，履带行走单元有两个且对称设置在车架的左右两侧，包括履带梁、主动齿轮、从动齿轮、铰链式履带和调节机构，履带梁纵向布置且与车架的相邻侧固定相连成一体。

4、所述主动齿轮和从动齿轮分别设置在履带梁的前后两端，且通过铰链式履带相连，工作状态下，主动齿轮通过铰链式履带驱动从动齿轮转动。

5、铰链式履带是由多个履带板首尾依次活动相连构成的环形结构，所述履带板为长方形金属板，任意相邻两个履带板之间通过销轴转动相连。

6、每个履带板的外壁上均活动设有一个履齿板，履齿板也为长方形的金属板，履齿板与其对应的履带板相对垂直布置，履齿板的中部与对应的履带板转动相连。

7、调节机构有两个分别设置在履带梁的左右两侧，调节机构包括空心轴电机和链传动组件，所述空心轴电机设置在主动齿轮上，链传动组件相邻布置在铰链式履带的内侧，两个链传动组件分别与各履齿板的左右两侧活动相连。

8、控制单元包括plc控制器，各伺服电机和各空心轴电机的信号端分别与plc控制器通讯相连，工作时，两个空心轴电机同步反向转动，通过链传动组件驱动所有履齿板相对于履带板同步转动，使履带行走装置转向。

9、进一步地，履带梁的前后两端分别开设有安装槽，主动齿轮和从动齿轮分别设置在履带梁的安装槽内，主动齿轮和从动齿轮的齿轮轴均与履带梁转动配合。

10、伺服电机有两个，左右对称设置在两个履带行走单元之间且安装在车架上，伺服电机的出输端与同侧的主动齿轮的轮轴相连，伺服电机的信号端与控制单元通讯相连。

11、进一步地，每个所述履带板的内侧中部均设有与主动齿轮或从动齿轮相配合的齿槽，履带板的两端相对于履带梁的侧壁向外探出。

12、所述履带梁的两侧上部对称设有两组托链轮，每组托链轮均包括纵向依次间隔布置的至少两个托链轮。

13、履带梁的两侧下部对称设有两组支重轮，每组支重轮均包括在纵向依次间隔布置的多个支重轮，各支重轮和托链轮均位于主动齿轮或从动齿轮之间，且与履带梁转动配合。

14、进一步地，履带板外侧表面的中心位置设有固定轴，固定轴垂直于履带板的外侧表面，并与其固定相连成一体。

15、履齿板的中部开设有与固定轴相适配的盲孔，所述固定轴穿设在履齿板的盲孔内，履齿板能够绕固定轴与履带板相对转动。

16、进一步地，履带板的左右两侧分别开设有一个导滑槽，两个导滑槽关于固定轴对称布置，所述导滑槽的内部活动设有一个导滑座，导滑座与履带板前后滑动配合。

17、另外，履齿板的左右两端分别与两个导滑座滑动配合，位于同一履带板上的两个导滑座同步反向运动时，能够驱动履齿板相对于该履带板转动。

18、进一步地，导滑座穿设于导滑槽的内部，两端均伸出履带板的内侧表面和外侧表面，导滑座的左右两侧均与导滑槽的内侧壁前后滑动配合，位于同侧的各导滑座均与对应的链传动组件相连。

19、所述导滑座伸出履带板外侧表面的一端顶部开设有横向滑槽，履齿板靠近履带板一侧的两端均具有缺口，所述缺口的内侧设有与履带板外侧表面相对垂直布置的驱动杆，驱动杆的一端与履齿板相连成一体，另一端伸至横向滑槽内与导滑座滑动配合。

20、进一步地，主动齿轮的齿轮轴上设有两个电机安装板，两个电机安装板相对布置在履带梁前端的左右两侧外部，且与主动齿轮的齿轮轴为一体结构。

21、两个空心轴电机分别固定于两个电机安装板相互背离的一侧，两个空心轴电机的输出轴端部也相互背离，且通过轴承与主动齿轮的齿轮轴同轴布置，主动齿轮的齿轮轴带动空心轴电机转动。

22、进一步地，链传动组件包括主动链轮、从动链轮及链条，所述主动链轮安装在空心轴电机的输出轴上。

23、从动齿轮的齿轮轴上固定设有两个轴承座，两个轴承座相对布置在履带梁后端的左右两侧外部，从动链轮设置从动齿轮的齿轮轴上，通过所述轴承座与从动齿轮的齿轮轴转动配合，从动链轮通过所述链轮与主动链轮相连。

24、通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明的履齿板活动设置在履带板上，并可绕其中心相对于履带板转动角度，调节机构使同一履带上的所有履齿板转动相同角度，履带前进或后退时实现深海集矿机偏向一侧直线行走，有效减小深海集矿机掉头时的转弯半径，缩短其转向掉头的时间，提高深海集矿机的作业效率，有效降低了深海集矿机转向时沉陷的风险。

技术特征：

1.一种用于深海集矿机的履带行走装置，其特征在于，包括车架、伺服电机、履带行走单元和控制单元，履带行走单元有两个且对称设置在车架的左右两侧，包括履带梁、主动齿轮、从动齿轮、铰链式履带和调节机构，履带梁纵向布置且与车架的相邻侧固定相连成一体；

2.根据权利要求1所述的一种用于深海集矿机的履带行走装置，其特征在于，履带梁的前后两端分别开设有安装槽，主动齿轮和从动齿轮分别设置在履带梁的安装槽内，主动齿轮和从动齿轮的齿轮轴均与履带梁转动配合；

3.根据权利要求1所述的一种用于深海集矿机的履带行走装置，其特征在于，每个所述履带板的内侧中部均设有与主动齿轮或从动齿轮相配合的齿槽，履带板的两端相对于履带梁的侧壁向外探出；

4.根据权利要求1所述的一种用于深海集矿机的履带行走装置，其特征在于，履带板外侧表面的中心位置设有固定轴，固定轴垂直于履带板的外侧表面，并与其固定相连成一体；

5.根据权利要求4所述的一种用于深海集矿机的履带行走装置，其特征在于，履带板的左右两侧分别开设有一个导滑槽，两个导滑槽关于固定轴对称布置，所述导滑槽的内部活动设有一个导滑座，导滑座与履带板前后滑动配合；

6.根据权利要求5所述的一种用于深海集矿机的履带行走装置，其特征在于，导滑座穿设于导滑槽的内部，两端均伸出履带板的内侧表面和外侧表面，导滑座的左右两侧均与导滑槽的内侧壁前后滑动配合，位于同侧的各导滑座均与对应的链传动组件相连；

7.根据权利要求1所述的一种用于深海集矿机的履带行走装置，其特征在于，主动齿轮的齿轮轴上设有两个电机安装板，两个电机安装板相对布置在履带梁前端的左右两侧外部，且与主动齿轮的齿轮轴为一体结构；

8.根据权利要求7所述的一种用于深海集矿机的履带行走装置，其特征在于，链传动组件包括主动链轮、从动链轮及链条，所述主动链轮安装在空心轴电机的输出轴上；

技术总结本发明公开了一种用于深海集矿机的履带行走装置，包括车架、伺服电机、履带行走单元和控制单元，履带行走单元有两个，对称设在车架的左右两侧，包括履带梁、主动齿轮、从动齿轮、铰链式履带和调节机构，履带梁与车架相邻侧固定相连，主动齿轮通过铰链式履带与从动齿轮相连。铰链式履带的每个履带板外表面上均转动设有一个履齿板。调节机构有两个，对称设在履带梁左右两侧，包括空心轴电机和链传动组件，空心轴电机通过链传动组件与同侧的各履齿板相连。本发明通过调整履齿板角度，使深海集矿机向一侧倾斜直线行走，有效减小掉头时的转弯半径，极大缩短转向掉头的时间，提高深海集矿机的作业效率，有效降低了深海集矿机转向时沉陷的风险。技术研发人员：陈旭光,关锦洋,刘学麟,孙国栋,李治刚,王令,路情情受保护的技术使用者：中国海洋大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12