用于生态清除渠道边坡藻泥混合物的机械臂装置的制作方法

本实用新型涉及一种伸缩式机械臂，尤其涉及一种用于生态清除渠道边坡藻泥混合物的机械臂装置，适用于渠道、河流、内陆湖泊以及景观水体等水域。

背景技术：

目前，随着社会工业化进程的加快，人类在生产以及日常生活中，向水体中排入大量含氮、磷的污染物，加速了湖泊、水库等缓流水体的富营养化进程，从而造成藻类滋生，严重破坏了水体的生态平衡，危害人类和其他生物的安全。另外，对于采用渠道方式进行的重大调水工程，渠道边坡上除滋生藻类外，还会附着大量的泥污，形成藻泥混合物。渠道边坡处藻类的滋生和泥污沉积严重影响了水体质量，水体中的藻类不但能导致水体腥臭和发绿发黑，大多数湖泊和水塘的臭味由藻类死亡以及水体缺氧产生的硫化氢、硫、氨等物质引起，死亡的藻体沉积在边坡上严重影响了水体质量，更严重的是可以产生藻毒素等有害物质，对沿线水厂的处理工艺造成冲击，增加供水成本。因此清理边坡上的藻泥混合物，提高水体输送质量，减轻水厂处理难度，成为亟需解决的技术问题，具有重要的生态和环境意义。

目前，国内外边坡藻泥清除技术中，为避免对水质产生二次污染问题，常采用物理清除方法，主要包括手工清理、机械摩擦式清理等方法。采用人工清理，不仅劳动强度大，效率低下，还会使大量污物扩散入水中，造成二次污染，且不能完全清除掉被深水淹埋位于视觉盲区中的藻泥附着物。机械摩擦式清理方式应用广泛，效果明显，它可直接清除水体中的部分藻泥附着物。但是现有的机械清除装置存在设备构造复杂，一方面，清除装置在作业时，还存在水下机械传动所导致的密封问题，易产生二次污染；另一方面，存在对于滋生的藻类不能根除、作业区效率低等缺点。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作灵活、适应不同边坡工况、且对水体不存在二次污染的用于生态清除渠道边坡藻泥混合物的机械臂装置，将该机械臂固定在汽车底盘或作业船上，可实现对渠道边坡藻泥混合物进行生态清除。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：用于生态清除渠道边坡藻泥混合物的机械臂装置，包括底座、回转驱动机构、立柱、主臂、多级伸缩臂、连接臂和空化射流清洗小车；

回转驱动机构设置在底座上，立柱下端固定设在回转驱动机构上，主臂后端与立柱上端铰接，主臂与回转驱动结构之间设置有位于立柱前侧的主臂变幅液压缸，主臂前端与多级伸缩臂后端铰接，主臂底部和多级伸缩臂的最后一节底部之间设置有伸缩臂变幅液压缸，多级伸缩臂的前端通过弹性预紧机构与连接臂的上端连接，连接臂的下端与空化射流清洗小车的顶部铰接。

多级伸缩臂包括基础臂、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三伸缩臂、第一伸缩液压缸、第二伸缩液压缸和第三伸缩液压缸；

第一伸缩臂滑动连接在基础臂内部，第二伸缩臂动连接在第一伸缩臂内部，第三伸缩臂动连接在第二伸缩臂内部，基础臂的前端设有固定支架，第一伸缩臂的前端设有第一推拉支架，第二伸缩臂的前端设有第二推拉支架，第三伸缩臂的前端设有第三推拉支架，第一伸缩液压缸的缸体前端和后端分别铰接在固定支架和主臂的后端顶部，第一伸缩液压缸的伸缩杆前端与第一推拉支架上部铰接；第二伸缩液压缸的缸体前端和后端分别铰接在第一推拉支架和固定支架顶部，第二伸缩液压缸的伸缩杆前端与第二推拉支架上部铰接；第三伸缩液压缸的缸体前端和后端分别铰接在第二推拉支架和第一推拉支架顶部，第三伸缩液压缸的伸缩杆前端与第三推拉支架上部铰接。

弹性预紧机构包括导向轴、压缩弹簧、轴套、下支杆和u型板，导向轴后端铰接在第三推拉支架前侧上部，u型板开口朝下，u型板的左侧和右侧分别固定连接在连接臂上端的左侧和右侧，导向轴后端固定设置有挡板，导向轴前端螺纹连接有限位调节螺母，压缩弹簧和轴套均套设在导向轴上，轴套左右两侧均固定设有一根销轴，两根销轴转动连接在u型板的左右两侧，压缩弹簧前端和后端分别与轴套后端和挡板顶压配合，下支杆的前端与连接臂上部后侧固定连接，下支杆的后端与第三推拉支架下端铰接。

空化射流清洗小车包括底部敞口的壳体，壳体内设置有射流管，射流管上安装有朝下喷射的喷头，壳体的下部四角处均安装有一个万向轮，壳体顶部设置有吸污口和高压水接口，高压水接口与射流管连接，壳体的下侧边四周安装有棕毛裙带，使壳体内部形成一个相对密封的空间。

基础臂的下方转动设置有吸污胶管卷盘，吸污胶管卷盘上缠绕有吸污胶管，吸污胶管的一端由后向前依次由空心的基础臂、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三伸缩臂伸出后向下与空化射流清洗小车的吸污口连接，吸污胶管的另一端连接有吸污泵。

基础臂后侧底部设置有高压胶管卷盘，高压胶管卷盘上缠绕有高压胶管，高压胶管的一端与空化射流清洗小车顶部的高压水接口连接，高压胶管另一端连接有高压水泵。

回转驱动机构采用高强度的精制螺栓连接于底座上，回转驱动机构为“三合一”液压马达驱动机构，回转驱动机构由低速大扭矩液压马达直接驱动涡轮涡杆齿轮传动装置，使立柱、主臂、伸缩臂、连接臂及空化射流清洗小车实现360度回转。

采用上述技术方案，本实用新型中的底座可固定在载重汽车的底盘或作业船上，载重汽车在渠道左右两侧路面上沿渠道行进，作业船在渠道内水面上行进，本实用新型能够实现多级伸缩臂伸缩、变幅、回转等动作，以使空化射流清洗小车满足不同渠道边坡作业工况的要求。

本实用新型的机械臂装置操作灵活、且对水体不存在二次污染，对清除渠道边坡藻泥混合物具有良好的效果，清除过程环保，符合生态清除藻泥混合物的要求，对保证渠道水体质量和输水安全具有重大意义。

弹性预紧机构的压缩弹簧始终顶压轴套，压力通过u型板驱动连接臂下端以下支杆后端与第三推拉支架的铰接点为支点向后转动，由于空化射流清洗小车底部的四个万向轮与边坡滚动连接，这样能够保证空化射流清洗小车以一定的预压紧力紧贴在渠道边坡上，并对载重汽车走偏和渠道边坡坡度变化具有一定的纠错能力；限位调节螺母与u型板的顶部顶压接触时，对连接臂的下部向后转动起机械限位作用，多级伸缩臂和连接臂等效为刚性连接，此时，空化射流清洗小车有脱离渠道边坡作业面的风险。空化射流清洗小车通过水下空化射流清洗工艺实现对渠道边坡藻泥混合物的生态清除；本实用新型中用于驱动个液压缸及回转驱动机构的液压传动与控制系统的液压油源来自于液压泵，液压泵连接于汽车底盘或作业船发动机动力输出端口（pto），通过多路阀实现对液压马达、液压缸等的执行机构的控制，液压传动与控制系统通过液压马达、液压缸等执行机构实现多级伸缩臂的伸缩、变幅、回转等动作，以满足不同作业范围的要求。

另外，可在基础臂的前端部布置一个高清晰摄像头，实现对空化射流清洗小车作业状况的监视。

附图说明

图1为本实用新型在作业状态轴测示意图；

图2为本实用新型在作业状态下的主视图；

图3为弹性预紧机构的主视图；

图4为图3的俯视图。

具体实施方式

如图1-图4所示，本实用新型的用于生态清除渠道边坡藻泥混合物的机械臂装置，包括底座1、回转驱动机构2、立柱3、主臂4、多级伸缩臂、连接臂5和空化射流清洗小车6；

回转驱动机构2设置在底座1上，立柱3下端固定设在回转驱动机构2上，主臂4后端与立柱3上端铰接，主臂4与回转驱动结构之间设置有位于立柱3前侧的主臂变幅液压缸7，主臂4前端与多级伸缩臂后端铰接，主臂4底部和多级伸缩臂的最后一节底部之间设置有伸缩臂变幅液压缸8，多级伸缩臂的前端通过弹性预紧机构9与连接臂5的上端连接，连接臂5的下端与空化射流清洗小车6的顶部铰接。

多级伸缩臂包括基础臂10、第一伸缩臂11、第二伸缩臂12、第三伸缩臂13、第一伸缩液压缸14、第二伸缩液压缸15和第三伸缩液压缸16；

第一伸缩臂11滑动连接在基础臂10内部，第二伸缩臂12动连接在第一伸缩臂11内部，第三伸缩臂13动连接在第二伸缩臂12内部，基础臂10的前端设有固定支架17，第一伸缩臂11的前端设有第一推拉支架18，第二伸缩臂12的前端设有第二推拉支架19，第三伸缩臂13的前端设有第三推拉支架20，第一伸缩液压缸14的缸体前端和后端分别铰接在固定支架17和主臂4的后端顶部，第一伸缩液压缸14的伸缩杆前端与第一推拉支架18上部铰接；第二伸缩液压缸15的缸体前端和后端分别铰接在第一推拉支架18和固定支架17顶部，第二伸缩液压缸15的伸缩杆前端与第二推拉支架19上部铰接；第三伸缩液压缸16的缸体前端和后端分别铰接在第二推拉支架19和第一推拉支架18顶部，第三伸缩液压缸16的伸缩杆前端与第三推拉支架20上部铰接。

弹性预紧机构9包括导向轴21、压缩弹簧22、轴套27、下支杆23和u型板24，导向轴21后端铰接在第三推拉支架20前侧上部，u型板24开口朝下，u型板24的左侧和右侧分别固定连接在连接臂5上端的左侧和右侧，导向轴21后端固定设置有挡板25，导向轴21前端螺纹连接有限位调节螺母32，压缩弹簧22和轴套27均套设在导向轴21上，轴套27左右两侧均固定设有一根销轴26，两根销轴26转动连接在u型板24的左右两侧，压缩弹簧22前端和后端分别与轴套27后端和挡板25顶压配合，下支杆23的前端与连接臂5上部后侧固定连接，下支杆23的后端与第三推拉支架20下端铰接。

空化射流清洗小车6包括底部敞口的壳体，壳体内设置有射流管，射流管上安装有朝下喷射的喷头，壳体的下部四角处均安装有一个万向轮28，壳体顶部设置有吸污口和高压水接口，高压水接口与射流管连接，壳体的下侧边四周安装有棕毛裙带，使壳体内部形成一个相对密封的空间。

基础臂10的下方转动设置有吸污胶管卷盘29，吸污胶管卷盘29上缠绕有吸污胶管，吸污胶管的一端由后向前依次由空心的基础臂10、第一伸缩臂11、第二伸缩臂12、第三伸缩臂13伸出后向下与空化射流清洗小车6的吸污口连接，吸污胶管的另一端连接有吸污泵。

基础臂10后侧底部设置有高压胶管卷盘30，高压胶管卷盘30上缠绕有高压胶管，高压胶管的一端与空化射流清洗小车6顶部的高压水接口连接，高压胶管另一端连接有高压水泵。

回转驱动机构2采用高强度的精制螺栓连接于底座1上，回转驱动机构2为“三合一”液压马达驱动机构，回转驱动机构2由低速大扭矩液压马达直接驱动涡轮涡杆齿轮传动装置，使立柱3、主臂4、伸缩臂、连接臂5及空化射流清洗小车6实现360°回转。

本实用新型中的底座1可固定在载重汽车的底盘或作业船上，本实施例采用载重汽车在渠道左右两侧路面上沿渠道行进，作业船在渠道内水面上行进，本实用新型能够实现多级伸缩臂伸缩、变幅、回转等动作，以使空化射流清洗小车6满足不同渠道边坡31作业工况的要求。

本实用新型的机械臂装置操作灵活、且对水体不存在二次污染，对清除渠道边坡31藻泥混合物具有良好的效果，清除过程环保，符合生态清除藻泥混合物的要求，对保证渠道水体质量和输水安全具有重大意义。

弹性预紧机构9的压缩弹簧22始终顶压轴套27，压力通过u型板24驱动连接臂5以下支杆23后端与第三推拉支架20的铰接点为支点向后转动，由于空化射流清洗小车6底部的四个万向轮28与边坡滚动连接，这样能够保证空化射流清洗小车6以一定的预压紧力紧贴在渠道边坡31上，并对载重汽车走偏和渠道边坡31坡度变化具有一定的纠错能力；限位调节螺母32与u型板24的顶部顶压接触时，对连接臂5的下部向后转动起机械限位作用，多级伸缩臂和连接臂5等效为刚性连接，此时，空化射流清洗小车有脱离渠道边坡31作业面的风险。空化射流清洗小车6通过水下空化射流清洗工艺实现对渠道边坡31藻泥混合物的生态清除；本实用新型中用于驱动个液压缸及回转驱动机构2的液压传动与控制系统的液压油源来自于液压泵，液压泵连接于汽车底盘或作业船发动机动力输出端口（pto），通过多路阀实现对液压马达、液压缸等的执行机构的控制，液压传动与控制系统通过液压马达、液压缸等执行机构实现多级伸缩臂的伸缩、变幅、回转等动作，以满足不同作业范围的要求。

另外，可在基础臂10的前端部布置一个高清晰摄像头，实现对空化射流清洗小车6作业状况的监视。

本实用新型中涉及的液压传动与控制系统为现有常规技术，具体结构及原理不再赘述。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。