热水辅助合金钻管破冰设备的制作方法

本发明涉及破冰捕鱼机械技术领域，具体涉及一种热水辅助合金钻管破冰设备。

背景技术：

破冰捕鱼是在温度极低的地区产生的活动，人们为了捕鱼会在冰层上慢慢凿除冰块，利用网兜捕鱼或者垂钓，比如我国的查干湖地区每年都会有大量的渔民进行破冰捕鱼，但是捕鱼之前的破冰作业是最为辛苦的，目前的破冰作业大多是采用破冰铲或者冰辊进行人工作业，采用机械破冰时，会利用电动推杆带动装置进行上下运动，从而方便破冰锯片或者破冰螺钉进行作业，其中电动推杆的原理是，电动机经齿轮减速后，带动一对丝杆螺母，把电机的旋转运动变成直线运动，利用电动机正反转完成推杆动作，是目前应用比较广泛的设备之一。

但是现有的破冰装置大多会因为冰面平滑在破冰时发生偏移，效率低下，有时候甚至会影响破冰捕鱼的捕获量，我国专利：

200710020899.3，破冰捕鱼的方法及捕鱼剂；

201310471695.7，一种曲柄连杆冲击式破冰装置；

201310623623.x，仿形自振破冰除雪机构；

201410672746.7，立轴旋切式破冰除雪装置；

201510176597.x，便携式破冰装置；

201510465533.1，破冰雪碎冰雪吹雪组合式除冰雪装置；

上述等等这些公开技术都没能特别有效地提高破冰能力，因此，迫切需要一种更好的破冰装置来解决这些问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供热水辅助合金钻管破冰设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

热水辅助合金钻管破冰设备，包括冰层固定装置、预热装置和破冰装置以及四螺杆升降组件，所述的冰层固定装置包括底座基板和支撑脚柱，支撑脚柱底部有固定脚座，底座基板固定连接在支撑脚柱的上端面；底座基板上有钻管套孔和热水管穿孔以及固定安装有控制执行器，所述的钻管套孔周边有轴瓦固定螺孔，轴瓦固定螺孔外围布置有座板螺孔；钻管套孔上配合有轴瓦定位外圆，轴瓦固定螺钉依次穿越轴瓦固定孔后与轴瓦固定螺孔紧固配合，将对开轴瓦固定在底座基板的上平面；

作为改进：

所述的破冰装置包括：钻孔电机、破冰钻管、破冰钻头、两只前支柱和两只后支柱以及所述的四螺杆升降组件；前支柱底部有四只前柱通孔，后支柱底部有四只后柱通孔，紧固螺钉分别依次穿越前柱通孔和后柱通孔后与所述的座板螺孔之间螺纹紧固配合，两只前支柱和两只后支柱共同支撑着所述的四螺杆升降组件；

升降器基板中心位置设置有基板通孔，基板通孔四周上电机固定螺孔；所述的钻孔电机上有电机法兰，电机法兰固定设置在升降器基板的上平面，钻孔电机输出轴与破冰钻管上端之间由壬连接固定，破冰钻管穿越所述的基板通孔和轴瓦定心内孔；

所述的对开轴瓦采用铜铅合金粉末材料，所述的破冰钻管外圆壁上有一层耐低温耐腐蚀合金钢。

作为进一步改进：所述的预热装置包括喷嘴头、热水出管、热水泵、热水进管、热水箱、加热电板、进水管和进水端盖，所述的热水箱固定安装在底座基板的上平面，热水箱底部有热水出口，热水出口位于所述的热水管穿孔正上方；且所述的热水箱的上端面设有进水管；所述的进水管的上端面设有进水端盖；所述的加热电板固定设置在热水箱的内壁面上；所述的热水泵固定安装在底座基板的下端面；

所述的热水进管一端穿越所述的热水管穿孔后与所述的热水出口密闭连接；热水进管另一端与热水泵进口密闭连接；热水泵出口密闭连接着所述的热水出管一端头，热水出管另一端头密闭连接着所述的喷嘴头。

作为进一步改进：所述的四螺杆升降组件包括，升降器基板四周有升降器后板和升降器前板以及升降两侧板；升降电机用电机螺钉固定在所述的升降器基板下表曲中心线左半段上，所述的升降电机上固定有电机链轮；所述的升降器基板下表面的中心线右半段上有手摇转轴用两个摇杆座分别用水平螺钉固定着，所述的手摇转轴上固定有摇杆链轮；两根水平横轴用两个水平脚座分别用所述的水平螺钉对称布置固定在所述的升降器基板下表面的两侧，所述的水平横轴上有水平电链轮通过电机链条与所述的电机链轮传动连接；所述的水平横轴上有水平手链轮通过摇杆链条与所述的摇杆链轮传动连接；每根水平横轴两端都有水平齿轮段过盈配合着水平伞齿轮；

两侧的升降两侧板各有两根升降前轴和升降后轴，升降前轴和升降后轴均用两个升降脚座定位，升降螺钉穿越升降脚座上的固定孔后与升降两侧板螺钉配合，将升降脚座固定在升降两侧板上；

每只所述的前支柱上有上下贯穿的左螺纹孔，每只所述的后支柱上有上下贯穿的右螺纹孔；每根所述的升降前轴上端都有前轴配齿段过盈配合着升降伞齿轮与所述的水平伞齿轮成90度夹角相啮合，每根所述的升降前轴下半段是左外螺纹杆与所述的左螺纹孔相配合；每根所述的升降后轴上端也有后轴配齿段过盈配合着所述的升降伞齿轮，升降伞齿轮与所述的水平伞齿轮成90度夹角相啮合，每根所述的升降后轴下半段是右外螺纹杆与所述的右螺纹孔相配合。

作为进一步改进：所述的铜铅合金粉末材料的化学成分按质量百分比计为：pb：20-26％，sn：1-2％，zn：0-1％和cu：70.5-79％，其它杂质含量总和不超过0.5％。

作为进一步改进：所述的耐低温耐腐蚀合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：c：0.2-0.4％、si：0.2-0.4％、mn：0.2-0.4％、cr：3.3-2.5％、ti：0.7-0.9％、al：1.2-1.4％、co：4.6-4.8％、nb：0.006-0.009％、w：0.04-0.07％、ni：21.0-22.5％、v：0.07-0.09％、p≤0.030％、s≤0.030％、余量为铁。

本发明的有益效果：

（一）、钻孔电机驱动破冰钻管和破冰钻头，结合预热装置中的调整喷嘴头垂直方向的倾斜角度为35-40°设置，加快了破冰速度，有效地提高破冰能力。

（二）、四只升降伞齿轮分别与四只水平伞齿轮之间均成90度夹角相啮合；升降前轴下半段是左外螺纹杆结合升降后轴下半段是右外螺纹杆，使得摇杆链条或电机链条单方向旋转，就能驱动四只水平伞齿轮同步带动四只升降伞齿轮旋转，实现升降器基板平稳上下移动。

（三）、破冰钻管与底座基板之间采用对开轴瓦定位，解决了破冰钻管与破冰钻头之间紧固为整体结构的装配问题，使得破冰钻管与破冰钻头之间具有高强度的整体结构。

（四）、对开轴瓦采用铜铅合金粉末材料，破冰钻管外圆壁上有一层耐低温耐腐蚀合金钢，两者接触摩擦系数小，又耐低温抗冻。

附图说明

图1是本发明的局部剖面示意图。

图2为图1中的前部视图，图中破冰钻管51及破冰钻头55处于工作状态。

图3为图2中的四螺杆升降组件局部剖面图。

图4为图3中的a-a剖面图。

图5为图3中的b-b剖视图。

图6为图1中的对开轴瓦73俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-6，

热水辅助合金钻管破冰设备，包括冰层固定装置、预热装置和破冰装置以及四螺杆升降组件，所述的冰层固定装置包括底座基板10和支撑脚柱16，底座基板10固定连接在支撑脚柱16的上端面；底座基板10上有钻管套孔17和热水管穿孔59以及固定安装有控制执行器37，操作控制键35固定安装在控制执行器37的上端面；

所述的钻管套孔17周边有六个轴瓦固定螺孔15，轴瓦固定螺孔15外围布置有四组座板螺孔34；钻管套孔17上配合有轴瓦定位外圆78，六只轴瓦固定螺钉依次穿越轴瓦固定孔76后与轴瓦固定螺孔15紧固配合，将对开轴瓦73固定在底座基板10的上平面；

所述的预热装置包括喷嘴头56、热水出管57、热水泵58、热水进管52、热水箱30、加热电板31、进水管32和进水端盖33，所述的热水箱30固定安装在底座基板10的上平面，热水箱30底部有热水出口23，热水出口23位于所述的热水管穿孔59正上方；且所述的热水箱30的上端面设有进水管32；所述的进水管32的上端面设有进水端盖33，具有密封保温的功能；所述的加热电板31固定设置在热水箱30的内壁面上，具有通电加热的功能；所述的热水泵58固定安装在底座基板10的下端面；

作为改进：

所述的破冰装置包括：钻孔电机50、破冰钻管51、破冰钻头55、两只前支柱14和两只后支柱18以及所述的四螺杆升降组件；前支柱14底部有四只前柱通孔72，后支柱18底部有四只后柱通孔79，紧固螺钉36分别依次穿越前柱通孔72和后柱通孔79后与所述的座板螺孔34之间螺纹紧固配合，两只前支柱14和两只后支柱18共同支撑着所述的四螺杆升降组件；

升降器基板90中心位置设置有基板通孔22，基板通孔22四周设置有上电机固定螺孔26；所述的钻孔电机50上有电机法兰53，电机法兰53固定设置在升降器基板90的上平面，钻孔电机50输出轴与破冰钻管51上端之间由壬连接固定，破冰钻管51穿越所述的基板通孔22和轴瓦定心内孔71；

所述的支撑脚柱16底部有固定脚座11，固定钢钉13穿越固定脚座11上的通孔后嵌入到待破冰层38之中；具有防止破冰时产生滑动的功能；

所述的热水进管52一端穿越所述的热水管穿孔59后与所述的热水出口23密闭连接；热水进管52另一端与热水泵58进口密闭连接；热水泵58出口密闭连接着所述的热水出管57一端头，热水出管57另一端头密闭连接着所述的喷嘴头56，热水泵58驱使喷嘴头56具有产生水压的功能；

所述的对开轴瓦73采用铜铅合金粉末材料，所述的破冰钻管51外圆壁上有一层0.5至0.7毫米厚的耐低温耐腐蚀合金钢。

作为进一步改进：所述的铜铅合金粉末的化学成分按质量百分比计为：pb：20-26％，sn：1-2％，zn：0-1％和cu：70.5-79％，其它杂质含量总和不超过0.5％。

作为进一步改进：所述的耐低温耐腐蚀合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：c：0.2-0.4％、si：0.2-0.4％、mn：0.2-0.4％、cr：3.3-2.5％、ti：0.7-0.9％、al：1.2-1.4％、co：4.6-4.8％、nb：0.006-0.009％、w：0.04-0.07％、ni：21.0-22.5％、v：0.07-0.09％、p≤0.030％、s≤0.030％、余量为铁。

作为进一步改进：所述的四螺杆升降组件包括，升降器基板90四周有升降器后板98和升降器前板91以及升降两侧板92；升降电机80用电机螺钉89固定在所述的升降器基板90下表曲中心线左半段上，所述的升降电机80上固定有电机链轮85；所述的升降器基板90下表面的中心线右半段上有手摇转轴70用两个摇杆座61分别用水平螺钉69固定着，所述的手摇转轴70上固定有摇杆链轮75；两根水平横轴40用两个水平脚座60分别用所述的水平螺钉69对称布置固定在所述的升降器基板90下表面的两侧，所述的水平横轴40上有水平电链轮48通过电机链条84与所述的电机链轮85传动连接；所述的水平横轴40上有水平手链轮47通过摇杆链条74与所述的摇杆链轮75传动连接；每根水平横轴40两端都有水平齿轮段44过盈配合着水平伞齿轮42；

两侧的升降两侧板92各有两根升降前轴20和升降后轴28，升降前轴20和升降后轴28均用两个升降脚座25定位，升降螺钉39穿越升降脚座25上的固定孔后与升降两侧板92螺钉配合，将升降脚座25固定在升降两侧板92上；

每只所述的前支柱14上有上下贯穿的左螺纹孔12，每只所述的后支柱18上有上下贯穿的右螺纹孔19；每根所述的升降前轴20上端都有前轴配齿段86过盈配合着升降伞齿轮24与所述的水平伞齿轮42成90度夹角相啮合，每根所述的升降前轴20下半段是左外螺纹杆21与所述的左螺纹孔12相配合；每根所述的升降后轴28上端也有后轴配齿段82过盈配合着所述的升降伞齿轮24，升降伞齿轮24与所述的水平伞齿轮42成90度夹角相啮合，每根所述的升降后轴28下半段是右外螺纹杆29与所述的右螺纹孔19相配合。

作为更进一步改进：所述的升降脚座25与所述的升降前轴20和升降后轴28之间都有升降衬套27，升降衬套27外圆与升降脚座25过盈配合，升降衬套27内圆与升降前轴20和升降后轴28之间都是间隙配合。

作为更进一步改进：所述的水平脚座60与所述的水平横轴40之间有水平衬套64，水平衬套64外圆与水平脚座60过盈配合，水平衬套64内圆与水平横轴40间隙配合。

作为更进一步改进：所述的摇杆座61与所述的手摇转轴70之间有摇杆衬套67，摇杆衬套67外圆与摇杆座61过盈配合，摇杆衬套67内圆与手摇转轴70间隙配合。

实施例中，破冰钻管51与破冰钻头55之间紧固为整体结构；

所述的升降电机80有接线控制盒88对着位于升降器后板98上的后面操作孔87。手摇转轴70有摇杆内方槽77对着位于升降器前板91上的前面操作孔97。

升降器基板90厚度为12毫米，升降器后板98厚度为12毫米，升降器前板91厚度为12毫米。四只升降伞齿轮24均采用齿数19的锥面齿轮；四只水平伞齿轮42均采用齿数20的锥面齿轮。升降伞齿轮24的齿数19与水平伞齿轮42的齿数20不相等设计，可提高各齿面交替均匀啮合。

本发明的组装过程：

一、底座基板10上的附着件固定：

（一）、将热水箱30底部的热水出口23位于所述的热水管穿孔59正上方，将热水箱30固定安装在底座基板10上平面；将操作控制键35安置在控制执行器37上方，将控制执行器37固定安装在底座基板10上平面；

（二）、将热水泵58固定在底座基板10下平面上，将热水进管52一端穿越所述的热水管穿孔59后与所述的热水出口23密闭连接；将热水进管52另一端与热水泵58进口密闭连接；预先将喷嘴头56密闭连接在热水出管57一端头，热水出管57另一端头密闭连接在热水泵58出口；

二、四螺杆升降组件内部组装

（一）、手摇转轴70固定

预先将手摇转轴70穿越其中一个摇杆座61上的摇杆衬套67内孔，再将摇杆链轮75固定在手摇转轴70，使得第一个摇杆座61位于摇杆内方槽77与摇杆链轮75之间，最后将其中另一个摇杆座61上的摇杆衬套67内孔也套在手摇转轴70上，水平螺钉69依次分别穿越两个摇杆座61上的固定通孔后，将两个摇杆座61固定在升降器基板90下表面的中心线右半段上；

（二）、升降电机80固定

预先将电机链轮85固定在升降电机80输出轴上，电机螺钉89依次分别穿越升降电机80上的固定通孔后，将升降电机80固定在升降器基板90下表面的中心线左半段上；

（三）、水平横轴40固定

分别将一个水平手链轮47和一个水平电链轮48预先固定在其中一根水平横轴40上，再将两个水平脚座60上的水平衬套64内孔套在一根水平横轴40两侧，最后将两只水平伞齿轮42内孔固定在一根水平横轴40两端的水平齿轮段44上；另选水平螺钉69穿越两个水平脚座60上的固定孔后，将两个水平脚座60固定在升降器基板90下表面的前侧；

同理，分别将另一个水平手链轮47和另一个水平电链轮48预先固定在其中另一根水平横轴40上，再将另外两个水平脚座60上的水平衬套64内孔套在另一根水平横轴40两侧，最后将另外两只水平伞齿轮42内孔固定在另一根水平横轴40两端的水平齿轮段44上；再另选水平螺钉69穿越另外两个水平脚座60上的固定孔后，将另外两个水平脚座60固定在升降器基板90下表面的后侧；

（四）、升降前轴20固定

分别将两个升降脚座25上的升降衬套27内孔套在其中一根升降前轴20上，选用升降螺钉39穿越两个升降脚座25上的固定孔后，将两个升降脚座25固定在升降器后板98里表面的前侧；一个升降伞齿轮24内孔固定在升降前轴20上端的前轴配齿段86上；一个升降伞齿轮24与一个水平伞齿轮42成90度夹角相啮合；

同理，分别将另两个升降脚座25上的升降衬套27内孔套在其中另一根升降前轴20上，另选用升降螺钉39穿越另两个升降脚座25上的固定孔后，将另两个升降脚座25固定在升降器前板91里表面的前侧；另一个升降伞齿轮24内孔固定在另一根升降前轴20上端的前轴配齿段86上；另一个升降伞齿轮24与另一个水平伞齿轮42成90度夹角相啮合；

（五）、升降后轴28固定

分别将两个升降脚座25上的升降衬套27内孔套在其中一根升降后轴28上，选用升降螺钉39穿越两个升降脚座25上的固定孔后，将两个升降脚座25固定在升降器后板98里表面的后侧；一个升降伞齿轮24内孔固定在一根升降后轴28上端的后轴配齿段82上；一个升降伞齿轮24与一个水平伞齿轮42成90度夹角相啮合；

同理，分别将另两个升降脚座25上的升降衬套27内孔套在其中另一根升降后轴28上，另选用升降螺钉39穿越另两个升降脚座25上的固定孔后，将另两个升降脚座25固定在升降器前板91里表面的后侧；另一个升降伞齿轮24内孔固定在另一根升降后轴28上端的后轴配齿段82上；另一个升降伞齿轮24与另一个水平伞齿轮42成90度夹角相啮合；

（五）、摇杆链条74和电机链条84安装

调整前后两侧的水平横轴40上的水平手链轮47轴向位置，使得前后两侧的水平手链轮47与摇杆链轮75在一条直线上，将摇杆链条74上的活动扣拆开，摇杆链条74绕着前后两侧的水平手链轮47以及摇杆链轮75行走一圈，最后将摇杆链条74上的活动扣重新扣上；

同理，调整前后两侧的水平横轴40上的水平电链轮48轴向位置，使得前后两侧的水平电链轮48与电机链轮85在一条直线上，将电机链条84上的活动扣拆开，电机链条84绕着前后两侧的水平电链轮48以及电机链轮85行走一圈，最后将电机链条84上的活动扣重新扣上；

（六）、升降前轴20与前支柱14以及升降后轴28与后支柱18相配合

两根升降前轴20下半段的左外螺纹杆21分别与两只前支柱14上的左螺纹孔12相配合；

同理，两根升降后轴28下半段的右外螺纹杆29分别与两只后支柱18上的右螺纹孔19相配合；

（七）、前支柱14以及后支柱18与底座基板10固定

选用紧固螺钉36分别依次穿越前柱通孔72后，与座板螺孔34紧固配合将前支柱14固定在底座基板10上；

同理，另选用紧固螺钉36分别依次穿越后柱通孔79后，与座板螺孔34紧固配合将前支柱14固定在底座基板10上；

（八）、钻孔电机50固定

预先将钻孔电机50输出轴与2上端之间采用由壬结构连接固定，破冰钻管51自上而下依次穿越基板通孔22和钻管套孔17；电机法兰53搁置在升降器基板90上平面，钻机螺钉54穿越电机法兰53上的固定通孔后与上电机固定螺孔26紧固配合，将钻孔电机50固定升降器基板90上平面；

（九）、破冰钻管51定位

将对开构造的对开轴瓦73插入到破冰钻管51与钻管套孔17之间，六只轴瓦固定螺钉依次穿越轴瓦固定孔76后与轴瓦固定螺孔15紧固配合，将对开轴瓦73固定在底座基板10的上平面；使得轴瓦定位外圆78与钻管套孔17之间为过渡配合，轴瓦定心内孔71与破冰钻管51外圆之间为间隙配合。

组装完毕。

本发明的工作原理：

将本发明放置在选定位置后，依次选取固定钢钉13穿越固定脚座11上的通孔后，重锤敲打使之嵌入到待破冰层38之中，防止破冰时底座基板10整体产生滑动；

预先利用进水管32补充热水箱30中的水，通过加热电板31进行加热，然后利用进水端盖33将进水管32封口保温；在使用时，选择好破冰点之后，打开进水端盖33，然后打开热水泵58将热水箱30中的热水通过喷嘴头56喷射到破冰点，然后利用钻孔电机50带动破冰钻管51及破冰钻头55高速转动，再通过操作控制键35启动升降电机80，带动左外螺纹杆21和右外螺纹杆29向下运动，利用破冰钻管51及破冰钻头55进行破冰作业。

调整喷嘴头56垂直方向的倾斜角度为35-40°，在破冰之前，方便在破冰点进行喷射热水进行预孔；所述的进水端盖33和进水管32采用螺纹连接，具有方便拆卸的功能；所述的控制执行器37通过导线与操作控制键35串联在一起，具有保证钻孔电机50和加热电板31以及热水泵58的工作状态协调一致的功能。

当户外作业遇到电源紧缺不足时，也可借用摇杆手柄来驱动手摇转轴70带动摇杆链轮75，通过摇杆链条74同时驱动位于升降器基板90下表面两侧的两根水平横轴40作一个方向旋转。四只水平伞齿轮42与四只升降伞齿轮24成90度夹角同步相啮合，其中，位于前轴配齿段86上的两只升降伞齿轮24作顺时针旋转；位于后轴配齿段82上的两只升降伞齿轮24作逆时针旋转；

两根螺杆升降前轴20的左外螺纹杆21与左螺纹孔12相配合同步作顺时针旋转，同时，两根螺杆升降后轴28的右外螺纹杆29与右螺纹孔19相配合同步作逆时针旋转，实现升降器基板90对于整个底座基板10作同步提升或下降。

破冰成功后，钻孔电机50停止工作。升降电机80带动左外螺纹杆21和右外螺纹杆29向上运动，破冰钻头55提升到待破冰层38上表面的上方10至15厘米距离时，升降电机80停止工作。

然后用利用进水端盖33将进水管32封口保温，防止剩余热水冷却，以备下次破冰作业。

本发明上述突出的实质性特点直接带来如下显著的进步效果：

（一）、钻孔电机50驱动破冰钻管51和破冰钻头55，结合预热装置中的调整喷嘴头56垂直方向的倾斜角度为35-40°设置，加快了破冰速度，有效地提高破冰能力。

（二）、四只升降伞齿轮24分别与四只水平伞齿轮42之间均成90度夹角相啮合；升降前轴20下半段是左外螺纹杆21结合升降后轴28下半段是右外螺纹杆29，使得摇杆链条74或电机链条84单方向旋转，就能驱动四只水平伞齿轮42同步带动四只升降伞齿轮24旋转，实现升降器基板90平稳上下移动。

（三）、破冰钻管51与底座基板10之间采用对开轴瓦73定位，解决了破冰钻管51与破冰钻头55之间紧固为整体结构的装配问题，使得破冰钻管51与破冰钻头55之间具有高强度的整体结构。

（四）、对开轴瓦73采用铜铅合金粉末材料，破冰钻管51外圆壁上有一层耐低温耐腐蚀合金钢，两者接触摩擦系数小，又耐低温抗冻。

（五）、本发明整体组装过程分为九个步骤，条理有序，安全可靠。