本发明涉及碎冰设备技术领域，尤其涉及一种用于冰面清冰凌的设备及清冰方法。
背景技术：
水文测验系统(hydrometry)是收集和整理水文资料的各种技术工作的总称，通过水文测验能够取得各种水文要素的数据，从而通过数据分析和计算生成综合结论，并为水资源的评价和合理开发利用，以及为工程建设的规划、设计、施工、管理运行及防汛、抗旱提供有利依据。
冬季的河段在封冻前，在江面上会产生冰桥，而从上游流来的冰花和冰块被冰桥阻挡后，冰块之间相互挤压堆叠上溯，从而导致河段封冻。因此河段封冻之后江面遍布冰堆和碎冰，从而导致封冻后的江面崎岖不平，难于行走。为了提高冬季水文测验的自动化和现代化水平，提高劳动效率，节省人力物力和财力，封冻期冰上水文测验亟需机械作业，在此前提基础上，需先在江面上清理出一条冰上作业通道。
目前现有的清冰设备多数应用于市政清理道路冰雪，且现有的清冰设备过于笨重，不利于在复杂冰情的江面上作业，且破碎的冰凌不能被及时抛离，容易堵塞刀片，影响作业效率。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种于冰面清冰凌的设备及清冰方法，适用于冬季在河段冰面上破冰除障和清理道路，能够实现冰面上自动化高速清冰，作业效率高且易于操作。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于冰面清冰凌的设备，包括移动车、动力平台和碎冰滚刀，所述碎冰滚刀可转动的安装在所述动力平台的前端，用于在转动时对所述冰面进行破碎、并将破碎生成的冰凌向后抛离；所述动力平台可升降的安装在所述移动车的前端，用于带动所述碎冰滚刀升降。
优选的，所述动力平台通过升降机构安装在所述移动车的前端，所述升降机构用于带动所述动力平台升降。
优选的，所述升降机构包括液压支臂和连接支臂，所述液压支臂可伸缩的竖直连接在连接支臂和动力平台之间，所述连接支臂固定在所述移动车的前端。
优选的，所述液压支臂包括壳体和液压伸出杆，所述液压伸出杆可伸缩的套装在所述壳体内，所述壳体竖直的连接在所述连接支臂的一端，所述连接支臂的另一端固定在所述移动车的前端，所述液压伸出杆的伸出端连接在所述动力平台上。
优选的，所述升降机构的两侧分别设有从动机构，每组所述从动机构的两端分别与所述动力平台和所述移动车连接，且均用于在所述动力平台升降时调整所述动力平台的姿态。
优选的，所述从动机构包括吊臂和从动支臂，所述移动车的前端伸出有横臂，所述横臂的前端通过吊臂与动力平台的前端连接，所述横臂的后端通过从动支臂与动力平台的后端连接。
优选的，所述碎冰滚刀包括：
辊筒，水平安装在所述动力平台的前端，其轴心处安装有滚动轴；
驱动组件，安装在动力平台上，且与所述滚动轴的至少一端连接，用于驱动所述滚动轴转动，以带动所述辊筒旋转；
成螺旋排列的多个刀片，均匀分布在所述辊筒的表面。
优选的，所述驱动组件包括发动机和传动轴，所述传动轴的一端通过飞轮与所述发动机的输出轴连接，所述传动轴的另一端连接有传动齿轮，所述滚动轴的端部安装有从动齿轮，所述传动齿轮和从动齿轮之间通过链条连接。
优选的，所述动力平台的前端固定有防护罩，所述辊筒安装在所述防护罩的内部，所述防护罩的两侧分别通过辊筒轴承与所述滚动轴的两端连接。
本发明还提供了一种用于冰面清冰凌的清冰方法，包括以下步骤：
通过移动车将碎冰滚刀移动至待破碎的冰面上；
启动所述碎冰滚刀，以使所述碎冰滚刀保持在转动状态；
通过动力平台带动所述碎冰滚刀竖直下降并接触所述冰面，以使所述碎冰滚刀在下降时通过转动对所述冰面进行竖向逐层破碎，并将破碎生成的冰凌向后抛离；
驱动所述移动车移动，以带动所述碎冰滚刀水平移动；
碎冰完成后，通过所述动力平台带动所述碎冰滚刀竖直上升并离开所述冰面即可。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
本发明的用于冰面清冰凌的设备包括移动车、动力平台和碎冰滚刀，碎冰滚刀可转动的安装在动力平台的前端，用于在转动时对冰面进行破碎、并将破碎生成的冰凌向后抛离，动力平台可升降的安装在移动车的前端，用于带动碎冰滚刀升降。该设备利用动力平台带动碎冰滚刀竖直升降，从而驱动碎冰滚刀从上往下切入冰面，以对冰面的冰层进行竖向逐层破冰，并利用移动车带动碎冰滚刀水平移动，从而实现水平逐层碎冰，直至把所有障碍冰块全部打碎抛离，该设备适用于冬季在河段冰面上破冰除障和清理道路，能够实现冰面上自动化高速清冰，作业效率高且易于操作。
该设备的碎冰滚刀的驱动组件与移动车的驱动组件相分离。碎冰滚刀采用优质的钢材，具有低温性能好、韧性好、耐磨等优点，并通过动力平台与移动车采用同轴快速连接结构，单人即可快速完成设备组装；操作人员在移动车的驾驶室内即可完成整机的全部操作，大大地提高了作业效率。故而该设备的结构简单，制作和安装简单易操作，成本低，不仅能够非常好的破碎冰块，而且能及时将冰块抛离清理，安全可靠。
附图说明
图1为本发明实施例的用于冰面清冰凌的设备在除冰时的结构图；
图2为本发明实施例的用于冰面清冰凌的设备在待机时的结构图；
图3为本发明实施例的用于冰面清冰凌的设备的俯视图。
其中，1、横臂；2、液压支臂；3、吊臂；4、发动机；5、从动齿轮；6、防护罩；7、辊筒轴承；8、刀片；9、辊筒；10、传动齿轮；11、链条；12、动力平台；13、从动支臂；14、移动车；15、连接支臂；16、冰面；17、飞轮；18、传动轴；19、离合器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1～图3所示，本实施例提供的用于冰面清冰凌的设备结构简单，制作和安装简单易操作，成本低，适用于冬季在河段冰面上破冰除障和清理道路，能够实现冰面上自动化高速清冰，作业效率高且易于操作，不仅能够非常好的破碎冰块16，而且能及时将冰块16抛离清理，安全可靠。
具体的，该设备包括移动车14、动力平台12和碎冰滚刀，碎冰滚刀可转动的安装在动力平台12的前端，用于在转动时对冰面进行破碎、并将破碎生成的冰凌向后抛离，动力平台12可升降的安装在移动车14的前端，用于带动碎冰滚刀升降。该设备利用动力平台12带动碎冰滚刀竖直升降，从而驱动碎冰滚刀从上往下切入冰面上的冰块16，以对冰块16进行竖向逐层破冰，并利用移动车14带动碎冰滚刀水平移动，从而实现水平逐层碎冰，直至把所有障碍冰块16全部打碎抛离。
本实施例中，该设备的移动车14为小型农用四轮车，四轮车选用功率40马力以上的四驱车，发动机4选用功率12马力以上，以保证设备的水平行进动力充足。碎冰滚刀通过动力平台12安装在四轮车的前部，通过单独设置的驱动组件对碎冰滚刀实现动力输出，以带动碎冰滚刀高速旋转，从而利用碎冰滚刀上的刀片8将江面、河面在冬季结冰形成的冰堆和冰块16充分打碎并向后抛离出去，进而在冰面上打出平整的车道，以便于车辆与人的通行，该设备可用于水文观测、交通运输、以及渔业生产领域当中，设备结构简单、易于组装，且自重较轻，有利于在江面或河面进行作业。
本实施例的设备在碎冰状态如图1所示，在待机状态(非工作状态)时如图2所示，利用该设备碎冰的过程中，由于移动车14和动力平台12能分别驱动碎冰滚刀作水平和竖直移动，故而碎冰滚刀在接触冰面后通过滚动粉碎冰层，且既可以分别作竖直逐层碎冰作业和水平逐层碎冰作业，也可以将竖直作业和水平作业同步进行，从而提高碎冰效率，并且随着碎冰滚刀的滚动，冰层粉碎后形成的冰凌被自动向后抛出，并被抛洒到移动平台和冰面之间的空间内，动力平台12能够起到防护作用，防止碎冰凌被甩到设备上造成设备损伤。
为了保证动力平台12的可靠升降，本实施例的动力平台12通过升降机构安装在移动车14的前端，升降机构用于带动动力平台12升降。优选的，升降机构包括液压支臂2和连接支臂15，液压支臂2可伸缩的竖直连接在连接支臂15和动力平台12之间，连接支臂15固定在移动车14的前端；其中，在车体的前端向前伸出有横臂1，连接支臂15被设置为直角形状，其竖直段固定在横臂1上，水平段与液压支臂2连接，从而保证液压支臂2在液压作用下伸缩时能够保证竖直伸缩的状态。
为了保证液压支臂2具有可靠导向的伸缩结构，优选液压支臂2包括壳体和液压伸出杆，液压伸出杆可伸缩的套装在壳体内，壳体竖直的连接在连接支臂15的一端，连接支臂15的另一端固定在移动车14的前端，液压伸出杆的伸出端连接在动力平台12上。本实施例的液压支臂2带动移动平台竖直升降时，除了能够调整碎冰滚刀的竖直位置外，还可以调节移动平台的面板与冰面的距离，以便于在移动平台与冰面之间留出能够将碎冰凌抛出的空间。
本实施例采用液压驱动结构以驱动动力平台12的升降，也可以采用其他驱动结构，例如将液压支臂2替换为气压伸缩支臂亦可。
本实施例中，如图3所示，在升降机构的两侧分别设有从动机构，每组从动机构的两端分别与动力平台12和移动车14连接，且均用于在动力平台12升降时调整动力平台12的姿态，在升降机构驱动动力平台12升降时，从动机构将动力平台12与移动车14之间构成连杆结构，从而保证动力平台12升降时时刻保持水平状态，进而确保碎冰滚刀与冰面平行，确保碎冰精度高。具体的，从动机构包括吊臂3和从动支臂13，移动车14的前端伸出的横臂1上向前倾斜的伸出有连接臂，横臂1前端的连接臂通过吊臂3与动力平台12的前端连接，横臂1的后端通过从动支臂13与动力平台12的后端连接，从而在横臂1、吊臂3、动力平台12和从动支臂13之间构成可枢转的连杆结构，以便于在动力平台12升降时，该连杆结构随之转动，以保证动力平台12始终处于水平状态。
本实施例的碎冰滚刀包括辊筒9、刀片8和驱动组件，辊筒9水平安装在动力平台12的前端，其轴心处安装有滚动轴，辊筒9的表面均匀分布有成螺旋排列的多个刀片8，螺旋排列的刀片8有利于将打碎的冰块16向后用力甩出，防止冰凌堆积形成新的冰块16。驱动组件安装在动力平台12上，且与滚动轴的至少一端连接，驱动组件用于驱动滚动轴转动，以带动辊筒9旋转。
优选驱动组件包括发动机4和传动轴18，发动机4安装在动力平台12的中部，以便于维持设备重量平衡；传动轴18上优选设有十字轴，传动轴18的一端通过飞轮17与发动机4的输出轴连接，传动轴18的另一端连接有传动齿轮10，传动轴18连接传动齿轮10前设有离合器19，便于发动机在轻载状态下启动，滚动轴的端部安装有从动齿轮5，传动齿轮10和从动齿轮5之间通过链条11连接，则发动机4的输出动力通过飞轮17传递到传动轴18上，并顺次通过传动齿轮10、链条11和从动齿轮5输出给辊筒9的滚动轴，以驱动辊筒9旋转，辊筒9在作高速转动时(转速范围优选为800～1000rad/min)，能够带动辊筒9表面焊接的多个螺旋排列的刀片8顺序切割冰面，既能实现对冰块16的粉碎，又能将粉碎后的冰凌卷动抛离，从而实现快速清冰；驱动组件中的从动齿轮5和传动齿轮10通过链条11传输动力，也可以采用减速器与齿轮组啮合的传动方式进行动力传输，本实施例的链条11传动结构中，从动齿轮5和传动齿轮10之间的最佳直径比为3:1，该结构的设置有利于降低转速增加扭力。
优选的，本实施例的辊筒9上焊接的刀片8采用优质的钢材，具有低温性能好、韧性好、耐磨等优点，刀片8形状优选为三角形或锥形，均匀分布的多个刀片8在辊筒9的带动下快速的顺次围绕辊筒9转动，从而能够将高于冰面上的冰块16打碎并甩出；刀片8的形状设置为三角形有以下几点好处：一是增加了刀片8底部(与辊筒9连接处)与辊筒9的接触面积，从而增加刀片8的切割强度；二是三角形刀片8的结构坚固锋利，易于将冰块16打碎；三是三角形刀片8的尖部面积小而底部面积大，有利于将碎冰凌快速甩出。
本实施例中，为了在碎冰时防止冰凌四溅，优选在动力平台12的前端固定有防护罩6，辊筒9安装在防护罩6的内部，防护罩6的两侧分别通过辊筒轴承7与滚动轴的两端连接；本实施例的动力平台12优选为长方体框架结构，框架上设有面板，防护罩6的背部固定在动力平台12的前端，防护罩6的开口朝前，以将辊筒9罩在开口内，动力平台12的两侧分别安装有加强架，两侧加强架上分别通过辊筒轴承7连接在滚动轴的两端，以使辊筒9套装在滚动轴上，并被罩在防护罩6的开口内。
根据上述设备，本实施例还提供了一种用于冰面清冰凌的清冰方法，该方法能够用于封冻河段、湖泊、水库道路的破冰作业。该方法具体包括以下步骤：
s1、通过移动车14将碎冰滚刀移动至待破碎的冰面上；
s2、启动碎冰滚刀，以使碎冰滚刀保持在转动状态；
s3、通过动力平台12带动碎冰滚刀竖直下降并接触冰面，以使碎冰滚刀在下降时通过转动对冰面进行竖向逐层破碎，并将破碎生成的冰凌向后抛离；
s4、驱动移动车14移动，以带动碎冰滚刀水平移动，从而实现水平方向上的逐层碎冰；
s5、碎冰完成后，通过动力平台12带动碎冰滚刀竖直上升并离开冰面即可。
其中，步骤s3和步骤s4既可以分步进行，也可以同时进行，从而使得碎冰滚刀在接触冰面后通过滚动粉碎冰层，且既可以分别作竖直逐层碎冰作业和/或水平逐层碎冰作业，也可以将竖直作业和水平作业同步进行，从而提高碎冰效率，并且随着碎冰滚刀的滚动，冰层粉碎后形成的冰凌被自动向后抛出，并被抛洒到移动平台和冰面之间的空间内。
综上所述，本实施例的用于冰面清冰凌的设备包括移动车14、动力平台12和碎冰滚刀，碎冰滚刀可转动的安装在动力平台12的前端，用于在转动时对冰面进行破碎、并将破碎生成的冰凌向后抛离，动力平台12可升降的安装在移动车14的前端，用于带动碎冰滚刀升降。该设备利用动力平台12带动碎冰滚刀竖直升降，从而驱动碎冰滚刀从上往下切入冰面，以对冰面的冰层进行竖向逐层破冰，并利用移动车14带动碎冰滚刀水平移动，从而实现水平逐层碎冰，直至把所有障碍冰块16全部打碎抛离，该设备适用于冬季在河段冰面上破冰除障和清理道路，能够实现冰面上自动化高速清冰，作业效率高且易于操作。
该设备的碎冰滚刀的驱动组件与移动车14的驱动组件相分离。碎冰滚刀采用优质的钢材，具有低温性能好、韧性好、耐磨等优点，并通过动力平台12与移动车14采用同轴快速连接结构，单人即可快速完成设备组装；操作人员在移动车14的驾驶室内即可完成整机的全部操作，大大地提高了作业效率。故而该设备的结构简单，制作和安装简单易操作，成本低，不仅能够非常好的破碎冰块16，而且能及时将冰块16抛离清理，安全可靠。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。