专利名称：钴结壳采矿铰接式履带行走装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海底钴结壳采矿行走装置，特别是一种由多自由度铰接装置连接 前后履带车的行走装置。
技术背景钴结壳是一种富含钴、镍、铜、锌、铁等多种金属的海底矿产资源。钴结壳附存于大洋 800 2800m水深的海山侧表面，其富矿区的地形坡度多数在10 35。，且常出现台阶、峭壁 和沟槽。由于，钴结壳附存之处的地形地貌的复杂性和不规则性，以及海水阻力、采矿挖掘 力、长管线阻力等多种因素的影响，使得海底钴结壳采矿行走装置应具有超优良的越障和爬 坡性能、机动性和重载性。目前陆地上具有二条履带的越野履带车在越障能力和机动性方面 不能满足钴结壳采矿的复杂要求。美国提出的钴结壳采矿行走方案为采用平面铰链将四条履 带连接于同一车体的履带车，由于采矿车车体庞大，此种履带车转向困难，机动性差。如何 在钴结壳矿产开采过程中，采矿行走装置在复杂地形地貌和多种外力作用下能具有超优良的 越障能力和机动性是一项必须克服的技术难题。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种用于钴结壳采矿、适应海山复杂地形、具有优良 越障和爬坡能力及机动性能的钴结壳采矿铰接式履带行走装置。为了解决上述技术问题，本发明提供的钴结壳采矿铰接式履带行走装置，前履带车 和后履带车之间采用具有多自由度的铰接装置联接，所述的铰接装置使所述的前履带车和后 履带车之间产生绕z轴的俯仰运动、绕y轴的转向运动和绕x轴的翻转运动。所述的铰接装置的结构是由第一左转向液压缸和第一右转向液压缸、前圆盘、后圆盘、 第一左俯仰液压缸和第一右俯仰液压缸组成，第一左转向液压缸和第一右转向液压缸一端分 别与所述的前履带车铰接，另一端分别与所述的前圆盘铰接，当第一左转向液压缸和第一右 转向液压缸处于运动状态时，前履带车和后履带车之间产生绕y轴的转向运动，使车体具有 良好的机动性，所述的前圆盘与所述的后圆盘铰接联接，使前履带车和后履带车自身产生绕 x轴的翻转运动，使左右履带与地面接触良好，增加车体横向平衡性，第一左俯仰液压缸和 第一右俯仰液压缸的一端分别与所述的后圆盘铰接，另一端分别与所述的后履带车铰接，当 第一左俯仰液压缸和第一右俯仰液压缸处于运动状态时，使前履带车和后履带车之间产生绕 z轴的俯仰运动，使二者的履带与地面保持较好的接触，提高附着力，此时，铰接装置具有三个自由度。当第一左俯仰液压缸和第一右俯仰液压缸处于锁死状态，而第一左转向液压缸 和第一右转向液压缸处于运动状态时，前履带车和后履带车之间可同时产生绕y轴的转向运 动和绕x轴的翻转运动，铰接装置具有二个自由度。当第一左俯仰液压缸和第一右俯仰液压 缸处于运动状态，而第一左转向液压缸和第一右转向液压缸处于锁死状态时，前履带车和后 履带车之间可同时产生绕z轴的俯仰运动和绕x轴的翻转运动，铰接装置具有二个自由度。当 第一左俯仰液压缸、第一右俯仰液压缸、第一左转向液压缸和第一右转向液压缸处于锁死状
态时，前履带车和后履带车之间仅产生绕x轴的翻转运动，铰接装置具有一个自由度。
所述的铰接装置是由第二左转向液压缸和第二右转向液压缸、前支架、后支架、第二左 俯仰液压缸和第二右俯仰液压缸组成，所述的后支架一端与所述的前支架铰接联接，另一端 与所述的后履带车铰接，所述的前支架与所述的前履带车铰接，使前履带车和后履带车自身
产生绕x轴的翻转运动，使左右履带与地面接触良好，增加车体横向平衡性，所述的第二左
转向液压缸和第二右转向液压缸的一端分别与所述的前支架铰接，另一端分别与所述的后支
架铰接，当转向液压缸和处于运动时，前履带车和后履带车之间产生绕y轴的转向运动，使 车体具有良好的机动性，所述的第二左俯仰液压缸和第二右俯仰液压缸的一端分别与所述的 后支架铰接，另一端分别与所述的后履带车铰接，当第二左俯仰液压缸和第二右俯仰液压缸 处于运动状态时，前履带车和后履带车之间产生绕z轴的俯仰运动，使二者的履带与地面保 持较好的接触，提高附着性能，此时，铰接装置二具有三个自由度。当第二左俯仰液压缸和 第二右俯仰液压缸处于锁死状态，而第二左转向液压缸和第二右转向液压缸处于运动状态时 ，前履带车和后履带车之间同时产生绕y轴的转向运动和绕x轴的翻转运动，铰接装置二具有 二个自由度。当第二左俯仰液压缸和第二右俯仰液压缸处于运动状态，而第二左转向液压缸 和第二右转向液压缸处于锁死状态时，前履带车和后履带车l同时产生绕z轴的俯仰运动和绕 x轴的翻转运动，铰接装置具有二个自由度。
所述的前履带车和后履带车结构相同，所述的前履带车和后履带车均由张紧轮、履带、 车体、支重轮、驱动轮等组成，安装所述的支重轮的支架通过销轴紧固于所述的车体上实行 刚性悬挂联接，或安装所述的支重轮的支架是以回转副联接于所述的车体上实行浮动悬挂联 接。
使用上述铰接式履带行走装置方案后，提高了车体的附着力、越障能力、行走稳定性、 机动灵活性和通过性。同时，铰接装置结构可靠，拆装方便，可以根据需要，将铰接式履带 行走装置改为两个独立的履带车。
图1为铰接式履带行走装置结构示意图；图2为铰接装置实施例1运动简图；图3为铰接装置实施例1结构图；图4为铰接装置实施例2运动简图；图5为铰接装置实施例2结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 实施例l:如图l、图2和图3所示，前履带车3和后履带车1之间采用具有多自由度的铰接装置2 联接，铰接装置2使前履带车3和后履带车l之间产生绕z轴的俯仰运动、绕y轴的转向运动和 绕x轴的翻转运动，铰接装置2的结构是由第一右转向液压缸10和第一左转向液压缸12、前圆 盘ll、后圆盘13、第一右俯仰液压缸14和第一左俯仰液压缸15组成，第一右转向液压缸10和 第一左转向液压缸12—端分别与前履带车3铰接，另一端分别与前圆盘ll铰接，前圆盘ll与 后圆盘13铰接联接，第一右俯仰液压缸14和第一左俯仰液压缸15的一端分别与后圆盘13铰接 ，另一端分别与后履带车l铰接，前履带车3和后履带车1结构相同，前履带车3和后履带车1 均由张紧轮4、履带5、车体6、支重轮7、驱动轮9等组成，安装支重轮7的支架通过销轴8紧 固于车体6上实行刚性悬挂联接。如图l、图2和图3所示，其工作过程钴结壳采矿铰接式履带行走装置由铰接装置2连接 具有刚性悬挂的前履带车3和后履带车1。铰接式履带行走装置，在钴结壳采矿过程中遇到崎 岖不平的地形时，可使第一右俯仰液压缸14和第一左俯仰液压缸15、第一右转向液压缸10和 第一左转向液压缸12均处于运动状态，此时，铰接装置2具有三个自由度。当第一右俯仰液 压缸14和第一左俯仰液压缸15处于运动状态时，前履带车3和后履带车l之间产生绕z轴的俯 仰运动，使前履带车3和后履带车1的履带与地面保持较好的接触，前圆盘11与后圆盘13铰接 联接，使前履带车3和后履带车l自身产生绕x轴的翻转运动，使左右履带与地面接触良好， 增加车体横向平衡性，当第一右转向液压缸10和第一左转向液压缸12运动状态时，前履带车 3和后履带车l之间产生绕y轴的转向运动，使车体保持良好的机动性，并且，当铰接式履带 行走装置遇到前履带车3不能越过的障碍时，将第一右俯仰液压缸14和第一左俯仰液压缸15 沿负x方向运动，提高前履带车3的车头而可越过超高障碍，大大地提高了车体的越障能力。 当第一右俯仰液压缸14和第一左俯仰液压缸15处于锁死状态，而第一右转向液压缸10和第一 左转向液压缸12处于运动状态时，前履带车3和后履带车l之间同时产生绕y轴的转向运动和绕x轴的翻转运动，铰接装置2具有二个自由度。当第一右俯仰液压缸14和第一左俯仰液压缸 15处于运动状态，而第一右转向液压缸10和第一左转向液压缸12处于锁死状态时，前履带车 3和后履带车l之间同时产生绕z轴的俯仰运动和绕x轴的翻转运动，铰接装置2具有二个自由 度。当第一右俯仰液压缸14、第一左俯仰液压缸15、第一右转向液压缸10和第一左转向液压 缸12均处于锁死状态时，前履带车3和后履带车l之间仅产生绕x轴的翻转运动，铰接装置2具 有一个自由度。 实施例2:
如图l、图4和图5所示，前履带车3和后履带车1之间采用具有多自由度的铰接装置2联接 ，铰接装置2使前履带车3和后履带车l之间产生绕z轴的俯仰运动、绕y轴的转向运动和绕x轴 的翻转运动，铰接装置2是由第二右转向液压缸17和第二左转向液压缸19、前支架16、后支 架18、第二右俯仰液压缸20和第二左俯仰液压缸21组成，后支架18—端与前支架16铰接联接 ，另一端与后履带车l铰接，前支架16与前履带车3铰接，第二右转向液压缸17和第二左转向 液压缸19的一端分别与前支架16铰接，另一端分别与后支架18铰接，第二右俯仰液压缸20和 第二左俯仰液压缸21的一端分别与后支架18铰接，另一端分别与后履带车l铰接，前履带车3 和后履带车l结构相同，前履带车3和后履带车1均由张紧轮4、履带5、车体6、支重轮7、驱 动轮9等组成，安装支重轮7的支架是以回转副联接于车体6上实行浮动悬挂联接。
如图l、图4和图5所示，其工作过程:在钴结壳采矿过程中遇到崎岖不平的地形时，使第二 右俯仰液压缸20、第二左俯仰液压缸21、第二右转向液压缸17和第二左转向液压缸19均处于 运动状态，此时，铰接装置2具有三个自由度。当第二右俯仰液压缸20和第二左俯仰液压缸 21处于运动状态时，前履带车3和后履带车l之间产生绕z轴的俯仰运动，使前履带车3和和后 履带车l的履带与地面保持较好的接触，增加附着力，前支架16与前履带车3铰接，使前履带 车3和后履带车l之间产生绕x轴的翻转运动，使左右履带与地面接触良好，增加车体横向平 衡性，当第二右转向液压缸17和第二左转向液压缸19处于运动状态时，前履带车3和后履带 车l之间产生绕y轴的转向运动，使车体保持良好的机动性，当铰接式履带行走装置遇到前履 带车3不能越过的障碍时，可使第二右俯仰液压缸20和第二左俯仰液压缸21沿负x方向运动， 提高前履带车3的车头而越过障碍，大大地提高了车体的越障能力。当第二右俯仰液压缸20 和第二左俯仰液压缸21处于锁死状态，而第二右转向液压缸17和第二左转向液压缸19处于运 动状态时，前履带车3和后履带车l之间同时产生绕y轴的转向运动和绕x轴的翻转运动，铰接 装置2具有二个自由度。当第二右俯仰液压缸20和第二左俯仰液压缸21处于运动状态，而第 二右转向液压缸17和第二左转向液压缸19处于锁死状态时，前履带车3和后履带车1之间同时产生绕z轴的俯仰运动和绕x轴的翻转运动，铰接装置2具有二个自由度。当第二右俯仰液压 缸20、第二左俯仰液压缸21、第二右转向液压缸17和第二左转向液压缸19均处于锁死状态时 ，前履带车3和后履带车l之间仅产生绕x轴的翻转运动，铰接装置2具有一个自由度。
权利要求
1.一种钴结壳采矿铰接式履带行走装置，其特征是前履带车(3)和后履带车(1)之间采用具有多自由度的铰接装置(2)联接，所述的铰接装置(2)使所述的前履带车(3)和后履带车(1)之间产生绕z轴的俯仰运动、绕y轴的转向运动和绕x轴的翻转运动。
2.根据权利要求l所述的钴结壳采矿铰接式履带行走装置，其特征是 :所述的铰接装置(2)的结构是由第一右转向液压缸(10)和第一左转向液压缸(12)、 前圆盘(11)、后圆盘(13)、第一右俯仰液压缸(14)和第一左俯仰液压缸(15)组成， 第一右转向液压缸(10)和第一左转向液压缸(12) —端分别与所述的前履带车(3)铰接 ，另一端分别与所述的前圆盘(11)铰接，所述的前圆盘(11)与所述的后圆盘(13)铰接 联接，第一右俯仰液压缸(14)和第一左俯仰液压缸(15)的一端分别与所述的后圆盘( 13)铰接，另一端分别与所述的后履带车(1)铰接。
3.根据权利要求l所述的钴结壳采矿铰接式履带行走装置，其特征是 :所述的铰接装置(2)是由第二右转向液压缸(17)和第二左转向液压缸(19)、前支架 (16)、后支架(18)、第二右俯仰液压缸(20)和第二左俯仰液压缸(21)组成，所述的 后支架(18) —端与所述的前支架(16)铰接联接，另一端与所述的后履带车(1)铰接， 所述的前支架(16)与所述的前履带车(3)铰接，所述的第二右转向液压缸(17)和第二 左转向液压缸(19)的一端分别与所述的前支架(16)铰接，另一端分别与所述的后支架( 18)铰接，所述的第二右俯仰液压缸(20)和第二左俯仰液压缸(21)的一端分别与所述的 后支架(18)铰接，另一端分别与所述的后履带车(1)铰接。
4.根据权利要求l、 2或3所述的钴结壳采矿铰接式履带行走装置，其 特征是所述的前履带车(3)和后履带车(1)结构相同，所述的前履带车(3)和后履带 车(1)均包括张紧轮(4)、履带(5)、车体(6)、支重轮(7)和驱动轮(9)，安装所 述的支重轮(7)的支架通过销轴(8)紧固于所述的车体(6)上实行刚性悬挂联接，或安 装所述的支重轮(7)的支架是以回转副联接于所述的车体(6)上实行浮动悬挂联接。
全文摘要
本发明公开了一种钴结壳采矿铰接式履带行走装置，前履带车(3)和后履带车(1)之间采用具有多自由度的铰接装置(2)联接，所述的铰接装置(2)使所述的前履带车(3)和后履带车(1)之间产生绕z轴的俯仰运动、绕y轴的转向运动和绕x轴的翻转运动。使用上述铰接式履带行走装置方案后，提高了车体的附着力、越障能力、行走稳定性、机动灵活性和通过性。同时，铰接装置结构可靠，拆装方便，可以根据需要，将铰接式履带行走装置改为两个独立的履带车。
文档编号B62D55/104GK101670756SQ200910309168
公开日2010年3月17日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者刘少军, 力 李 申请人:中南大学