一种泥沙淤积高程测量铅鱼车的制作方法

本实用新型涉及露天水源勘测领域，具体涉及一种泥沙淤积高程测量铅鱼车。

背景技术：

黄河小浪底水库段承担着调水调沙的重要任务，在每年汛期随着上游大量的泥沙入库，进水塔前的泥沙淤积直接威胁闸门的运行安全。因泥沙淤积高程实时监测系统受浑水条件影响，系统无法正常监测，只能采用人工手段进行监测，小浪底进水塔前淤积高程人工监测主要采用铅鱼车进行实施。

铅鱼车的结构包括底座、悬臂和铅鱼，其中悬臂被安装在底座上，底座上还安装有卷扬机，卷扬机的卷筒上绕有钢丝绳，悬臂的自由端通过钢丝绳悬吊有铅鱼，通过铅鱼下放深度计算泥沙淤积高度。但现有技术中的铅鱼车存在以下不足：一是卷扬机选用380v交流电机，作业需要大量电缆连接，电缆裸露的外，随着设备移动会在地面上被拖拽，存在较大的安全隐患；二是计算测深的码盘线易因为磨损和高温而失效；三是在进水塔顶复杂的环境条件下存在作业死角；四是设备移动需要大量的人力进行配合。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种泥沙淤积高程测量铅鱼车以解决现有技术中的不足。

为实现上述目的，本实用新型的一种泥沙淤积高程测量铅鱼车采用以下技术方案：

一种泥沙淤积高程测量铅鱼车，包括底座和铅鱼，底座上安装有悬臂和卷扬机，所述底座上安装有立柱轴、可旋转立柱、传动结构及控制器箱，控制器箱中安装有控制器，所述立柱轴固定在所述底座上，可旋转立柱可转动地套装在所述立柱轴上，传动结构包括驱动部、小齿轮及大齿轮，所述驱动部及小齿轮固定在所述可旋转立柱上，所述驱动部的输出轴与小齿轮的齿轮轴连接以带动小齿轮转动，大齿轮与所述小齿轮啮合，大齿轮固定在所述底座上且与所述立柱轴同轴，控制器箱固定在所述底座上且位于驱动部与小齿轮的下方；所述悬臂安装在可旋转立柱上方，悬臂的两端各安装有一个导向滑轮，卷扬机上的钢丝绳头依次穿过两个导向滑轮并在悬臂的前端悬吊所述铅鱼，悬臂上于其中一个导向滑轮处安装有可与所述导向滑轮同步转动的旋转编码器，底座上或悬臂上或可旋转立柱上还安装有压力传感器，所述可旋转立柱中空且其上部设置有过线孔，所述压力传感器与旋转编码器的信号线由所述可旋转立柱中穿过并由所述过线孔中穿出；所述控制器的输入端口与压力传感器及旋转编码器电连接以接收其传递的信息，所述控制器的输出端口与所述驱动部和卷扬机的电机电控制连接以控制其运行状态。

进一步地，所述悬臂包括液压伸缩悬臂，用于为液压伸缩悬臂供油的液压油管由所述可旋转立柱穿过并由所述过线孔中穿出，控制器与用于为液压伸缩悬臂供油的液压泵电机电控制连接以控制其运行状态，悬臂前端安装有第一限位器，控制器的输入端口与第一限位器电连接以接收其检测信息。

进一步地，所述压力传感器安装在可旋转立柱上且位于后端导向滑轮的下方，所述旋转编码器安装在后端的导向滑轮上且与之同轴。

进一步地，所述钢丝绳的前端通过牵引绳吊挂有所述铅鱼，所述牵引绳的抗拉强度小于所述钢丝绳的抗拉强度和所述铅鱼的抗拉强度。

进一步地，所述可旋转立柱上焊接有卷扬机支架，所述卷扬机安装在所述卷扬机支架上。

进一步地，包括承载平台，所述底座通过焊接的方式固定在承载平台上。

进一步地，所述承载平台的下方装有轮胎，承载平台的四角处装有折叠式支腿，所述折叠式支腿包括外旋打开以稳定支撑设备的打开状态和内旋收起以便设备行走的收起状态；所述轮胎包括前侧的动力轮和后侧的万向轮，所述动力轮的内侧均配备用于驱动的伺服电机，控制器的输出端口与所述伺服电机电连接以控制其运行状态。

进一步地，所述承载平台的前端设置有红外线防撞仪，所述控制器的输入端口与所述红外线防撞仪电控制连接以接收其检测信息。

进一步地，所述底座上安装有第二限位器，第二限位器位于所述小齿轮与所述大齿轮之间，所述控制器的输入端口与所述第二限位器电连接以接收其检测信息。

进一步地，所述承载平台上安装有用于为所述伺服电机、卷扬机和驱动部供电的动力单元，动力单元包括蓄电池组。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种泥沙淤积高程测量铅鱼车包括底座，底座上安装有可旋转立柱和卷扬机，可旋转立柱上方安装有悬臂，悬臂的两端各安装有一个导向滑轮，卷扬机上的钢丝绳头依次穿过两个导向滑轮并在悬臂的前端悬吊铅鱼，悬臂上于其中一个导向滑轮处安装有可与所述导向滑轮同步转动的旋转编码器，底座上或悬臂上或可旋转立柱上还安装有压力传感器，所述可旋转立柱中空且其上部设置有过线孔，所述压力传感器与旋转编码器的信号线由所述可旋转立柱中穿过并由所述过线孔穿出。悬臂可跟随可旋转立柱转动以调节作业位置，卷扬机转动释放钢丝绳的过程中，在铅鱼重力作用下导向滑轮会跟随钢丝绳而转动，控制器的输入端口与旋转编码器连接，可计量出导向滑轮转动角度并据此计量出钢丝绳下行距离。控制器的输入端口连接压力传感器，钢丝绳由压力传感器上绕过，所以控制器可以根据检测压力变化情况判断铅鱼是否触底。信号线由可旋转立柱中部过线，可避免可旋转立柱转动时信号线被设备上的其他部件或是外界其他物体钩挂。控制器的输出端口与所述驱动部和卷扬机的电机电控制连接，能够实现对可旋转立柱位置与钢丝绳升降的智能控制，进一步提高测算结果准确程度、解放人力。综上可知，使用本实用新型能够灵活地变更作业位置、准确地测算泥沙淤积高程。

悬臂包括液压伸缩悬臂，在不进行作业时，悬臂折叠缩回减小设备长度；作业时液压伸缩悬臂可按需要伸长一定长度，扩展可作业范围。悬臂伸长、缩短的信号均会被送入控制器中，控制器可以判断悬臂的状态，并据此判断是否可进行相应操作，提高运行的安全性能。而液压油管由所述可旋转立柱穿过更是可以避免可旋转立柱转动时外露的油管被设备上的其他部件或是外界其他物体钩挂。

铅鱼通过牵引绳吊挂在钢丝绳头上，而牵引绳的抗拉强度小于所述钢丝绳的抗拉强度和所述铅鱼的抗拉强度，所以在遇到水下暗流流速过大、缠绕障碍物等导致钢丝绳受力过大的情况时牵引丝会断裂使铅鱼脱落，保证设备与人员安全。

而用于安装卷扬机的卷扬机支架固定在可旋转立柱上，卷扬机能跟随可旋转立柱一起转动，钢丝绳不会因可旋转立柱的转动而移动，且测量数据可以通过控制设备随时归零，使得泥沙淤积高程测算更准确。

承载平台下方安装的轮胎使设备更加灵活，能快速变换作业场所。而折叠式支腿在不使用时可折叠收起，一是可以减小设备尺寸，二是不影响设备行走。使用时外旋打开折叠式支腿就可将设备稳定地支撑在作业场所。与控制器连接的伺服电机能实现设备整体自主行走。

红外线防撞仪在检测到障碍物时会向控制器传递信号，控制器控制伺服电机自动停转即可避免设备前行过程中撞击前方的障碍物。

附图说明

图1为本实用新型的一种泥沙淤积高程测量铅鱼车的一个实施例的立体结构示意图；

图2是图1中传动结构处的结构示意图；

图3是中央控制与智能测量单元的控制回路图；

图4是配电保护及控制图；

图5是示警元件处的控制回路图；

图6是驱动部、卷扬机电机和油泵电机的控制原理图；

图7是伺服电机的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的一种泥沙淤积高程测量铅鱼车的实施例：

本实用新型的一种泥沙淤积高程测量铅鱼车的具体结构如图1至图7所示，包括移动单元、起吊单元和中央控制与智能测量单元。移动单元包括承载平台1，承载平台1的下方装有轮胎2，承载平台1的四角处装有折叠式支腿3，所述折叠式支腿3包括外旋打开以稳定支撑设备的打开状态和内旋收起以便设备行走的收起状态。轮胎2包括前侧的动力轮和后侧的万向轮，所述动力轮的内侧均配备用于驱动其的伺服电机4。

本实施例中，承载平台1的前端设置有红外线防撞仪，在设备前进时，距设备前方一定设定距离处检测到障碍物时，设备停止前进，以保证行进过程中的人员和设备安全。在其他实施例中，所述红外线防撞仪也可以省去。

起吊单元包括底座5、铅鱼6、悬臂7和卷扬机8，悬臂7通过可旋转立柱9安装在底座5上且可相对于底座5转动。具体说是，底座5焊接固定在承载平台1上，底座5上焊接固定有立柱轴10，可旋转立柱9可转动地套装在所述立柱轴10上。底座5上还安装有传动结构，传动结构包括驱动部11、小齿轮12与大齿轮13，驱动部11的输出轴与小齿轮12的齿轮轴连接以带动小齿轮12转动，驱动部11及小齿轮12一起固定在可旋转立柱9的外围。大齿轮13固定在底座5上且与所述立柱轴10同轴，大齿轮13与所述小齿轮12啮合。驱动部11带动小齿轮12转动时，大齿轮13与小齿轮12的反作用力会传递到与其固定的可旋转立柱9上，使得可旋转立柱9随之一起转动。本实施例中，所述驱动部11为电动机。

所述悬臂7安装在可旋转立柱9上方以被可旋转立柱9带动相对承载平台1转动。悬臂7的两端各安装有一个导向滑轮14，卷扬机8上的钢丝绳头依次穿过两个导向滑轮14并在悬臂7的前端悬吊所述铅鱼6。悬臂7上于后端的导向滑轮14处安装有可与所述导向滑轮14同步转动的旋转编码器，旋转编码器通过联轴器同轴连接在导向滑轮14的轮轴上。在铅鱼6下落的过程中，在铅鱼6的重力作用下钢丝绳会紧紧地压在导向滑轮14上，所以可根据导向滑轮14的转动角度准确计算出钢丝绳和铅鱼的下落距离。

可旋转立柱9上于后端导向滑轮14的下方安装有压力传感器15，钢丝绳从卷扬机的卷筒上引出之后经过压力传感器15之后再依次绕过后端的导向滑轮14和前端的导向滑轮14，在铅鱼的重力作用下，绷紧的钢丝绳会压在压力传感器15上，压力传感器15所检测到的压力值在一个较稳定的范围之内。在铅鱼6触底之后，钢丝绳所受拉力减小、不再绷紧，压力传感器15所检测到的压力值会急速减小，所以可以根据压力传感器15检测值的变化情况判断铅鱼6是否触底。

本实施例中，悬臂7包括液压伸缩悬臂，在到达作业地点之后悬臂7可伸出以进行测量作业。所述可旋转立柱9中空且其上部设置有过线孔，所述压力传感器15与旋转编码器的信号线、用于为液压伸缩悬臂供油的液压油管均由所述可旋转立柱9中穿过并由所述过线孔穿出。信号线与液压油管均走可旋转立柱9中部通过可避免线路裸露在外而损坏，降低故障率。在其他实施例中，悬臂7还可以是非伸缩式的悬臂，但这种情况下设备的总体长度会较长。

本实施例中，钢丝绳的前端通过牵引绳吊挂有所述铅鱼6（即吊钩），所述牵引绳的抗拉强度小于所述钢丝绳的抗拉强度和所述铅鱼6的抗拉强度。在具体选材时，使牵引绳的最大受力为铅鱼重量的2倍。当受水下暗流影响导致钢丝绳受力过大时，牵引绳会先断开使铅鱼6脱落从而保证设备和人员安全。

中央控制与智能测量单元包括plc控制器16、遥控器、限位器和示警元件17，具体的电气原理图如图3至图7所示。plc控制器16安装在控制器箱18中，控制器箱18固定在底座5的上方，驱动部11与小齿轮12底部悬空以保证控制器箱18的安装位置。plc控制器16与遥控器、限位器、红外线防撞仪、旋转编码器电连接以接收其传递的检测信息，plc控制器16与示警元件17、伺服电机4、驱动部11、卷扬机8的电机81、为悬臂7供油的油泵电机71电连接，以控制其工作状态。限位器可以判断设备处于测量状态或行走状态，包括第一限位器和第二限位器，第一限位器安装在悬臂7前端，第二限位器安装在底座5上且位于小齿轮12与大齿轮13之间。悬臂7完全伸出且可旋转立柱9处于非原始状态时，判断设备处于测量状态，此时设备无法行走；悬臂7完全收回且可旋转立柱9处于原始状态时，设备进入行走状态，此时设备无法测量。该方式可避免人员误操作，提高测量准确率和设备安全性。示警元件17包括超载仪表和超载传感器，超载仪表用于检测设备的载重值，超载传感器在超载仪表检测值超过设定值时会发出警示音。plc控制器16的输出端还连接有用于显示数据的显示屏。

plc控制器16与遥控器的接收部分通过导线连接传输信号，遥控器的发射部分通过近红外线向接收部分发送信号，plc控制器16通过导线与卷扬机8的电机81、驱动部11、伺服电机4、控制悬臂7伸缩的液压泵电机71连接，所以操作人员通过遥控器的发射部分即可控制设备完成行走、测量等工作，在解放人力的同时也有利于提高测量效率、保障操作人员安全。

本实施例中，plc控制器16包括型号为6es7288-isy60-0aa0的主控制器和型号为cpust60的扩展模块，超载仪表的型号为v8016n-a，超载传感器的型号为czs，6es7288-isy60-0aa0主控制器自带模拟量输入模块，超载仪表直接电连接在模拟量输入模块上。红外线防撞仪选用上海铮潼产品，旋转编码器选用艾迪科产品。

本实施例中，所述可旋转立柱9上焊接有卷扬机支架，所述卷扬机8安装在所述卷扬机支架上，卷扬机8随可旋转立柱9同步转动而保持相对静止，避免卷扬机8相对可旋转立柱9转动引起钢丝绳位移导致的旋转编码器计量误差。在实际使用过程中，通过控制设备使旋转编码器测量数据归零可避免设备状态调整引起的数据变化。在其他实施例中，卷扬机8还可以安装在底座5上，但在计量时需要考虑并减去可旋转立柱9转动时钢丝绳的移动距离。

本实施例中，所述承载平台1上安装有动力单元，动力单元包括蓄电池组。蓄电池组用于为所述伺服电机、卷扬机8和驱动部11供电。所以设备整机不需要外接电源，不会出现连接电线拖曳在外的情况，还可使设备一体化程度更高。在其他实施例中，在作业场合固定，不需移动情况下，也可以省去所述蓄电池组，通过导线连接外电源为所述伺服电机、卷扬机8和驱动部11供电。

最后说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。