[实用新型]气动履带式管道内行走机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种管道内行走机构。 

背景技术

管道的封闭性以及工作环境决定了管道施工的艰难性。管道机器人是管道施工中必备的一种工具。时至今日，经过各国学者的努力，出现了各种各样的管道机器人。从结构形式来看，主要分为轮式管道机器人、脚式管道机器人、履带式管道机器人和蠕动式管道机器人。轮式管道机器人通常采用气动方式。日本东芝公司于1997年研制了第一台轮式管道机器人，为了增加牵引力该机器人采用了多轮驱动，但轮径太小，越障能力有限，而且结构复杂；西门子公司Werner Neubern等人研制的蜘蛛型微管道机器人有3，6，8支脚三种类型，其原理是用腿推压管壁来运动，多腿可以方便地在各种形状的弯管道内移动；加拿大Inuktun和BioVac System Inc公司的履带式管道机器人已经商业化；上海交通大学研发了小口径管道蠕动式移动机构，它是模仿昆虫在地面上爬行时蠕动前进和后退的动作设计的。 

发明内容

为了克服已有管道内行走器的爬坡能力较差的不足，本实用新型提供一种提高爬坡能力的气动履带式管道内行走机构。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：  

一种气动履带式管道内行走机构，包括车架、驱动轮和行走轮，所述车架上沿车架的中心轴方向依次布置两个行走轮、驱动轮和两个行走轮，从轴向上看行走轮位于车架的下半圆，驱动轮位于车架的上 半圆；径向分布为两个行走轮关于Y轴对称，行走轮安装在车架上，所述驱动轮与传动机构连接，所述传动机构包括支撑臂、滑套和车架中心轴，驱动轮通过一个销轴安装在支撑臂的一端，支撑臂的另一端通过铰链与滑套联接，所述支撑臂可转动地安装在其回转轴上，所述回转轴安装在车架上，所述中心轴座与车架中心轴固定连接，所述车架中心轴安装在车架上，所述车架中心轴上可滑动套装滑套，所述滑套的下端与第一驱动气缸活塞杆固定连接，所述第一气缸安装在车架上；气马达固定在车架上，所述气马达包括气马达轴，所述气马达轴、回转轴和驱动轮轴上安装链轮，通过链传动将动力从气马达传递到驱动轮上。 

进一步，所述中心轴的中孔内设有带锥形头的顶杆，所述顶杆与第二气缸的活塞杆连接，所述第二气缸安装在车架上，所述中心轴和滑套上开有径向夹角相等的至少三个键槽，所述键槽的轴向形状为平行四边形结构，键槽内安装有可以滑动的异形键，其轴向主要轮廓为平行四边形，但其中靠中心轴线的一钝角被圆锥体切除一小部分，切除部分与中心轴线夹角和所述锥形头顶杆的锥度相同。通常异形键位于中心轴的键槽及中心轴孔内，当中心轴和滑套上的键槽位置对上时，顶杆伸出可以使异形键沿径向向外滑入滑套的键槽中，从而将滑套锁定在中心轴上。采用上述结构实现了驱动臂的锁止。 

再进一步，所述驱动轮为一个，从轴向上看，所述驱动轮与行走轮之间的夹角为120°。 

或者是：所述驱动轮有两个，径向分布为两个行走轮的夹角为120°，两个驱动轮之间的夹角也为120°并关于Y轴对称，从轴向上看， 所述驱动轮与相邻行走轮的夹角为60°；每个驱动轮分别与其支撑臂连接。 

再或者是：所述驱动轮有4个，所述车架上沿车架的中心轴方向依次布置两个行走轮、两个驱动轮、两个驱动轮和两个行走轮，径向分布为两个行走轮的夹角为120°，两个驱动轮之间的夹角也为120°并关于Y轴对称，从轴向上看，所述驱动轮与相邻行走轮的夹角为60°；每个驱动轮分别与其支撑臂连接。 

所述行走轮和驱动轮为履带式轮。 

所述车架为圆柱笼形车架。 

所述的履带为三层结构，内侧为有齿形的橡胶层，中间为硬质材料层，外侧为胶层，各层通过胶粘接。 

所述硬质材料层与胶层沿带的宽度方向切割成为平行四边形条。 

本实用新型的有益效果主要表现在：（1）采用压缩空气作动力，清洁高效，符合HSE施工管理要求，适合在危险、野外场合工作。 

（2）这种驱动轮的连杆滑套传动机构可以大大增加轮与管道壁的正压力，轮作用在管道壁上的压力值不仅取决于气缸的推力，而且随着支撑臂和管道壁的法向夹角的减小而增大数倍甚至更多。 

（3）采用一种异形键实现滑套位置锁定的机构，当中心顶杆离开异形键后，在异形键受到的径向力作用下，异形键能够自动缩回到中心轴孔内，从而释放滑套。 

（4）当滑套锁定后，可以使气缸卸荷，更节能。 

（5）采用履带轮比普通的滚轮增加了附着系数和接触面积，增加了附着力，减少了单位表面上的压力，避免破坏管道内表面的涂层。