[0001] 本发明涉及煤矿机械领域，具体地说是一种自主避障蛇形履带行走式破碎输送机。

[0002] 随着我国煤炭行业的不断快速发展，具有良好运输能力、较高运输效率、良好经济效益的带式输送机已经成为当代物料运输中最为得力的运输设备之一，在如今快速发展的运输行业中发挥着不可替代的作用。带式输送机作为重要的运输设备，正在向着高性能、高寿命、大转角、低能耗的方向快速发展。因此，对应用的带式输送机的经济性、高效性、可靠性的要求与日俱增。目前，虽然国内外所使用的带式输送机虽然类型繁多，但是仍然存在一些问题，如授权公告号为CN101168406的发明专利公开了一种“任意弯曲多驱动移动式胶带输送机”，解决了以下问题：一般带式输送机都是采用固定形式的机架，而且在转弯的过程中转弯的角度以及转弯的半径都是无法随着具体工况环境而改变的，因此，无法适应倾斜、变坡、圆滑转弯等自然环境或工况；带式输送机需要专门的T型输送带，在转弯的过程中胶带易跑偏，造成胶带损坏，影响胶带使用寿命；传统的带式输送机无法实现各部分机架的相互独立。为解决跑偏问题，曾设计出授权公告号为CN201296503Y的实用新型，该专利涉及一种“蛇形移动带式输送机”，由主电机、主动滚筒、从动滚筒、托辊架、胶带、机头座、机尾座、中间机架小车和行走轮组成，在机头座下面固定一台履带行走车，履带行走车包括液压马达的出轴与传动牙包连接传动，传动牙包与主轴一端固定连接，主轴另一端固定主动轮，主动轮与从动轮之间用履带传动连接；虽然上述专利的技术方案在一定程度上解决了技术问题，但是仍然存在以下缺陷：第一，目前的带式输送机在复杂的工况环境中无法实现自由地、自主地躲避障碍物及轨迹跟踪功能，不能对行走路径进行有效的、合理的规划。在实际应用中灵活性较差、结构过于冗余，不利于简化结构。第二，目前的带式输送机基本上采用的是普通式行走轮，无法适应恶劣的地形，驱动动力仅为机尾架上的行走电机，动力过于单一，一旦故障将导致整个输送机瘫痪。第三，该技术方案的转向装置采用由转向步进电机带动的转向行走轮，输送机的其他部分无法通过主动控制进行变向，操控性能较差，后部车身的转动完全依靠前部车身的带动，因此无法适应复杂的地形。第四，该技术方案中的纠偏装置采用T形凸台与上、下输送带固定，通过调整螺栓、导向轮进行水平位置调节，但实际使用中纠偏效果较差，且纠偏装置结构过于复杂，不利于维护。第五，该技术方案中，各小车之间通过若干位于小车上部与下部的销轴和连杆实现铰接，由于采用了过多的连杆，不但结构复杂，而且不利于使用与后期维护。

[0003] 本发明的目的在于提供一种改进的新型自主避障蛇形履带行走式破碎输送机，从根本上克服了上述缺陷。其通过利用机头破碎装置对原始的物料进行初次筛选处理，具有结构简单、使用方便、操作简便等优点。

[0004] 本发明解决技术问题采用的技术方案是：该自主避障蛇形履带行走式破碎输送机包括顺次通过折叠连接固定机构铰接的机头小车、中间小车和机尾小车、安装在机头小车上的破碎装置组件、安装在机头小车、中间小车和机尾小车上的输送带组件；输送带组件包括分别设置在机头小车、中间小车和机尾小车上的机架，限位在机架上的上拖辊组和下托辊组、主动辊筒、从动辊筒；主动辊筒限位在机头小车上，从动辊筒限位在机尾小车上，输送带通过主动辊筒和从动辊筒张紧在上拖辊组和下托辊组上，其技术要点是：所述中间小车为一个以上，机头小车和/或中间小车和/或机尾小车由履带式行走装置驱动，机头小车前端安装由红外探测器和GPS模块组成的避障探测系统，机头小车或机尾小车与中间小车之间铰接有转向液压缸，机尾小车上安装有用于控制输送带张紧程度的张紧液压缸。

[0005] 所述中间小车上设有输送带限位装置。

[0006] 所述输送带限位装置包括竖直方向限位的上、下支撑杆，分别通过转动轴限位在上、下支撑杆上的一对间隔设置的上压盘和一对间隔设置的下压盘，输送带位于上压盘或下压盘的间隔内，转动轴的轴线方向与输送带的平面垂直。

[0007] 所述上托辊组包括水平托辊以及对称设置在水平托辊两侧的倾斜托辊。

[0008] 所述折叠连接固定机构为三角连杆铰接机构。

[0009] 本发明的有益效果如下：第一，在机头小车上安了破碎装置对物料进行粉碎，对原始的物料进行初次的筛选处理。第二，在机头小车前端安装了红外探测装置和GPS模块，可以实现输送机的自主避障和行走轨迹记录功能。第三，设计了压盘式输送带限位装置，可以有效的减少输送带工作过程中水平跑偏和飘带的现象，在最大程度上降低了胶带的撒料现象，并且该装置适用普通的输送带，不需要专门的T型输送带，简化了原有纠偏装置的结构，仅通过压盘与支撑杆即可实现纠偏，效果更理想，极大的降低了运输设备的附加成本，提高了输送机的运输效率和经济效益。第四，输送机由汽油机或柴油机等提供原始动力，通过汽油机或柴油机带动发电机为控制系统和液压系统提供能量，解决了现有输送机受电源位置和电线长度的限制的问题，极大的提高了输送机的灵活程度，适应复杂恶劣的工作环境。第五，采用履带行走机构，可将各小车的行走机构同时作为动力输出，避免由于单一行走电机的损坏而导致设备瘫痪，且履带行走机构的适应性更强。第六，本输送机的控制系统采用了功率平衡器调节履带行走转向和辅助油缸转向，通过控制系统直接控制转向液压缸，实现主动转向，操作更灵活。附图说明

[0010] 图1为自主避障蛇形履带行走式破碎输送机的主视图结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图；
图3为图1沿A-A线的剖视结构示意图；
图4为主动避障的流程示意图；
图5为轨迹跟踪系统的流程示意图。

[0011] 附图标记说明：1-机头物料铲斗、2-颚式破碎机电动机、3-颚式破碎机、4-物料挡板、5-主动辊筒、6-主动辊筒轴、7-主动辊筒轴承座、8-机架、9-折叠连接固定机构、10-上拖辊组、11-下托辊组、12-机架纵梁、13-上压盘、14-上支撑杆、15-转向液压缸、16-下支撑杆、17-张紧液压缸、18-从动辊筒轴承座、19-从动辊筒、20-辊筒防滑层、21-履带式行走装置、22-输送机动力系统、23-下压盘、24-输送带左托辊、25-输送带水平托辊、26-输送带右托辊、27-机架横梁、28-输送带、29-红外探测器、30-三角连杆铰接机构、31-三角连杆销轴、32-发动机、33-发电机、34-液压控制系统、35-机电控制系统、36-转向油缸连杆座、37-破碎装置。

[0012] 以下结合图1~5，详细说明本发明的具体结构。该自主避障蛇形履带行走式破碎输送机主要由机头小车破碎及筛选装置、输送装置、履带行走装置、红外探测直动避障装置、液压控制转弯装置、输送机动力及能量转化装置构成。

[0013] 机头小车破碎及筛选装置。

[0014] 图1所示的机头破碎装置37，由机头物料铲斗1、颚式破碎机电动机2、颚式破碎机3、物料挡板4等组成，当物料需要输送时，物料被放到机头物料铲斗1中，由颚式破碎电动机2驱动颚式破碎机3对大块物料进行破碎，破碎后的小块物料通过物料挡板4送到输送装置上。该破碎装置可以对大块物料进行破碎，对物料进行初步加工减少了物料后续处理的一道工序，相比普通输送机更为高效实用，并降低了生产成本。

[0015] 输送装置。

[0016] 图1所示的输送装置，由顺次铰接的机头小车、中间小车、机尾小车输送带组件等部分组成。其中，输送带组件由分别设置在机头小车、中间小车和机尾小车上的机架8，限位在机架上的上拖辊组和下托辊组11、主动辊筒5、从动辊筒19、输送带限位装置等部分构成。机头小车上的主动辊筒5通过主动辊筒轴6铰接在主动辊筒轴承座7上，机尾小车上的从动辊筒19铰接在从动辊筒轴承座18上。主、从动辊筒轴两端分别安装在固定的两个轴承座中。输送带28通过主动辊筒5和从动辊筒19张紧在上拖辊组10和下托辊组11上，主动辊筒5由电机提供输送带动力，相邻两个小车之间用折叠连接固定机构9、三角连杆铰接机构30以及三角连杆销轴31连接，折叠连接固定机构9辅助相邻两个小车之间的连接，起到巩固连接的作用。上托辊组10由输送带水平托辊25以及倾斜托辊（输送带左托辊24、输送带右托辊26）组成。采用倾斜托辊和水平托辊来进行输送物料，每个小车上分别有四组压盘限位装置，每组压盘限位装置有四个压盘分别作用于上、下托辊组，上、下托辊组各有两个压盘，上托辊组的压盘通过轴承连接在上支撑杆14上，下托辊组的压盘通过轴承连接在下支撑杆16上。每辆小车上的托辊都固定在机架横梁27上，压盘限位器固定在机架纵梁12上。上、下压盘13、23分别固定在上、下支撑杆14、16上，通过轴承连接，来保证输送带可以平滑的工作。输送带的张紧液压缸17安装在机尾小车上，张紧液压缸17提供了输送带的张紧力，并且通过拉力传感器智能的判断输送带是否需要张紧，当需要张紧时，张紧液压缸17伸出为输送带提供张紧力。辊筒防滑层20为一层吸附在从动辊筒19外的橡胶薄层，有效防止了输送带打滑。机头小车机架尾端固定一托辊架，托辊架下部与三角形下连杆一端固定在一起，相邻二个三角形下连杆尖端用下连杆销轴活动铰接；在托辊架下部与三角形下连杆联接处的外侧分别固定两个转向油缸连杆座36，两个转向油缸连杆一端分别与转向油缸连杆座用转向油缸连杆销轴铰接，另一端与固定在下一节机架小车的托辊架下部的转向油缸连杆座用销轴铰接。

[0017] 采用该装置的输送机有效避免了现有蛇形输送机易发生侧滑、侧翻、飘带的问题，在最大程度上降低了输送带的撒料现象，并且适用普通的输送带，不需要专门的T型输送带，极大的降低了运输设备的附加成本，提高了输送机的运输效率和经济效益。上、下压盘将输送带限位其中，可以保证输送带在工作时保持平滑的运转。通过带传感器的液压缸来实时的监测输送带的张紧程度，通过控制系统智能的调整输送机输送带的张紧程度。比人工调整更加省时省力，精确度更高。在两个小车之间加上折叠连接固定机构使连接更加结实稳固。

[0018] 主动避障及轨迹跟踪装置、液压控制转弯装置。

[0019] 图4和图5所示的输送机的主动避障和轨迹跟踪流程图。主动避障主要依靠红外探测器29在机头小车向前行驶的过程中对小车前方的道路情况进行侦测，当障碍物距机头小车距离大于预设值d时，转向液压缸15无动作，各小车不变换前进方向。如果障碍物距机头小车的距离小于预设值d时，机头小车进入主动避障模式，即可驱动履带行走装置21转弯避障，履带式行走装置21通过改变流量控制无极调速液压马达进行履带行走转弯。
此时，控制系统记录下机头小车行走的详细数据，包括GPS模块中的数据也保存在控制系统中。后小车（中间小车或机尾小车）对前小车（机头小车或中间小车）进行轨迹跟踪，通过液压控制系统34控制转向液压缸/转向油缸，通过控制系统控制一侧的转向液压缸伸出另一侧收缩，即可实现主控转弯，应用同样的方法实现后车对前车轨迹的跟踪。通过改变两侧转弯液压缸的伸出量来辅助履带行走装置转弯。各节小车均采用履带式行走装置，能够独立的实现自行移动，随意弯曲，并且具有足够的刚度和强度，实现行进及转向功能。机头的红外传感装置可以记录机头小车的速度、角速度、加速度等行走信息，通过控制系统将这些信息保存到外部的存储中，以便后续试验结果记录分析。

[0020] 输送机动力系统及能量转化装置。

[0021] 图2所示的输送机动力系统22由发动机32、发电机33、液压控制系统34、机电控制系统35等部分组成，采用发动机32作为动力系统的优势是输送机可以摆脱电线电缆的束缚，保证了输送机在狭小复杂地形工作的需求。通过发动机32（汽油机或柴油机）带动发电机33发电为控制系统和液压系统提供电能。机头小车前面的红外探测装置也由发电机33提供能量。