技术领域
[0001] 本发明属于深海采矿技术领域，具体为一种用于深海稀软底质的高齿履带除粘装置及其使用方法。
相关背景技术
[0002] 广阔的深海底多覆盖着稀软特性的沉积物，但在沉积物表层或深层却蕴含着丰富的矿产资源，为获取沉积物表层矿产资源，通常使用适用于稀软底质的深海采矿车。采矿车最大特点之一就是其行驶履带采用高齿结构，利用高齿插入沉积物中，通过剪切稀软底质的沉积物产生推动力。然而由于两高齿以及履带板间形成了半封闭容腔，经过行走压实后的稀软底质黏附在半封闭容腔内，大量压实沉积物黏附在履带表面全程跟随履带旋转。当高齿履带再一轮接触沉积物并插入时，由于压实的沉积物降低了高齿插入深度，继而降低了采矿车推动力，严重着使采矿车产生原地打滑现象，严重影响深海采矿车的行驶作业。
[0003] 现有对高齿履带进行除粘的方案多为采用高压水射流冲射履带，从而去除履带表面粘稠且压实的沉积物。然而深海采矿车作业处于深海底水环境，水射流在水环境中能量衰减严重，采用了较大功率射流冲洗履带占据了采矿车大量功率且除粘效果不佳，仍有较多沉积物黏附于履带履齿表面，特别是高齿根部被多次压实的沉积物根本无法去除。
具体实施方式
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对相关技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 如图1所示，本实施例公开的这种用于深海稀软底质的高齿履带除粘装置，包括高齿履带1、喷冲机构2、激振托轮组3和履带板限位器4。
[0030] 如图2所示，高齿履带1包括履带架11、驱动轮12、从动轮13、支重轮14、托轮15、链条16、履带板17和高齿18。
[0031] 履带架11为矩形架，其后端两侧分别固定一驱动轮12，履带架的前端两侧分别固定从动轮13；驱动轮为齿轮结构，从动轮为皮带轮槽结构。
[0032] 履带架11的底端通过下梁设置有多组支重轮14，履带架11的顶端通过上梁设置有多组托轮15。
[0033] 链条16长度方向的两侧边有用于限位的卡边。链条通过螺栓与履带板17链接，同一块履带板上有两个链条平行布置。两链条分别与驱动轮12和从动轮13啮合并与支重轮14和托轮15接触。
[0034] 驱动轮用于驱动链条带动履带板转动，从动轮用于限位、导向链条，支重轮起承重作用，托轮可托住上部松弛部分的履带链条。
[0035] 高齿18通过螺栓固定于单一履带板17上，再将履带板中间断开便于排泥。
[0036] 喷冲机构2包括喷冲支架21和进水管22。
[0037] 喷冲支架21上通过螺栓水平固定在履带架驱动轮侧，喷冲支架上并行均匀安装多个喷冲头，可调整喷嘴喷射角度。所有喷冲头连接至进水管22，进水管与射流高压供水箱连接。
[0038] 喷冲机构2共设置有两组，分别为首次喷冲机构和二次喷冲机构。首次喷冲机构的喷冲支架通过螺栓水平固定在履带架驱动轮侧，二次喷冲机构的喷冲支架通过螺栓倾斜固定在履带架从定轮侧最近激振托轮组3的位置。
[0039] 结合图3和图4可以看出，激振托轮组3包括马达31、柔性联轴器32、激振托轮座33、偏心齿轮34、托轮滚子35和隔振板36。
[0040] 马达31为高速双出头液压马达，其固定于履带架11上梁宽度方向的中部。马达的两侧伸出轴分别通过柔性联轴器32与履带架上梁宽度方向两侧的激振托轮座33的输入轴连接。柔性联轴器可以缓和冲击和吸收振动。
[0041] 激振托轮座33的顶端与履带板17的底端接触。
[0042] 如图5所示，激振托轮座33内部设置两个啮合的偏心齿轮34，激振托轮座的输入轴与其中一个偏心齿轮连接，并带动两偏心齿轮同时对向旋转。
[0043] 偏心齿轮34的圆盘五等分，其中四份为空心，一份为实心。两偏心齿轮的实心盘位置关于啮合的中心点对称。
[0044] 当马达带31动啮合的两偏心齿轮34旋转时，通过两实心盘旋转产生的离心力，带动激振托轮座33振动；同时由于两偏心齿轮对称设置，其左右方向的离心力被抵消，因此最终激振托轮座仅会产生上下振动。
[0045] 激振托轮座33的内腔充油，腔内空气经顶端开的排气孔排出，并通过靠马达侧的侧壁上所开的注油口连接压力补偿器进行深水压力补偿。
[0046] 激振托轮座33与履带架11的接触位置设置有隔振板36。隔振板将激振托轮座的高频振动与履带架隔离，仅传递给上方履带。
[0047] 履带架11上梁宽度方向的两侧分别固定有一顶端开放的矩形安装座，安装座内设置有托轮滚子35，托轮滚子的中心有凸起圆环。当托轮滚子上端放置履带链条时，凸起圆环被链条夹在中间，对链条起导向和限位作用，同时托轮滚子两端接触内外链条板并支撑链条履带。
[0048] 履带架11长度方向的中心位置上按一定距离均匀布置三组激振托轮组3。
[0049] 如图3所示，履带板限位器4包括履带限位支架41和耐磨橡胶块42。
[0050] 履带限位支架41为L形板，其上端有唇形止口，唇形止口处布置有两块上下相对的耐磨橡胶块42。
[0051] 履带板限位器4通过螺栓与履带架11连接，与各激振托轮组3置于同一履带截面位置。两履带板限位器左右将激振托轮组夹持，履带板限位器的唇形止口插入履带板侧板一定距离。当履带板受高频激振时，在激振处履带通过唇形止口进行上下限位。耐磨橡胶块42用于缓冲履带振动。
[0052] 当使用本高齿履带行驶机构在稀软沉积物底质行驶向前作业时，由于驱动轮的带动作用，此时陷入沉积物的履带板朝驱动轮侧移动，而履带上部悬空松弛部分履带板向从动轮方向移动。
[0053] 下端黏附压实沉积物的履带在驱动轮侧开始向上离开海底沉积物，当到达首次喷冲机构位置附近时，已调整好角度的首次喷冲机构开始高压水流喷冲，在射流喷冲和沉积物自身重力的作用下，大块黏附沉积物开始脱落，部分被压实和高齿齿根处的沉积物仍附着于履带表面并跟随履带一起转动。
[0054] 当仍带有黏附沉积物的履带到达激振托轮位置，由于履带自重紧贴托激振托轮组，此时激振托轮组产生了高频微振激振源并将此激振力传递到履带结构内部，引发履带及其附着物做高频微振，破坏了压实沉积物表面张力，从而黏附沉积物从履带表面松动和脱落。经多次激振后，黏附的压实沉积物基本完成脱离履带履齿表面，经过二次射流喷冲后，整个履带的黏附沉积物可被完全去除。
[0055] 当使用本除粘装置的具体步骤如下：
[0056] 1、启动准备：在深海作业前，检查装置的各部件是否完好，确保高齿履带、喷冲机构、激振托轮组、隔震板和履带板限位器均处于正常工作状态。同时，根据作业环境的要求，设置合适的履带行进速度、高压水射流的压力和喷冲头的喷嘴喷射角度。
[0057] 2、开始作业：启动装置，履带在驱动轮的驱动下开始行进，首次冲喷机构、二次冲喷机构和激振托轮组同步启动。
[0058] 3、首次冲喷机构除粘：已调整好角度的首次喷冲机构发出高压水流对高齿履带进行喷冲，在射流喷冲和沉积物自身重力的作用下，大块黏附沉积物开始脱落，部分被压实和高齿齿根处的沉积物仍附着于履带表面并跟随履带一起转动。
[0059] 4、激振托轮组除粘：当仍带有黏附沉积物的履带到达激振托轮组位置，由于履带自重紧贴激振托轮组，此时激振托轮组产生了高频微振激振源并将此激振力传递到履带结构内部，引发履带及其附着物做高频微振，破坏了压实沉积物表面张力，使得黏附沉积物从履带表面松动和脱落。
[0060] 5、二次冲喷机构除粘：当黏附沉积物基本脱落的履带到达二次冲喷机构位置，已调整好角度的二次喷冲机构发出高压水流对高齿履带进行喷冲，整个履带的黏附沉积物可被完全去除。
[0061] 6、结束作业：当完成预定区域的深海作业时，关闭装置，停止履带行进、高压水射流喷射和激振托轮组的激振。对装置进行清洁和维护，以便下次使用。
[0062] 使用本除粘装置的优势在于：
[0063] 本装置以高频激振为主，高压射流喷冲为辅对压实沉积物进行清除，减少了高压射流的使用，避开了能量在水中的过大衰减，克服了能量利用率低的难题，降低了能耗；同时从根本上破坏了压实沉积物对履带履齿的表面粘性力，更为充分的去除了履带履齿表面黏附物，提高了履带除粘效果，确保了高齿履带能正常剪切沉积物，保证了履带的驱动力，大大降低了打滑和沉陷风险，提高了深海采矿车行驶作业效率。
[0064] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
