[0001] 本发明涉及深海采矿装备技术领域，具体涉及一种用于深海集矿机的履带行走装置。

[0002] 海底多金属结核作为海底矿产资源的一种，呈菜花状或椭圆形，赋存于海底3000～6000米的海底稀软底质表层下0～10cm深的地方，含有丰富的锰、镍、铜等金属，具有价值高，赋存方式简单等优点，是最具开采价值的海底矿产之一。目前，利用集矿机收集，集矿机也称为采矿车，再利用管道提升系统运输至采矿船的方式是目前世界上公认最有商业价值的多金属结核开采技术，而开采路径确定的基本原则是：采集轨迹平行分布好、重叠少，集矿机和采矿船转向少，提升管线没有或只有少许扭曲，辅助作业时间短，剔除不利地形如沟壑、台阶及>5°的坡度等地段，以及结核丰度低和无矿地段。

[0003] 集矿机在采集过程中，对于未被前采集头收集的部分结核，常常需要在到达作业区域的边界时掉头进行回采，当前回采方式大多选择的是纵向或横向折返式。对于纵向折返式，集矿机与船同向、同速行驶，能够长距离采集，采矿车辆转弯次数少。而对于横向折返式，若集矿机相对船横向左右行驶200m折返，船不动，此种情况下采矿车面临的转弯次数将会大大增加。集矿机采用履带式行走装置实现在海底的行走，需要掉头时会通过制动一侧的履带行走装置实现小角度的转向，转向角度过大时易造成集矿机沉陷在淤泥中，处于深海水下环境难以对集矿机实施救援，集矿机掉头时转弯半径大会消耗更多的燃料或能源，也会影响采矿作业的连续性和流畅性，从而降低采集效率。因此，现有技术亟待进一步提升。

[0033] 下面结合附图对本发明进行详细说明：

[0034] 实施例，结合图1至图5，一种用于深海集矿机的履带行走装置，包括车架1、伺服电机2、履带行走单元和控制单元，履带行走单元有两个且对称设置在车架1的左右两侧，包括履带梁3、主动齿轮41、从动齿轮42、铰链式履带和调节机构，履带梁3纵向布置且与车架1的相邻侧固定焊接成一体，深海集矿机通过两个履带行走单元实现在海底采矿区域内行走，位于深海集矿机前侧的水射流采集头进行矿石收集，并通过提升设备将采集的矿石输送至水面母船。

[0035] 所述主动齿轮41和从动齿轮42分别设置在履带梁3的前后两端，且通过铰链式履带相连，工作状态下，主动齿轮41通过铰链式履带驱动从动齿轮42转动。履带梁3的前后两端分别开设有安装槽31，主动齿轮41和从动齿轮42分别设置在履带梁3的安装槽31内，主动齿轮41和从动齿轮42的齿轮轴均与履带梁3转动配合。

[0036] 所述伺服电机2有两个，两个伺服电机2左右对称设置在两个履带行走单元之间，且固定安装在所述车架1上，伺服电机2的出输端与同侧的主动齿轮41的轮轴相连，伺服电机2的信号端与控制单元通讯相连。所述伺服电机2由深海集矿机上的供电系统为其供电，伺服电机2驱动主动齿轮41转动，主动齿轮41和从动齿轮42的轮齿与履带板43内侧的齿槽431相配合，主动齿轮41驱动铰链式履带转动，实现深海集矿机前进或者后退。

[0037] 铰链式履带是由多个履带板43首尾依次活动相连构成的环形结构，所述履带板43为长方形金属板，任意相邻两个履带板43之间通过销轴转动相连。每个所述履带板43的内侧中部均设有与主动齿轮41或从动齿轮42相配合的齿槽431，履带板43的两端相对于履带梁3的侧壁向外探出。行走过程中，履带板43到达主动齿轮41的位置时，主动齿轮41的轮齿进入履带板43内侧的齿槽431实现与履带板43的啮合，驱动履带板43绕主动齿轮41运动。

[0038] 所述履带梁3的两侧上部对称设有两组托链轮33，每组托链轮33均包括纵向依次间隔布置的两个托链轮33。托链轮33的上部始终与铰链式履带上层部分的底面保持接触，对铰链式履带上层部分的两侧支撑。

[0039] 履带梁3的两侧下部对称设有两组支重轮32，每组支重轮32均包括在纵向依次间隔布置的五个支重轮32，各支重轮32和托链轮33均位于主动齿轮41或从动齿轮42之间，且与履带梁3转动配合。位于履带梁3两侧的支重轮32压在铰链式履带下层部分的上表面，支重轮32与主动齿轮41和从动齿轮42起到承载深海集矿机重力的作用，使深海集矿机的重力在两条铰链式履带上分别更均衡。

[0040] 每个履带板43的外壁上均活动设有一个履齿板44，履齿板44也为长方形的金属板，履齿板44与其对应的履带板43相对垂直布置，履齿板44的中部与对应的履带板43转动相连，使履齿板44与履带板43的运动方向成一定的倾斜角度，使集矿机的前进或后退方向与铰链式履带的运动方向也成一定角度，履齿板44在任意倾斜角度状态下均与履带板43的外表面保持相对垂直，履齿板44保持入土深度不变。

[0041] 具体地，履带板43外侧表面的中心位置设有固定轴45，固定轴45垂直于履带板43的外侧表面，并与其固定相连成一体。履齿板44的中部开设有与固定轴45相适配的盲孔441，所述固定轴45穿设在履齿板44的盲孔441内，履齿板44能够绕固定轴45与履带板43相对转动。盲孔441的开口位置内侧设有止推轴承，另外盲孔441的底部设有滚珠轴承，履齿板
44通过止推轴承和滚珠轴承与固定轴45转动配合，使履带板43能够绕其中轴线相对于其所在的履带板43转动。

[0042] 履带板43的左右两侧分别开设有一个导滑槽431，两个导滑槽431关于固定轴45对称布置，所述导滑槽431的内部活动设有一个导滑座46，导滑座46与履带板43前后滑动配合。另外，履齿板44的左右两端分别与两个导滑座46滑动配合，位于同一履带板43上的两个导滑座46同步反向运动时，能够驱动履齿板44相对于该履带板43转动。

[0043] 导滑座46穿设于导滑槽431的内部，两端均伸出履带板43的内侧表面和外侧表面，导滑座46的左右两侧均与导滑槽431的内侧壁前后滑动配合，位于同侧的各导滑座46均与对应的链传动组件相连。

[0044] 所述导滑座46伸出履带板43外侧表面的一端顶部开设有横向滑槽461，履齿板44靠近履带板43一侧的两端均具有缺口，所述缺口的内侧设有与履带板43外侧表面相对垂直布置的驱动杆47，驱动杆47的一端与履齿板44相连成一体，另一端伸至横向滑槽461内与导滑座46滑动配合。

[0045] 调节机构有两个分别设置在履带梁3的左右两侧，调节机构包括空心轴电机51和链传动组件，所述空心轴电机51设置在主动齿轮41上，链传动组件相邻布置在铰链式履带的内侧，两个链传动组件分别与各履齿板44的左右两侧活动相连。控制单元包括PLC控制器，各伺服电机2和各空心轴电机51的信号端分别与PLC控制器通讯相连。

[0046] 具体地，主动齿轮41的齿轮轴上设有两个电机安装板411，两个电机安装板411相对布置在履带梁3前端的左右两侧外部，且与主动齿轮41的齿轮轴为一体结构。两个空心轴电机51分别固定于两个电机安装板411相互背离的一侧，两个空心轴电机51的输出轴端部也相互背离，且通过轴承与主动齿轮41的齿轮轴同轴布置，主动齿轮41的齿轮轴带动空心轴电机51转动。

[0047] 链传动组件包括主动链轮52、从动链轮53及链条54，所述主动链轮52安装在空心轴电机51的输出轴上。从动齿轮42的齿轮轴上固定设有两个轴承座421，两个轴承座421相对布置在履带梁3后端的左右两侧外部，从动链轮53设置从动齿轮42的齿轮轴上，通过所述轴承座421与从动齿轮42的齿轮轴转动配合，从动链轮53通过所述链轮与主动链轮52相连。工作时，两个空心轴电机51同步反向转动，通过链传动组件驱动所有履齿板44相对于履带板43同步转动，使履带行走装置转向。

[0048] 深海集矿机在采矿过程中沿直线行走，履齿板44在履带板43上的投影位于履带板43的中心线上，两个空心轴电机51随主动齿轮41同步转动，主动齿轮41左右两侧的主动链轮52与其保持相同的角速度，从动齿轮42左右两侧的从动链轮53与其保持相同的角速度；
当深海集矿机到达作业区域边界的一端需要掉头时，主动齿轮41左侧的主动链轮52相对于主动齿轮41向后转动一定角度，同时，主动齿轮41右侧的主动链轮52相对于主动齿轮41向前转动相同的角度，履齿板44相当于其所在的履带板43均转动相同角度呈倾斜状态，深海集矿机向右前方直线行进一段距离后停止，两个空心轴电机51通过链条54驱动履齿板44复位。之后，主动齿轮41左侧的主动链轮52相对于主动齿轮41向前转动一定角度，同时，主动齿轮41右侧的主动链轮52相对于主动齿轮41向后转动相同的角度，主动齿轮41向后转动使深海集矿机倒车，移动一段距离后深海集矿机停止，再将履齿板44的角度调整至前进时的状态，经过几次相同操作后，深海集矿机完成掉头，沿着来时的反方向继续进行矿石收集，当深海集矿机到达作业区域边界的另一端使，采用上述的转向方式完成再次掉头，完成整个作业区域的矿石收集。

[0049] 本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

[0050] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0051] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0052] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。