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CN114908825A - 一种智能化土面平整机及其使用方法 - Google Patents

一种智能化土面平整机及其使用方法 Download PDF

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CN114908825A CN202210423775.4A CN202210423775A CN114908825A CN 114908825 A CN114908825 A CN 114908825A CN 202210423775 A CN202210423775 A CN 202210423775A CN 114908825 A CN114908825 A CN 114908825A
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Abstract

本发明公开了一种智能化土面平整机及其使用方法,包括:行走底盘部分,用于带动装置行走并在平整后的土面上形成由横向条纹与竖向条纹叠加形成的网状结构;主体支座部分,安装于行走底盘部分上;激光测距仪,安装在主体支座部分的两侧;精确倒土部分,安装于主体支座部分上并与激光测距仪相对应,用于对激光测距仪所检测的缺陷位置进行填土;回型旋转盘部分,转动的安装于主体支座部分上;液压铲土机部分,对称的安装于回型旋转盘部分的两侧,用于对突出土面的土体铲起并将其倾倒至精确倒土部分中;液压强夯机部分,安装于回型旋转盘部分的另外两侧。本发明可直接应用在现有大型场地的土面平整过程中,有效提高土面平整的效率,减小误差。

Description

一种智能化土面平整机及其使用方法
技术领域
本发明涉及建筑工程的技术领域,尤其涉及一种智能化土面平整机及其使用方法。
背景技术
现有造路技术通常运用人工驾驶铲土机先对场地内的土进行铲运,使场地内土面尽量平整,而观测土面是否平整是用人眼观测的方法,这种方法存在误差且可能因为现场环境情况影响判断,导致误差增大,土面出现凹凸的情况。
当土面完成铲运之后会继续通过人工驾驶夯实机对土面进行夯实,夯实的过程与铲运过程分开进行,且均需要人工操控,当需要进行大型场地如机场的平整时,这种方式就会较为低效,同时存在较大的误差,而土面经常会有小型坑洼,这种坑洼常常会被人眼忽略,但对后续夯实等工序有影响。
因此需要一种能够自动检测土面平整度,同时可在无人驾驶情况下对细小坑洼进行精确检测填土的铲土夯实监测的一体机。
发明内容
基于上述现有技术存在的不足,本发明所要解决的技术问题是在于提供一种智能化土面平整机及其使用方法,可直接应用在现有大型场地的土面平整过程中,有效提高土面平整的效率,减小误差。
为了实现上述的目的,本发明采用以下技术措施:
本发明的智能化土面平整机及其使用方法包括:行走底盘部分,包括横竖两组履带单元,用于带动装置行走并在平整后的土面上形成由横向条纹与竖向条纹叠加形成的网状结构;主体支座部分,安装于所述行走底盘部分上,用于对整个装置进行承载;激光测距仪,通过测距机构安装架安装在所述主体支座部分的两侧,用于对土面的平整度进行检测;精确倒土部分,安装于所述主体支座部分上并与所述激光测距仪相对应,用于对所述激光测距仪所检测的缺陷位置进行填土,实现精确的土体填盖;回型旋转盘部分,转动的安装于所述主体支座部分上;液压铲土机部分,对称的安装于所述回型旋转盘部分的两侧,用于对突出土面的土体铲起并将其倾倒至所述精确倒土部分中;液压强夯机部分,对称的安装于所述回型旋转盘部分的另外两侧,用于对土面进行强夯。
优选的,所述行走底盘部分包括安装座,所述安装座的下方固定有旋转油缸安装架,安装座的中部安装有抹平单元;所述旋转油缸安装架呈十字形,其四边用于安装四个履带单元的旋转油缸;所述履带单元包括安装于旋转油缸下方的履带支座,所述履带支座安装于履带连接架的中部,所述履带连接架将履带两侧的两个履带齿轮连接起来,两个履带齿轮安装于履带齿条上,通过旋转带动履带齿条运动;所述履带齿条外部包裹一圈履带,其中一个履带齿轮上安装有履带电机。
进一步的,所述抹平单元从上至下依次由旋转油缸、抹盘安装座、四个抹盘固定杆、四个支撑抹盘组成;当需要切换横竖履带单元进行行走时,可先通过中部抹平单元的旋转油缸降下四个支撑抹盘与地面接触对装置进行重力支撑,切换完毕后再升起抹平单元;当行走底盘部分在行走平整时,可通过降下抹平单元后,控制抹平单元的旋转油缸旋转,带动安装于其下的四个支撑抹平盘进行旋转,对土面进行抹平。
进一步的,所述履带电机的输出轴还与棘轮压路件连接,所述棘轮压路件外侧安装有微型桩夹盘,其上设有若干微型桩,微型桩插入安装于转盘上的呈圆周形的夹持槽中,所述夹持槽的两边均设有稳定插孔;所述输出轴的最外侧安装有竖直锤击机构,通过轴承与所述输出轴连接,所述轴承上安装有矩形安装座,矩形安装座的中部设有电动打夯机,电动打夯机的下方设有两个丝杆电机,可分别将固定丝杆插入夹持槽两端的稳定插孔中,最底部设有配重块;所述电动打夯机通过冲击力将插于夹持槽中的微型桩打入土层中。
优选的,所述回型旋转盘部分包括安装于主体支座部分的液压转盘上的旋转底盘,所述旋转底盘的中部设有外侧回型轨道与内侧回型轨道,两个轨道中间对应位置设有轨道槽,轨道槽上安装有带电机的行走小车;带电机的行走小车每两个为一组,可载起一个液压铲土机部分或一个液压强夯机部分,通过将相同重量的两对液压铲土机部分与液压强夯机部分安装于旋转底盘的四面,形成一个十字形的两个天平的结构。
进一步的,所述液压铲土机部分包括铲土机安装座、液压铲土机、控制电机、异型铲刀,所述液压铲土机安装于铲土机安装座上,所述铲土机安装座安装于轨道上的带电机的行走小车上,使液压铲土机可在轨道上左右移动;所述控制电机安装于液压铲土机上,用于控制异型铲刀的转动,实现倾倒与挖掘的功能。
优选的,所述异型铲刀由铲刀主体构成主体,所述铲刀主体的一侧为常开的开口,其另一侧为可以闭合的开口,该开口中设有挡板内轨道,所述挡板内轨道中插有挡板,使得挡板可以在其中滑动;所述挡板上安装有第一齿条轨道与第一齿条挡板,通过安装于铲刀主体外侧的第一开关电机控制第一齿轮在第一齿条轨道上转动,进而控制挡板在挡板内轨道上的移动,实现开口的开启与关闭;当激光测距仪监测到土面高于设置值后,将铲刀主体移动到需要进行集土的上方,打开挡板,通过控制电机调整铲刀主体的角度,将有挡板的那面与需要的土面堆平行,再将有挡板的那面压入土体中,控制第一开关电机关闭挡板,需要的土全部被收入铲刀主体中,将铲刀主体移动到精确倒土部分的上方,通过控制电机控制铲刀主体的角度,将内部收集的土直接倒入精确倒土部分中。
进一步的,所述精确倒土部分包括进土槽、坡型进土口、斜向分土底板、存储土底板、开关机构,其中进土槽安装于主体支座部分(1000)的倒土机构安装座上,所述进土槽的内部安装有坡型进土口,下方设有斜向分土底板,所述斜向分土底板的上方通过两侧的安装杆安装于测距机构安装架上;所述斜向分土底板的下方设有存储土底板,所述存储土底板的侧面设有若干个开关机构,每个开关机构与所述激光测距仪一一对应,确保倒土位置的精确性。
优选的,所述开关机构的内侧设有第二齿条挡板与第二齿条轨道,第二齿条轨道设置在开关挡板的一侧,通过安装于存储土底板内侧的第二开关电机控制第二齿轮在第二齿条轨道上转动,进而控制开关挡板的开启与关闭;倒入进土槽中的土体通过坡型进土口滑入斜向分土底板,大块土体通过分流进入存储土底板中存储,每一个开关机构与一个激光测距仪的位置对应,当开关机构打开时,存储土底板内侧相应位置的土体就会倒出;当激光测距仪检测到土面低于设定的基准面时,对应位置的开关机构打开,进而对缺陷位置进行填土,以实现精确的土体填实。
相应的,本发明还提供了智能化土面平整机及其使用方法的使用方法,其步骤为:
S1、首先远程控制装置整体先在覆盖区域行走扫描一遍,通过激光测距仪测量底面高凸不平的情况并建立坐标分布记存储,设置地形相对基准面和高度;
S2、通过测量情况提前向精确倒土部分中充入足量土体,启动装置开始施工,先由前方的激光测距仪检测地面平整度,同时将平整数据与记录的坐标进行对照,实现施工的现场定位,再控制液压铲土机部分与液压强夯机部分进行工作,通过旋转底盘的旋转与带电机的行走小车在轨道上移动调整铲土与强夯部分的位置,如果激光测距仪测得的土面高度高于设定基准面,通过控制电机调整铲刀主体的角度,再用挡板进行收集,收集完后再通过直接倾倒的方式加入进土槽中;如果激光测距仪测得的土面高度低于设定基准面,则控制相应的开关机构打开,对对应位置进行精确填土,再进行强夯工序,直到土面高度达到设定基准面位置,在进行平整工作时,可通过控制安装座中部的旋转油缸降下并旋转,进而控制四个支撑抹盘对土面进行抹平;
S3、当前方的激光测距仪不断向前行走,完成检测工作时,后方的激光测距仪也对平整完后的地面平整度进行扫描,更新记录的坐标数据,确保土面成功夯实,到达设定的标准面;
S4、当平整完毕后,可通过控制竖向的履带单元在平整后的土面进行行驶,通过旋转油缸控制横向的履带单元上下移动,配合竖向的履带单元外侧的四个棘轮压路件对路面进行压实,形成竖向条纹,走到竖向尽头时,控制抹平单元的旋转油缸使中部的抹平单元降至地面用于重力支撑,竖向的履带单元上升,横向的履带单元下降至地面,再升起抹平单元,此时横向的履带单元作为装置的重力支撑,整个装置横向行驶,竖向的履带单元上下移动对土面压出横向条纹,横竖条纹形成的网状结构,如此往复;在整个行进过程中,可通过竖直锤击机构将安装于棘轮压路件外侧的微型桩夹盘中的微型桩竖直打入凹槽土面,增大土面的咬合力与稳定性,为后续加工提供良好的条件,至此整个土面平整施工工作方式完毕。
由上,本发明的智能化土面平整机及其使用方法及其使用方法的有益效果如下:
1、本发明的行走底盘部分通过设计的横竖两组履带单元配合中部的抹平单元,对装置走过的土面形成由横向条纹与竖向条纹叠加形成的网状结构,使平整后的土层具有咬合力,更加稳定;而抹平单元除了作为切换横竖履带单元的支撑外,还可在装置行走时通过旋转油缸的旋转,使安装于下部的四个支撑抹盘对土层进行旋转抹平;横竖履带单元在进行切换时还可通过其上的旋转油缸进行旋转调整,以满足不同方向角度的平整需要;履带单元的履带齿轮外侧还安设有棘轮压路件,其通过输出轴与履带齿轮一同旋转,对土面进行压实,压实后的土层凹凸相间,同时安装在棘轮压路件外侧的微型桩夹盘上设有若干微型桩,其位置与棘轮压路件压过的土面形成的凹槽处相匹配,通过安装在输出轴最外侧的竖直锤击机构的电动打夯机对微型桩进行锤击,将其锤入凹型土面,有效增加土面稳定性,进一步增加了土层的咬合力;相较于现有技术履带底盘的前进旋转方式,原地旋转可能会破坏刚进行平整的土层,且需要的旋转预留空间较大,同时压制的土层因为只有履带走过,土层咬合力不够强,更易被破坏,而本发明通过抹平单元与两组横竖履带单元的配合,控制其不同的起降顺序,旋转角度,实现了履带底座的原地快速旋转,同时在一组履带行进的过程中,另一组可以通过上下移动对土面进行压实,形成横竖的条纹,配合安装于履带齿轮外部的棘轮压路件、微型桩夹盘、竖直锤击机构,能够在行走底盘经过的土面形成网状条纹,同时还可在网状凹处打入微型桩,能够有效加强土面咬合力与稳定性,而抹平单元可在履带行走过程中对土面进行旋转抹平,有效提高土面平整度。
2、本发明的回型旋转盘部分通过将旋转底盘安装于主体支座部分的液压转盘上,使其能够进行旋转,而旋转底盘上又设置了回型轨道,回型轨道上设有轨道槽,带电机的行走小车可在上面移动行走,而通过外侧回型轨道与内侧回型轨道的配合,使得安装于其上的八个小车两两配对,四对小车成功载起两个液压铲土机部分与液压强夯机部分,使其能够在回型轨道上左右移动,通过这种结构设计,实现了在一个机器上多个铲土与夯实机构能同时进行工作,而工作的角度可通过旋转底盘进行调整,还可通过回型轨道进行进一步的微调,该功能的对后续精确铲土与夯实提供了保障,除此之外,两个相同的液压铲土机部分与液压强夯机分别安装于旋转底盘的两侧,相互对应,因为他们的重量相等,形成一个十字形的两个天平结构,确保了旋转底盘的稳定性;相较于现有技术的单个铲土机工作和单个强夯机操作,本结构实现了多个机构之间既可以快捷切换工作,又可以同时工作,提高土面铲压的效率,减少了时间成本;
3、本发明的液压铲土机部分上设有异型铲刀,该异型铲刀上设有挡板开关结构,通过挡板的开关和闭合,进而实现精确快速集土的功能,这种结构设计的优势在于,如果检测到土面的不平整或高于设定的基准面,通过控制电机调整铲刀主体角度,再用挡板进行收集,收集完后再通过直接倾倒的方式加入进土槽中,这样既能够保证收集土体的效率,又可以保证收集突出土体后土面的平整性,便于后续检测平整度或者夯实;相较于现有技术直接通过铲刀进行土体的挖掘,或者铲起,可能会使土体更加不平整,不便于检测和后续强夯,本发明的优势在于快捷收集其土体之后,还能保证土面的平整。
4、本发明的精确倒土部分通过设计进土槽、坡型进土口、斜向分土底板、存储土底板、开关机构的结构,使其中倒入进土槽中的土体通过坡型进土口滑入斜向分土底板,大块土体通过分流进入存储土底板中,存储土底板外侧分有若干个开关机构,每一个开关机构的都与一个激光测距仪的位置对应,当开关机构打开时,存储土底板内侧相应位置的土体就会倒出,当激光测距仪检测到土面低于设定的基准面时,对应位置的开关机构就会打开,进而对缺陷位置进行填土,便于后续进行夯实,该结构能够实现精确的土体填盖,同时通过一个进土槽进土,斜向分土底板将土体均匀分配到存储土底板中,确保每个开关机构打开后相应位置都有土体能够填土;相较于现有技术的一次性大范围铲刀填土,即耗费大量能源,还会有土体过多的浪费,需要再次铲起等工序,本发明的优势在于精确填土,通过单个开关与单个激光测距仪对应,实现点对点填土,既提高了效率也减少了能源的浪费,还能对人眼易忽略的细小坑洼进行有效填土,为后续压实等工序提供基础保障。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的智能化土面平整机及其使用方法的整体结构示意图;
图1a为本发明的整体连接逻辑框图;
图1b为本发明的行走底盘部分的整体结构示意图;
图1c为本发明的行走底盘部分的俯视立体图;
图1d为本发明的行走底盘部分的抹平单元的结构示意图;
图1e为本发明的行走底盘部分的履带单元的结构示意图;
图1f为本发明的微型桩夹盘的结构示意图;
图1g为本发明的竖直锤击机构的结构示意图;
图2为本发明的主体支座部分的结构示意图;
图3为本发明的回型旋转盘部分的结构示意图;
图4为本发明的液压铲土机部分的结构示意图;
图5为本发明的异型铲刀结构的结构示意图一;
图6为本发明的异型铲刀结构的结构示意图二;
图7为本发明的液压强夯机部分的结构示意图;
图8为本发明的精确倒土部分的结构示意图一;
图9为本发明的精确倒土部分的结构示意图二;
图10为本发明的开关机构的内侧结构示意图。
附图说明:
6000-行走底盘部分;
0001-安装座;0002-旋转油缸安装架;0003-旋转油缸;
0100-抹平单元;
0101-抹盘安装座;0102-抹盘固定杆;0103-支撑抹盘;
0200-履带单元;
0201-履带支座;0202-履带连接架;0203-履带电机;0204-输出轴;0205-履带齿轮;0206-履带齿条;0207-棘轮压路件;0208-履带;0209-微型桩夹盘;0209a-转盘;0209b-夹持槽;0209c-稳定插孔;0209d-微型桩;0210-竖直锤击机构;0210a-矩形安装座;0210b-轴承;0210c-电动打夯机;0210d-丝杆电机;0210e-固定丝杆;0210f-配重块;
1000-主体支座部分:
1001-安装底座;1002-液压转盘;1003-倒土机构安装座;1004-测距机构安装架;1005-异型测距机构安装座;1006-激光测距仪;
2000-回型旋转盘部分;
2001-旋转底盘;2002a-外侧回型轨道;2002b-内侧回型轨道;2003-轨道槽;2004-带电机的行走小车;2005-护栏;
3000-液压铲土机部分:
3001-铲土机安装座;3002-液压铲土机;3003-控制电机;3100-异型铲刀;3101-铲刀主体;3102-挡板;3103a-第一开关电机;3103b-第一齿轮;3104a-第一齿条轨道;3104b-第一齿条挡板;3105-挡板内轨道;
4000-液压强夯机部分:
4001-强夯机安装座;4002-液压强夯机;
5000-精确倒土部分:
5001-进土槽;5002-坡型进土口;5003-斜向分土底板;5004-安装杆;5005-存储土底板;5006-开关机构;5006a-开关挡板;5006b-第二齿条挡板;5006c-第二齿条轨道;5006d-第二开关电机;5006e-第二齿轮。
具体实施方式
下面,结合图1至图10详细介绍本发明提供的一种智能化土面平整机及其使用方法。
如图1和图1a所示,本发明的智能化土面平整机及其使用方法包括作为整体装置基底的行走底盘部分6000,安装于行走底盘部分6000上的主体支座部分1000,以及安装于主体支座部分1000上的回型旋转盘部分2000和精确倒土部分5000,还包括安装于回型旋转盘部分2000上的液压铲土机部分3000与液压强夯机部分4000。其中最为关键的为行走底盘部分6000、回型旋转盘部分2000、液压铲土机部分3000与精确倒土部分5000。
如图1b-图1g所示,行走底盘部分6000由安装座0001、抹平单元0100、履带单元0200构成主体,安装座0001的下方固定有旋转油缸安装架0002,旋转油缸安装架0002为一个十字形,四边用于安装四个履带单元0200的旋转油缸0003,安装座0001的中部用于安装抹平单元0100,抹平单元0100从上至下依次由旋转油缸0003、抹盘安装座0101、四个抹盘固定杆0102、四个支撑抹盘0103组成。设置该结构的作用是,通过五个旋转油缸0003的升降配合,使安装座0001能稳定承载其整个装置的重力,其中,旋转油缸0003为一种通用件,作用是对装置进行支撑,同时可以带动装置旋转。当需要切换横竖履带单元进行行走时,可先通过中部抹平单元0100的旋转油缸0003降下四个支撑抹盘0103与地面接触对装置进行重力支撑,切换完毕后再升起抹平单元0100。除此之外,当行走底盘部分6000在行走平整时,可通过降下抹平单元0100后,控制旋转油缸0003旋转,带动安装于其下的四个支撑抹平盘0103进行旋转,对土面进行抹平。
履带单元0200包括安装于旋转油缸0003下方的履带支座0201,履带支座0201安装于履带连接架0202的中部,履带连接架0202将履带两侧的两个履带齿轮0205连接起来,两个履带齿轮0205安装于履带齿条0206上,可通过旋转带动履带齿条0206运动。履带齿条0206外部包裹一圈履带0208,履带0208为一种通用件,可增大与土面的摩擦力,两个履带齿轮0205中的一个履带齿轮0205上安装有履带电机0203,同时履带电机0203的输出轴0204还与棘轮压路件0207连接,棘轮压路件0207外侧安装有微型桩夹盘0209,其上设有若干微型桩0209d,微型桩0209d插入安装于转盘0209a上的呈圆周形的夹持槽0209b中,夹持槽0209b的两边均设有稳定插孔0209c。
输出轴0204的最外侧安装有竖直锤击机构0210,通过轴承0210b与输出轴0204连接,轴承0210b上安装有矩形安装座0210a,矩形安装座0210a的中部设有电动打夯机0210c,位置在微型桩0209d的上方,下方设有两个丝杆电机0210d,可分别将固定丝杆0210e插入夹持槽0209b两端的稳定插孔0209c中,最底部设有配重块0210f。其中,轴承0210b为一种通用件,可在输出轴0204转动时,在底端配重块0210f的作用下,使得矩形安装座0210a保持竖直,电动打夯机0210c为一种通用件,功能是通过强大的冲击力将插于夹持槽0209b中的微型桩0209d打入土层中。丝杆电机0210d为一种通用件,功能是通过伸缩出固定丝杆0210e使其插入夹持槽0209b两端的稳定插孔0209c中,保持整个竖直锤击机构0210与微型桩夹盘0209的稳定,同时保证了将要打入的微型桩0209d与地面垂直。履带电机0203为一种通用件,用于提供动力,可同时带动履带齿轮0205与棘轮压路件0207转动,设置该结构的作用是通过棘轮压路件0207转动,对土面进行压实,形成的土面凹凸相间,有效增加了土面的咬合力,再通过安装于棘轮压路件0207上的微型桩夹盘0209,在竖直锤击机构0210的作用下,将微型桩0209d竖直锤入凹处土面,有效增加土面的稳定性。
如图2所示,主体支座部分1000由安装底座1001构成主体,安装底座1001固定安装于安装座0001上,作用是对整个装置进行承载,安装底座1001的中部设有液压转盘1002,两侧分别设有倒土机构安装座1003、测距机构安装架1004,液压转盘1002为一种通用件,功能通过液压对安装于其上的机构进行旋转,倒土机构安装座1003用于安装精确倒土部分5000,测距机构安装架1004用于安装异型测距机构安装座1005,异型测距机构安装座1005的下方安装有若干激光测距仪1006,该激光测距仪1006为水平并排安装,构成一个条形的平整度检测装置,同时每个激光测距仪1006的位置与精确倒土部分5000的开关机构5006一一对应,确保开关机构5006进行倒土的位置即是激光测距仪1006进行检测的位置,激光测距仪1006为一种通用件,功能是通过激光测出物体与机器的距离,通过多个并排的激光测距仪配合,能够实现对土面平整度的检测。
如图3所示,回型旋转盘部分2000由旋转底盘2001构成主体,旋转底盘2001安装于液压转盘1002上,通过液压转盘1002可控制旋转底盘2001进行旋转。旋转底盘2001的中部设有外侧回型轨道2002a与内侧回型轨道2002b,两个轨道中间对应位置设有轨道槽2003,轨道槽2003上安装有带电机的行走小车2004,轨道的四角设有护栏2005,护栏2005的作用作为轨道的挡板,防止小车驶出轨道,确保装置的安全性与稳定性。带电机的行走小车2004为一种通用件,可通过电机控制小车在轨道上进行前进和后退,带电机的行走小车2004每两个为一组,可载起一个液压铲土机部分3000或者一个液压强夯机部分4000,整个轨道上四面应分别设有两个液压铲土机部分3000与液压强夯机部分4000,且液压铲土机部分3000应与另一个液压铲土机部分3000对应,液压强夯机部分4000应与另一个液压强夯机部分4000进行对应,设计该结构的作用是,通过将相同重量的两对液压铲土机部分3000与液压强夯机部分4000安装于旋转底盘2001的四面,形成一个十字形的两个天平的结构,确保在相等重力的影响下旋转底盘2001的稳定性,同时通过轨道的设置,使得液压铲土机部分3000与液压强夯机部分4000不仅可以通过旋转调整角度,还可以通过轨道上的平移进行位置的调整,满足精确收集土体与夯实土体的需要。
如图4、图5、图6所示,液压铲土机部分3000包括铲土机安装座3001、液压铲土机3002、控制电机3003、异型铲刀3100,液压铲土机3002安装于铲土机安装座3001上,铲土机安装座3001安装于轨道上的带电机的行走小车2004上,使液压铲土机3002可在轨道上左右移动,液压铲土机3002为一种通用件,作用是通过液压控制铲刀对土体进行铲起以及倾倒,控制电机3003安装于液压铲土机3002上,用于控制异型铲刀3100的转动,实现倾倒与挖掘的功能。异型铲刀3100由铲刀主体3101构成主体,铲刀主体3101的一侧设为开口,与普通铲刀相同,该铲刀主体3101的另一侧仍为开口,其开口中设有挡板内轨道3105,挡板内轨道3105中插有挡板3102,使得挡板3102可以在其中滑动,实现铲刀主体3101另一侧开口的闭合,实现集土的功能。挡板3102上安装有第一齿条轨道3104a与第一齿条挡板3104b,通过安装于铲刀主体3101外侧的第一开关电机3103a控制第一齿轮3103b在第一齿条轨道3104a上转动,进而控制挡板3102在挡板内轨道3105上的移动,实现开口的开启与关闭,设置该结构的作用是,当激光测距仪1006监测到土面高于设置值后,将铲刀主体3101移动到需要进行集土的上方,打开挡板3102,通过控制电机3003调整铲刀主体3101的角度,将有挡板3102的那面与需要的土面堆平行,再将有挡板3102的那面压入土体中,控制第一开关电机3103a关闭挡板3102,此时需要的土已经全部被收入铲刀主体3101中,而因为关闭挡板3102时,挡板3102为一个横向的平面,故收集土后的土面更为平整,便于后续的土面平整度检测,再将铲刀主体3101移动到精确倒土部分5000的进土槽5001上方,通过控制电机3003控制铲刀主体3101的角度,将内部收集的土直接倒入进土槽5001中,这样既能够保证收集土体的效率,又可以保证收集突出土体后土面的平整性,便于后续检测平整度或者夯实。
如图7所示,液压强夯机部分4000由强夯机安装座4001与液压强夯机4002组成,液压强夯机4002转动的安装于强夯机安装座4001上,强夯机安装座4001安装于轨道上的带电机的行走小车2004上,使液压强夯机4002可在轨道上左右移动,再与旋转角度配合,满足多角度多位置的强夯需要。
如图8、图9、图10所示,精确倒土部分5000包括进土槽5001、坡型进土口5002、斜向分土底板5003、存储土底板5005、开关机构5006,其中进土槽5001安装于主体支座部分1000的倒土机构安装座1003上,进土槽5001的内部安装有坡型进土口5002,下方设有斜向分土底板5003,斜向分土底板5003的上方通过两侧的安装杆5004安装于测距机构安装架1004上,确保整个精确倒土部分5000的稳定性。斜向分土底板5003的下方设有存储土底板5005,存储土底板5005的侧面设有若干个开关机构5006,每个开关机构与主体支座部分1000的一个激光测距仪1006对应,确保倒土位置的精确性。
开关机构5006的内侧设有第二齿条挡板5006b与第二齿条轨道5006c,第二齿条轨道5006c设置在开关挡板5006a的一侧,通过安装于存储土底板5005内侧的第二开关电机5006d控制第二齿轮5006e在第二齿条轨道5006c上转动,进而控制开关挡板5006a的开启与关闭。整个机构形成一个封闭的结构,其中倒入进土槽5001中的土体通过坡型进土口5002滑入斜向分土底板5003,大块土体通过分流进入存储土底板5005中存储,存储土底板5005的外侧分有若干个开关机构5006,每一个开关机构5006与一个激光测距仪1006的位置对应,当开关机构5006打开时,存储土底板5005内侧相应位置的土体就会倒出,当激光测距仪1006检测到土面低于设定的基准面时,对应位置的开关机构5006就会打开,进而对缺陷位置进行填土,便于后续进行夯实,该结构能够实现精确的土体填实,同时通过一个进土槽5001进土,斜向分土底板5003将土体均匀分配到存储土底板5005中,确保每个开关机构5006打开后相应位置都有土体能够填土。
在本发明中,行走底盘部分6000通过设计的横竖两组履带单元0200配合中部的抹平单元0100,在进行竖向平整时,竖向的一组履带单元0200与地面接触负责向前行走,另外一组履带单元0200通过设置在履带支座0201上的旋转油缸0003抬升脱离地面,同时可以通过旋转油缸0003控制其反复上下移动对横向的土面进行压实,进而压出均匀的竖向条纹;而在进行横向平整时,可先通过控制抹平单元0100上的旋转油缸0003降低,使抹平单元0100底部的四个支撑抹盘0103与地面接触,再抬起竖向一组履带单元0200,此时装置整体重力由抹平单元0100进行支撑,同时降下横向一组履带单元0200,最后升起抹平单元0100,重力支撑由抹平单元0100切换为横向一组履带单元0200,此时横向一组履带单元0200负责行走,竖向一组履带单元0200负责压出横向条纹,横向条纹与竖向条纹叠加形成网状结构,使平整后的土层具有咬合力,更加稳定。而抹平单元0100除了作为切换横竖履带单元的支撑外,还可在装置行走时通过旋转油缸0003的旋转,使安装于下部的四个支撑抹盘0103对土层进行旋转抹平。横竖履带单元在进行切换时还可通过其上的旋转油缸进行旋转调整,以满足不同方向角度的平整需要。
履带单元0200的履带齿轮0205外侧还安设有棘轮压路件0207,其通过输出轴0204与履带齿轮0205一同旋转,对土面进行压实,压实后的土层凹凸相间,进一步增加了土层的咬合力,同时安装在棘轮压路件0207外侧的微型桩夹盘0209上设有若干微型桩0209d,其位置与棘轮压路件0207压过的土面形成的凹槽处相匹配,通过安装在输出轴0204最外侧的竖直锤击机构0210的电动打夯机0210c对微型桩0209d进行锤击,将其锤入凹型土面,有效增加土面稳定性。相较于现有技术履带底盘的前进旋转方式,原地旋转可能会破坏刚进行平整的土层,且需要的旋转预留空间较大,同时压制的土层因为只有履带走过,土层咬合力不够强,更易被破坏,而本发明通过抹平单元0100与两组横竖履带单元的配合,控制其不同的起降顺序,旋转角度,实现了履带底座的原地快速旋转,同时在一组履带单元行进的过程中,另一组可以通过上下移动对土面进行压实,形成横竖的条纹,配合安装于履带齿轮0205外部的棘轮压路件0207、微型桩夹盘0209、竖直锤击机构0210,能够在行走底盘0000经过的土面形成网状条纹,同时还可在网状凹处打入微型桩0209d,能够有效加强土面咬合力与稳定性,而抹平单元0100可在履带行走过程中对土面进行旋转抹平,有效提高土面平整度。
回型旋转盘部分2000通过将旋转底盘2001安装于主体支座部分1000的液压转盘1002上,使其能够进行旋转,而旋转底盘2001上又设置了回型轨道,回型轨道上设有轨道槽2003,带电机的行走小车2004可在上面移动行走,而通过外侧回型轨道2002a与内侧回型轨道2002b的配合,使得安装于其上的八个小车两两配对,四对小车成功载起两个液压铲土机部分3000与液压强夯机部分4000部分,使其能够在回型轨道上左右移动,通过这种结构设计,实现了在一个机器上多个铲土与夯实机构能同时进行工作,而工作的角度可通过旋转底盘2001进行调整,还可通过回型轨道进行进一步的微调,对后续精确铲土提供了保障,除此之外,两个相同的液压铲土机部分3000与液压强夯机部分4000分别安装于旋转底盘2001的两侧,相互对应,因为他们的重量相等,形成一个十字形的两个天平结构,确保了旋转底盘的稳定性。相较于现有技术的单个铲土机工作和单个强夯机操作,本结构实现了多个机构之间既可以快捷切换工作,又可以同时工作,提高土面铲压的效率,减少了时间成本。
本发明的液压铲土机部分3000上设有异型铲刀3100,该异型铲刀3100上设有铲刀主体3101、挡板3102、第一开关电机3103a、第一齿轮3103b、第一齿条轨道3104a、第一齿条挡板3104b、挡板内轨道3105,通过在铲刀主体3101内侧开口,安设挡板内轨道3105,再将设有第一齿条轨道3104a、第一齿条挡板3104b的挡板3102插入其中,通过铲刀主体3101外侧的第一开关电机3103a控制第一齿轮3103b在第一齿条轨道3104上转动,实现挡板3102的开关和闭合,进而实现精确快速集土的功能,这种结构设计的工作方式如下:先将铲刀主体3101移动到需要进行集土的上方,打开挡板3102,通过控制电机3003调整铲刀主体3101的角度,将有挡板3102的那面与需要的土面堆平行,再将有挡板3102的那面压入土体中,控制第一开关电机3103a关闭挡板3102,此时需要的土已经全部被收入铲刀主体3101中,而因为关闭挡板3102时,挡板3102为一个横向的平面,故收集土后的土面更为平整,便于后续的土面平整度检测,再将铲刀主体3101移动到精确倒土部分5000的进土槽5001上方,通过控制电机3003控制铲刀主体3101的角度,将内部收集的土直接倒入进土槽5001中,这种结构设计的优势在于,如果检测到土面的不平整或高于设定的基准面,通过控制电机3003调整铲刀主体3101的角度,在用挡板3102进行收集,收集完后再通过直接倾倒的方式加入进土槽5001中,这样既能够保证收集土体的效率,又可以保证收集突出土体后土面的平整性,便于后续检测平整度或者夯实;相较于现有技术直接通过铲刀进行土体的挖掘,或者铲起,可能会使土体更加不平整,不便于检测和后续强夯,本发明的优势在于快捷收集其土体之后,还能保证土面的平整。
本发明的精确倒土部分5000相较于现有技术的一次性大范围铲刀填土,即耗费大量能源,还会有土体过多的浪费,需要再次铲起等工序,本发明的优势在于精确填土,通过单个开关与单个激光测距仪对应,实现点对点填土,既提高了效率也减少了能源的浪费,还能对人眼易忽略的细小坑洼进行有效填土,为后续压实等工序提供基础保障。
相应的,本发明提供一种智能化土面平整机及其使用方法的使用方法,可应用于机场等大型场地的土面平整中:
S1、首先远程控制装置整体先在覆盖区域行走扫描一遍,通过激光测距仪1006测量底面高凸不平的情况并建立坐标分布记存储,设置地形相对基准面和高度。
S2、通过测量情况提前向精确倒土部分5000中充入足量土体,启动装置开始施工,先由前方的激光测距仪1006检测地面平整度,同时将平整数据与记录的坐标进行对照,实现施工的现场定位,再控制液压铲土机部分3000与液压强夯机部分4000进行工作,通过旋转底盘2001的旋转与带电机的行走小车2004在轨道上移动调整铲土与强夯部分的位置,如果激光测距仪1006测得的土面高度高于设定基准面,通过控制电机3003调整铲刀主体3101的角度,再用挡板3102进行收集,收集完后再通过直接倾倒的方式加入进土槽5001中;如果激光测距仪1006测得的土面高度低于设定基准面,则控制相应的开关机构5006打开,对对应位置进行精确填土,再进行强夯工序,直到土面高度达到设定基准面位置,在进行平整工作时,可通过控制安装座0001中部的旋转油缸0003降下并旋转,进而控制四个支撑抹盘0103对土面进行抹平。
S3、当前方的激光测距仪1006不断向前行走,完成检测工作时,后方的激光测距仪1006也对平整完后的地面平整度进行扫描,更新记录的坐标数据,确保土面成功夯实,到达设定的标准面。需要说明的是,上述激光测距仪1006与精确倒土部分5000的相对位置仅为本实施例的一个参考,可根据实际情况改变其相对位置以应对不同需要。
S4、当平整完毕后,可通过控制竖向的履带单元0200在平整后的土面进行行驶,通过旋转油缸0003控制横向的履带单元0200上下移动,配合竖向的履带单元0200外侧的四个棘轮压路件0207对路面进行压实,形成竖向条纹,走到竖向尽头时,控制抹平单元0100的旋转油缸使中部的抹平单元0100降至地面用于重力支撑,竖向的履带单元0200上升,横向的履带单元0200下降至地面,再升起抹平单元0100,此时横向的履带单元0200作为装置的重力支撑,整个装置横向行驶,竖向的履带单元0200上下移动对土面压出横向条纹,横竖条纹形成的网状结构,如此往复;在整个行进过程中,可通过竖直锤击机构0210将安装于棘轮压路件0207外侧的微型桩夹盘0209中的微型桩0209d竖直打入凹槽土面,有效增大了土面的咬合力与稳定性,为后续加工提供了良好的条件,至此整个土面平整施工工作方式完毕。
以上所述,仅为本发明中的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内,可理解得到的变换或者替换,都应该涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims (10)

1.一种智能化土面平整机及其使用方法,其特征在于,包括:
行走底盘部分(6000),包括横竖两组履带单元(0200),用于带动装置行走并在平整后的土面上形成由横向条纹与竖向条纹叠加形成的网状结构;
主体支座部分(1000),安装于所述行走底盘部分(6000)上,用于对整个装置进行承载;
激光测距仪(1006),通过测距机构安装架(1004)安装在所述主体支座部分(1000)的两侧,用于对土面的平整度进行检测;
精确倒土部分(5000),安装于所述主体支座部分(1000)上并与所述激光测距仪(1006)相对应,用于对所述激光测距仪(1006)所检测的缺陷位置进行填土,实现精确的土体填盖;
回型旋转盘部分(2000),转动的安装于所述主体支座部分(1000)上;
液压铲土机部分(3000),对称的安装于所述回型旋转盘部分(2000)的两侧,用于对突出土面的土体铲起并将其倾倒至所述精确倒土部分(5000)中;
液压强夯机部分(4000),对称的安装于所述回型旋转盘部分(2000)的另外两侧,用于对土面进行强夯。
2.根据权利要求1所述的智能化土面平整机及其使用方法,其特征在于,所述行走底盘部分(6000)包括安装座(0001),所述安装座(0001)的下方固定有旋转油缸安装架(0002),安装座(0001)的中部安装有抹平单元(0100);
所述旋转油缸安装架(0002)呈十字形,其四边用于安装四个履带单元(0200)的旋转油缸(0003);
所述履带单元(0200)包括安装于旋转油缸(0003)下方的履带支座(0201),所述履带支座(0201)安装于履带连接架(0202)的中部,所述履带连接架(0202)将履带两侧的两个履带齿轮(0205)连接起来,两个履带齿轮(0205)安装于履带齿条(0206)上,通过旋转带动履带齿条(0206)运动;
所述履带齿条(0206)外部包裹一圈履带(0208),其中一个履带齿轮(0205)上安装有履带电机(0203)。
3.根据权利要求2所述的智能化土面平整机及其使用方法,其特征在于,所述抹平单元(0100)从上至下依次由旋转油缸、抹盘安装座(0101)、四个抹盘固定杆(0102)、四个支撑抹盘(0103)组成;
当需要切换横竖履带单元进行行走时,可先通过中部抹平单元(0100)的旋转油缸降下四个支撑抹盘(0103)与地面接触对装置进行重力支撑,切换完毕后再升起抹平单元(0100);当行走底盘部分(6000)在行走平整时,可通过降下抹平单元(0100)后,控制抹平单元(0100)的旋转油缸旋转,带动安装于其下的四个支撑抹平盘(0103)进行旋转,对土面进行抹平。
4.根据权利要求3所述的智能化土面平整机及其使用方法,其特征在于,所述履带电机(0203)的输出轴(0204)还与棘轮压路件(0207)连接,所述棘轮压路件(0207)外侧安装有微型桩夹盘(0209),其上设有若干微型桩(0209d),微型桩(0209d)插入安装于转盘(0209a)上的呈圆周形的夹持槽(0209b)中,所述夹持槽(0209b)的两边均设有稳定插孔(0209c);
所述输出轴(0204)的最外侧安装有竖直锤击机构(0210),通过轴承(0210b)与所述输出轴(0204)连接,所述轴承(0210b)上安装有矩形安装座(0210a),矩形安装座(0210a)的中部设有电动打夯机(0210c),电动打夯机(0210c)的下方设有两个丝杆电机(0210d),可分别将固定丝杆(0210e)插入夹持槽(0209b)两端的稳定插孔(0209c)中,最底部设有配重块(0210f);
所述电动打夯机(0210c)通过冲击力将插于夹持槽(0209b)中的微型桩(0209d)打入土层中。
5.根据权利要求4所述的智能化土面平整机及其使用方法,其特征在于,所述回型旋转盘部分(2000)包括安装于主体支座部分(1000)的液压转盘(1002)上的旋转底盘(2001),所述旋转底盘(2001)的中部设有外侧回型轨道(2002a)与内侧回型轨道(2002b),两个轨道中间对应位置设有轨道槽(2003),轨道槽(2003)上安装有带电机的行走小车(2004);
带电机的行走小车(2004)每两个为一组,可载起一个液压铲土机部分(3000)或一个液压强夯机部分(4000),通过将相同重量的两对液压铲土机部分(3000)与液压强夯机部分(4000)安装于旋转底盘(2001)的四面,形成一个十字形的两个天平的结构。
6.根据权利要求5所述的智能化土面平整机及其使用方法,其特征在于,所述液压铲土机部分(3000)包括铲土机安装座(3001)、液压铲土机(3002)、控制电机(3003)、异型铲刀(3100),所述液压铲土机(3002)安装于铲土机安装座(3001)上,所述铲土机安装座(3001)安装于轨道上的带电机的行走小车(2004)上,使液压铲土机(3002)可在轨道上左右移动;
所述控制电机(3003)安装于液压铲土机(3002)上,用于控制异型铲刀(3100)的转动,实现倾倒与挖掘的功能。
7.根据权利要求6所述的智能化土面平整机及其使用方法,其特征在于,所述异型铲刀(3100)由铲刀主体(3101)构成主体,所述铲刀主体(3101)的一侧为常开的开口,其另一侧为可以闭合的开口,该开口中设有挡板内轨道(3105),所述挡板内轨道(3105)中插有挡板(3102),使得挡板(3102)可以在其中滑动;
所述挡板(3102)上安装有第一齿条轨道(3104a)与第一齿条挡板(3104b),通过安装于铲刀主体(3101)外侧的第一开关电机(3103a)控制第一齿轮(3103b)在第一齿条轨道(3104a)上转动,进而控制挡板(3102)在挡板内轨道(3105)上的移动,实现开口的开启与关闭;
当激光测距仪(1006)监测到土面高于设置值后,将铲刀主体(3101)移动到需要进行集土的上方,打开挡板(3102),通过控制电机(3003)调整铲刀主体(3101)的角度,将有挡板(3102)的那面与需要的土面堆平行,再将有挡板(3102)的那面压入土体中,控制第一开关电机(3103a)关闭挡板(3102),需要的土全部被收入铲刀主体(3101)中,将铲刀主体(3101)移动到精确倒土部分(5000)的上方,通过控制电机(3003)控制铲刀主体(3101)的角度,将内部收集的土直接倒入精确倒土部分(5000)中。
8.根据权利要求7所述的智能化土面平整机及其使用方法,其特征在于,所述精确倒土部分(5000)包括进土槽(5001)、坡型进土口(5002)、斜向分土底板(5003)、存储土底板(5005)、开关机构(5006),其中进土槽(5001)安装于主体支座部分(1000)的倒土机构安装座(1003)上,所述进土槽(5001)的内部安装有坡型进土口(5002),下方设有斜向分土底板(5003),所述斜向分土底板(5003)的上方通过两侧的安装杆(5004)安装于测距机构安装架(1004)上;
所述斜向分土底板(5003)的下方设有存储土底板(5005),所述存储土底板(5005)的侧面设有若干个开关机构(5006),每个开关机构(5006)与所述激光测距仪(1006)一一对应,确保倒土位置的精确性。
9.根据权利要求8所述的智能化土面平整机及其使用方法,其特征在于,所述开关机构(5006)的内侧设有第二齿条挡板(5006b)与第二齿条轨道(5006c),第二齿条轨道(5006c)设置在开关挡板(5006a)的一侧,通过安装于存储土底板(5005)内侧的第二开关电机(5006d)控制第二齿轮(5006e)在第二齿条轨道(5006c)上转动,进而控制开关挡板(5006a)的开启与关闭;
倒入进土槽(5001)中的土体通过坡型进土口(5002)滑入斜向分土底板(5003),大块土体通过分流进入存储土底板(5005)中存储,每一个开关机构(5006)与一个激光测距仪(1006)的位置对应,当开关机构(5006)打开时,存储土底板(5005)内侧相应位置的土体就会倒出;当激光测距仪(1006)检测到土面低于设定的基准面时,对应位置的开关机构(5006)打开,进而对缺陷位置进行填土,以实现精确的土体填实。
10.一种如权利要求9所述的智能化土面平整机及其使用方法的使用方法,其特征在于,其步骤为:
S1、首先远程控制装置整体先在覆盖区域行走扫描一遍,通过激光测距仪(1006)测量底面高凸不平的情况并建立坐标分布记存储,设置地形相对基准面和高度;
S2、通过测量情况提前向精确倒土部分(5000)中充入足量土体,启动装置开始施工,先由前方的激光测距仪(1006)检测地面平整度,同时将平整数据与记录的坐标进行对照,实现施工的现场定位,再控制液压铲土机部分(3000)与液压强夯机部分(4000)进行工作,通过旋转底盘(2001)的旋转与带电机的行走小车(2004)在轨道上移动调整铲土与强夯部分的位置,如果激光测距仪(1006)测得的土面高度高于设定基准面,通过控制电机(3003)调整铲刀主体(3101)的角度,再用挡板(3102)进行收集,收集完后再通过直接倾倒的方式加入进土槽(5001)中;如果激光测距仪(1006)测得的土面高度低于设定基准面,则控制相应的开关机构(5006)打开,对对应位置进行精确填土,再进行强夯工序,直到土面高度达到设定基准面位置,在进行平整工作时,可通过控制安装座(0001)中部的旋转油缸降下并旋转,进而控制四个支撑抹盘(0103)对土面进行抹平;
S3、当前方的激光测距仪(1006)不断向前行走,完成检测工作时,后方的激光测距仪(1006)也对平整完后的地面平整度进行扫描,更新记录的坐标数据,确保土面成功夯实,到达设定的标准面;
S4、当平整完毕后,可通过控制竖向的履带单元(0200)在平整后的土面进行行驶,通过旋转油缸(0003)控制横向的履带单元(0200)上下移动,配合竖向的履带单元(0200)外侧的四个棘轮压路件(0207)对路面进行压实,形成竖向条纹,走到竖向尽头时,控制抹平单元(0100)的旋转油缸使中部的抹平单元(0100)降至地面用于重力支撑,竖向的履带单元(0200)上升,横向的履带单元(0200)下降至地面,再升起抹平单元(0100),此时横向的履带单元(0200)作为装置的重力支撑,整个装置横向行驶,竖向的履带单元(0200)上下移动对土面压出横向条纹,横竖条纹形成的网状结构,如此往复;在整个行进过程中,可通过竖直锤击机构(0210)将安装于棘轮压路件(0207)外侧的微型桩夹盘(0209)中的微型桩(0209d)竖直打入凹槽土面,增大土面的咬合力与稳定性,为后续加工提供良好的条件,至此整个土面平整施工工作方式完毕。
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