本发明专利技术公开了一种基于分离式三棱柱面的管道直径自适应检测小车，包括驱动机构、外部变径机构、支撑面板、行走机构、内部变径机构及监测机构；支撑面板沿内部变径机构圆周方向设置多个，通过内部变径机构能够实现对每个支撑面板的角度进行调节；驱动机构、外部变径机构、行走机构分别安装在支撑面板上，驱动机构与行走机构传动连接，通过驱动机构能够带动行走机构沿管道内壁运动；外部变径机构与行走机构传动连接，通过外部变径机构能够实现对行走机构进行高度位置调节；监测机构安装在内部变径机构的头部，通过监测机构能够实现对管道内部进行监测。本发明专利技术可以利用三块分离式的支撑面板以及变径机构进行前后和上下的自适应调整。以及变径机构进行前后和上下的自适应调整。以及变径机构进行前后和上下的自适应调整。
【技术实现步骤摘要】
一种基于分离式三棱柱面的管道直径自适应检测小车
[0001]本专利技术涉及管道检测设备
，具体涉及一种基于分离式三棱柱面的管道直径自适应检测小车。
技术介绍
[0002]随着国家基础工业的迅速发展，对石油、天然气等需求日益增加，地区资源的不均衡迫切需要形成可靠的能源运输方式，而管道运输以其自身特有的运输优势被用来解决上述问题。因此，伴随管道的大范围使用，管道内部检测成为管道运输安全管理的重中之重。
[0003]传统管道检测，主要采用人工检测或检测机器人进行检查，对于一些简单和内部较宽的管道人工检测可以适应部分检测内容，但对于具有一些危险性（如存在危险气体、液体、污泥的管道检测），人工检测存在了一定的安全隐患。同时，人工检测很难对具有过多弯曲和狭窄的管道进行内部缺陷进行仔细判断。因而，管道检测机器人的出现，可以很好在上述危险和复杂管道环境中进行管道质量检测和内部缺陷分析，并通过工程师的远距离操作或内在程序设定下进行机械、电子等多方协作，能够有效降低管道维护成本并提升管道检测效率。然而，在管道直径变化且有大量异物、淤泥阻塞的情况下，具有简单驱动轮的管道爬行机构无法进行柔性调节机身的高度，并且会造成主动轮打滑或无法动弹等问题。同时，当管道的同一处由于淤泥、铁锈、焊缝等原因直径差异较大时，现有检测机器人的爬行机构缺乏多自由度的爬行角度，以顺利通过管道。
[0004]中国技术专利CN201922301470.2公开了核电站用自适应管道爬行机构，利用平行驱动板进行上下移动，并利用主动轮进行管道内爬行，但在遇到管道转弯处或直径较大时，由两块平行驱动板控制的机体运行并不稳定，并且滚轮位置仅能上下移动。中国专利技术专利CN202110736923.3公开了一种管径自适应的管道检测机器人，利用连杆组带动履带进行爬行直径变更，但其采用连杆刚性结构，对变径精度要求较高，难以适应凹陷不平的管道检测环境。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的检测设备行走机构难以有效适应具有凹陷、淤泥、焊缝等直径大小不均匀的管道检测问题，并且无法在不同直径大小连接的管道中进行顺畅爬行，本专利技术提出了一种基于分离式三棱柱面和内外变径机构的管径自适应检测小车，可以应用于石油运输、天燃气运输等中型或大型直径管道的检测工作，可实现多角度自由爬行并适应不同直径管道的无缝检测，并利用三角形稳定性保证检测机器人的可靠性。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：一种基于分离式三棱柱面的管道直径自适应检测小车，包括驱动机构、外部变径机构、支撑面板、行走机构、内部变径机构及监测机构；所述支撑面板沿内部变径机构圆周方向设置多个，通过内部变径机构能够实现对每个支撑面板的角度进行调节；所述驱动机构、外部变径机构、行走机构分别安装在支撑面板上，所述驱动机构与行走机构传动连接，
通过驱动机构能够带动行走机构沿管道内壁运动；所述外部变径机构与行走机构传动连接，通过外部变径机构能够实现对行走机构进行高度位置调节；所述监测机构安装在内部变径机构的头部，通过监测机构能够实现对管道内部进行监测。
[0007]进一步的，所述行走机构包括左前滚轮、左后滚轮、右前滚轮、右后滚轮、前滚轮轴及后滚轮轴，所述左前滚轮与右前滚轮之间通过前滚轮轴相连，所述左后滚轮与右后滚轮之间通过后滚轮轴相连；所述左前滚轮设置在左前滚轮轴支架上，所述右前滚轮设置在右前滚轮轴支架上；所述左前滚轮轴支架及右前滚轮轴支架分别配合在支撑面板上的对应滑槽内，且能够沿滑槽进行前后滑动。
[0008]进一步的，所述驱动机构包括驱动电机、电机支架、V型皮带、大带轮及小带轮；所述驱动电机设置在电机支架上，所述小带轮设置在前滚轮轴上，所述大带轮设置在后滚轮轴上，所述驱动电机通过驱动齿轮组与小带轮传动连接，所述V型皮带设置在小带轮与大带轮之间。
[0009]进一步的，所述外部变径机构包括驱动电机、左插入式凹形滑轨、右插入式凹形滑轨、左基座、右基座、左导动连杆、左导动连杆液压杆、右导动连杆及右导动连杆液压杆；所述左基座、右基座分别配合设置在左插入式凹形滑轨、右插入式凹形滑轨上，所述左插入式凹形滑轨与右插入式凹形滑轨插接配合，且左插入式凹形滑轨及右插入式凹形滑轨上分别设有齿条，所述驱动电机通过传动齿轮组分别与齿条传动连接；所述左导动连杆一端铰接设置在左基座上，另一端铰接设置在后滚轮轴左端位置，所述右导动连杆一端铰接设置在右基座上，另一端铰接设置在后滚轮轴右端位置；所述左导动连杆液压杆一端铰接设置在支撑面板上，另一端滑动配合设置在左导动连杆上，所述右导动连杆液压杆一端铰接设置在支撑面板上，另一端滑动配合设置在右导动连杆上。
[0010]进一步的，所述内部变径机构包括内部支撑柱、旋转短杆、液压缸、旋转抬升板、支撑液压杆、拉伸弹簧及L型旋转长杆，所述支撑液压杆沿内部支撑柱圆周方向设置多个，且所述支撑液压杆一端铰接设置在内部支撑柱上，另一端与旋转抬升板铰接；所述旋转抬升板一侧通过旋转短杆与内部支撑柱相连，另一侧通过L型旋转长杆与内部支撑柱相连，且所述旋转抬升板、旋转短杆及L型旋转长杆共同构成双摇杆机构；所述拉伸弹簧一端与内部支撑柱相连，另一端与旋转抬升板相连；所述液压缸设置在内部支撑柱上，且与支撑液压杆位置对应，在液压缸驱动下带动支撑液压杆运动，使旋转抬升板进行旋转角度。
[0011]进一步的，所述监测机构包括传感器及绕线柱，所述传感器固定设置在内部支撑柱的头部，以实现对管道内部的监测；所述绕线柱设置在内部支撑柱尾部，以实现对线路进行缠绕固定，避免设备运行时线路杂乱缠绕。
[0012]进一步的，所述支撑面板设有三块，支撑面板为两侧带有半圆弧切除面的直板，且支撑面板的侧边为斜面，三块所述支撑面板相邻两块拼接到一起，能够形成三菱柱。
[0013]进一步的，所述前滚轮轴在小带轮位置下沉布置，能够避免小带轮位置过高，从而导致对左、右前滚轮的干涉。
[0014]进一步的，所述驱动齿轮组包括第一直齿轮、第二直齿轮及第三直齿轮，所述第三直齿轮设置在第一直齿轮与第二直齿轮之间，且第一直齿轮与第三直齿轮啮合，第三直齿轮与第二直齿轮啮合。
[0015]进一步的，所述传动齿轮组包括电机驱动齿轮、第一传递齿轮、第二传递齿轮、第
三传递齿轮及滑轨齿轮，所述第一传递齿轮与第二传递齿轮同轴设置，所述第三传递齿轮与滑轨齿轮同轴设置，所述电机驱动齿轮与第一传递齿轮啮合，第二传递齿轮与第三传递齿轮啮合。
[0016]本专利技术的有益效果：1）本专利技术可以利用三块分离式的支撑面板以及变径机构进行前后和上下的自适应调整，使后滚轮能够紧密贴合管壁；2）通过内部支撑柱上的旋转抬升板对支撑面板的旋转角度进行调节，可以在设备进入不同直径管道或转弯处时，有效保证前滚轮贴合即将进入管道的管壁，保证过弯的稳定性；3）三个支撑面板包斜边重合时，可以形成三菱柱结构，其三角形稳定性可以保证设备长距离移动的可靠性，避免晃动、摆动等问题；4）内部支撑柱和支撑面板形成的中空结构，可以在穿过淤泥或者水坑时避免较大阻力；5）后滚轮轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于分离式三棱柱面的管道直径自适应检测小车，其特征在于，包括驱动机构、外部变径机构、支撑面板（7）、行走机构、内部变径机构及监测机构；所述支撑面板（7）沿内部变径机构圆周方向设置多个，通过内部变径机构能够实现对每个支撑面板（7）的角度进行调节；所述驱动机构、外部变径机构、行走机构分别安装在支撑面板（7）上，所述驱动机构与行走机构传动连接，通过驱动机构能够带动行走机构沿管道内壁运动；所述外部变径机构与行走机构传动连接，通过外部变径机构能够实现对行走机构进行高度位置调节；所述监测机构安装在内部变径机构的头部，通过监测机构能够实现对管道内部进行监测。2.根据权利要求1所述的一种基于分离式三棱柱面的管道直径自适应检测小车，其特征在于，所述行走机构包括左前滚轮（6）、左后滚轮（1）、右前滚轮（16）、右后滚轮（12）、前滚轮轴（31）及后滚轮轴（2），所述左前滚轮（6）与右前滚轮（16）之间通过前滚轮轴（31）相连，所述左后滚轮（1）与右后滚轮（12）之间通过后滚轮轴（2）相连；所述左前滚轮（6）设置在左前滚轮轴支架（9）上，所述右前滚轮（16）设置在右前滚轮轴支架（17）上；所述左前滚轮轴支架（9）及右前滚轮轴支架（17）分别配合在支撑面板（7）上的对应滑槽内，且能够沿滑槽进行前后滑动。3.根据权利要求2所述的一种基于分离式三棱柱面的管道直径自适应检测小车，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机（15）、电机支架（8）、V型皮带（3）、大带轮（11）及小带轮（32）；所述驱动电机（15）设置在电机支架（8）上，所述小带轮（32）设置在前滚轮轴（31）上，所述大带轮（11）设置在后滚轮轴（2）上，所述驱动电机（15）通过驱动齿轮组与小带轮（32）传动连接，所述V型皮带（3）设置在小带轮（32）与大带轮（11）之间。4.根据权利要求2所述的一种基于分离式三棱柱面的管道直径自适应检测小车，其特征在于，所述外部变径机构包括驱动电机（15）、左插入式凹形滑轨（35）、右插入式凹形滑轨（34）、左基座（36）、右基座（33）、左导动连杆（4）、左导动连杆液压杆（5）、右导动连杆（13）及右导动连杆液压杆（14）；所述左基座（36）、右基座（33）分别配合设置在左插入式凹形滑轨（35）、右插入式凹形滑轨（34）上，所述左插入式凹形滑轨（35）与右插入式凹形滑轨（34）插接配合，且左插入式凹形滑轨（35）及右插入式凹形滑轨（34）上分别设有齿条，所述驱动电机（15）通过传动齿轮组分别与齿条传动连接；所述左导动连杆（4）一端铰接设置在左基座（36）上，另一端铰接设置在后滚轮轴（2）左端位置，所述右导动连杆（13）一端铰接设置在右基座（33）上，另一端铰接设置在后滚轮轴（2）右端位置；所述左导动连杆液压杆（5）一端铰接设置在支撑面板（7）上，另一端滑动配合设置在左导动连杆（4）上，...
【专利技术属性】
技术研发人员：景立挺，田楚琳，李启志，王家欣，姚健，姜少飞，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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