4 上悬移动式自动除污机结构组成、工作原理及工作过程
（1）结构组成
上悬移动式自动除污机由悬挂载重小车、小车行走轨道、液压清渣齿耙和电气控制系统四部分组成，其结构组成示意图见图1。
1、悬挂载重小车；2、液压清渣齿耙；3、小车行走轨道；4、电气控制柜
图1 移动除污机结构组成示意图
其中：
悬挂载重小车由小车行走机构（电机、减速器、传动轴、主动行走轮、从动行走轮、滚动支承装置、水平行走位置控制等装置）、清渣耙斗升降机构（电机、减速器、钢丝绳卷筒、升降行程控制等装置）、液压工作站（马达，泵，油箱、电磁阀，过滤器、压力释放开关、油路管件、油管卷筒、油路动静密封装置、油管卷筒与钢丝绳卷筒同步反向传动装置）及载重小车机架构成。
小车行走轨道由型钢通过刚性连接构成，并在两端装有行走缓冲减振橡胶，轨道内装有电缆滑动装置，并装有光电行程控制系统。
液压清渣齿耙由直齿、弧型齿耙及开闭栅耙的液压执行机构——液压缸构成，弧型齿耙装有可更换齿板。
电气控制系统由PLC逻辑控制器、调速变频器、位置检测传感器、传感控制器和低压控制电器等组成。
（2）工作原理
上悬移动式自动除污机的工作原理是通过设置于载重小车上方的驱动装置，带动小车沿轨道作平面移动，并通过变频技术和光电数字模块感应控制技术确保载重小车在栅面范围内移动的位置准确度。当到达预定除渣位置后，利用卷扬机工作原理，载重小车内的减速机构按照指令启动，带动两组钢丝绳卷筒，使除渣齿耙在钢丝绳牵引下实现上下运动；同时采用同步齿轮传动机构实现液压软管与钢丝绳卷筒同步运动。当除渣齿耙抵达底部时，预设高程控制系统发出停机，并提供液压系统电机工作指令，使除渣齿耙按照预定的闭合角度关闭弧形齿耙捞渣，同时指令提升电机提升除渣齿耙；齿耙到达预设提升高度后，控制系统指令载重小车移动，将污物送入垃圾储物仓，由此完成一个清污的过程。
（3）工作过程
上悬移动式自动除污机安装在进水渠道上方，初始位置在垃圾储物仓上方，弧形齿耙张开。工作时，启动系统电源开关，驱动系统带动载重小车沿轨道运行，移动清渣齿耙至清污处，启动升降电机，减速器带动钢丝绳卷筒转动，同时通过开式齿轮传动机构带动液压软管卷筒转动，使除渣齿耙由上至下运动，齿耙的直齿部分伸入栅条缝隙之中，依靠齿耙自重滑至底部，同时将对从上至下进行清理；除渣齿耙通过设置在载重小车内的垂直定位装置控制其升降高度，当其到达预定清渣位置时，升降电机停止工作，齿耙液压系统启动，弧形齿耙在活塞杆推动下闭合清渣。弧形齿耙闭合后，液压电机停止工作，升降电机启动，钢丝绳卷筒及液压软管卷筒反转，除渣齿耙由下至上运动，到达一定高度后升降电机停止工作。载重小车沿轨道移动齿耙至卸料区，液压系统再次启动，弧形齿耙开启，将污物倒进卸料箱，完成一清污过程。
上悬移动式自动除污机可根据水中渣物量，通过预设清污次数，实现多次清污过程。其工作过程示意、控制原理框图、液压系统工作原理示意见图2、图3、图4。
图2 上悬移动式自动除污机工作过程示意图
图3 上悬移动式自动除污机控制原理框图
图4 上悬移动式自动除污机液压系统工作原理示意图
5 上悬移动式自动除污机关键技术研究
（1）行走机构的正确定位
上悬移动式自动除污机在使用过程中最关键之处是其在多渠道或宽栅面清渣过程中，移动位置的控制准确性。移动清污机的正确定位问题已经是困绕着清污设备发展的技术关键，多年来由于不能很好地解决上述问题而形成了普遍选用多台固定式布置的局面。
国内目前使用中的移动除污机多数采用简单的行程开关控制来实现除污机清渣位置定位，为了克服行走装置的惯性作用，往往采用结构较为复杂的电气和机械制动装置，造成设备结构复杂，且定位精度和使用效果均不够理想。
本研究针对该现状，参考国外引进除污机的性能特点，通过对引进移动除污的运行情况考察，采用PLC逻辑控制器、行走电动机驱动系统变频调速器及位置检测光电传感器的组合系统来进行载重小车行走机构的准确定位，在各区格内设置感应控制器，确保其控制值在预先设定的偏差范围内，以实现行走载重小车清渣位置的最终定位。
（2）齿耙的结构设计
针对目前除渣齿耙因重量较轻，在使用中产生耙斗易浮于水面，造成提升耙斗的钢丝绳乱绳，或因除渣齿耙过重，造成齿耙提升能耗增加等状况，本次研究在认真分析了进水渠道中水流状态、垃圾成分等影响齿耙结构设计的因素，将除渣齿耙设计成两部分，即直齿部分和弧形齿结构，一方面使齿耙在水下便于捞取较大尺寸的垃圾，同时使齿耙的自重能够满足自由下落，便于齿耙的直齿部分在插入栅间隙后能够顺利下行至渠底，避免产生齿耙因自重较轻而漂浮，导致牵引齿耙的钢丝绳发生松绳现象，提高清污效率。研究中为改变齿耙在根部单一靠自重清渣作用力较小的状况，在结构形式上采用液压执行机构，利用液压推杆对齿耙实行强制性合耙，确保齿耙在使用过程中始终能有效完成清污工作。
（3）液压系统
液压系统是除污机齿耙开闭的关键装置，也是除污机整个开发研究过程中的核心内容之一。其系统性能好坏，直接影响除污机的除渣效果及使用性能。
本研究将常规的液压控制原理引入，采用常规的液压执行元件，将其有机组合成液压操作系统，同时对该系统进行节流、溢流、调速，使系统中的压力差和流量基本保持不变，以此稳定齿耙闭耙机构的运动速度。在研究开发的液压操作系统中，为实现输油管路的动静配合，针对除污机的结构特点及运动特性，开发出一套特定的动静密封装置（该装置目前正在申请专利）以满足整个液压操作系统的使用要求。通过该动静密封装置，将整个液压系统有机地结合在一起，以实现齿耙的除渣过程。该动静密封装置具有结构紧凑、重量轻、标准化程度高、维护更换简单等特点。
水下齿耙的开闭采用液压执行机构来完成，从根本上克服了水下齿耙的开闭采用水下电机带动连杆执行机构所存在的安全性差、执行机构复杂等问题。再之，液压系统各元件间采用管道连接，对系统结构布局、安装有很大的灵活性，整个齿耙装置的体积和重量都比以往其它通过机械装置加力齿耙要小得多。
