一种在硬质地面快速开挖雷坑的旋转切割取芯装置的制作方法

本发明涉及在硬质地面快速开挖雷坑的旋转切割取芯装置，属于机电控制挖掘作业装置。

背景技术：

雷坑通常是指具有一定直径和深度、用于埋设地雷的圆形平底坑。现阶段，我军在人工布设地雷时，开挖雷坑由单兵使用工兵锹人工作业。虽然人工作业开挖雷坑所需器材少、组织实施灵活，但是在粘土、冻土、砂砾地、沥青路面等硬质地面条件下，开挖效率较低且雷坑质量难以保证。开发一种在硬质地面上能够代替人工作业开挖雷坑的装置，提高作业效率和质量，成为亟待解决的问题。与人工作业相比，机械装置可以较好地解决上述问题。目前，可以在硬质地面上快速开挖圆形平底坑的机械装置主要有螺旋钻杆挖坑机和钻孔取芯机两种。

螺旋钻杆挖坑机通常由汽(柴)油发动机提供动力，在压力作用下轴向向下掘进，螺旋叶片削切土壤，切碎的土壤在离心力作用下被抛向穴壁并在摩擦力作用下沿螺旋叶片上升到地面，抛洒到穴坑周围。挖掘到预定深度后提升钻头，形成圆形平底坑。螺旋钻杆式挖坑机最大挖坑直径为500mm。主要用于苗木栽种、桩坑开挖，适用于黄土层、粘土层、含卵石砂砾土层、风化岩土层、冻土层等。

钻孔取芯机通常由电机或汽(柴)油发动机提供动力，带动薄壁金刚石空心钻头围绕轴向高速旋转，在压力作用下，空心钻头向下掘进切割目标材料，掘进到预定深度后提升钻头，使用专用工具从坑内取出芯体，形成圆形平底坑。钻孔取芯机最大挖坑直径200mm，主要用于材料试验取芯，适用于硬质土壤、沥青路面、混凝凝土路面等。

雷坑开挖有以下三个方面的基本要求：一是行动迅速。布雷作业是军事行动，在确保质量的前提下，必须做到行动迅速，否则就会影响作战，甚至危及作业人员生命。二是底平、壁直、坑圆，即形状规则。规则的雷坑形状是避免地雷在外力作用下倾斜和位移、确保地雷准爆的重要条件。三是尺寸准确、规格统一。地雷的种类很多，不同种类的地雷在外观尺寸和埋设要求上都有明显区别，雷坑的尺寸和规格必须与地雷外观尺寸和埋设要求相匹配，才能可靠设置、可靠起爆。四是尽可能完整保留地表伪装层和集中收集废渣，目的是完成布雷作业后恢复地貌原样，防止被敌方轻易识别。

人工作业的缺点：在硬质地面上，人工作业开挖雷坑速度慢、效率低，锹、镐等简易工具开挖雷坑形状不规则，尺寸不准确、规格不统一，无法完整保留地表伪装层。

螺旋钻杆式挖坑机的缺点：螺旋钻杆式挖坑机的钻头顶部呈大角度锥形，开挖的穴坑底部呈漏斗形，不能满足坑底平整的要求。在掘进过程中，螺旋钻杆将土壤切碎并抛出，无法完整保留地表伪装层和集中收集废渣，不利于布雷区域的伪装。

钻孔取芯机的缺点：钻孔取芯机掘进到预定深度后，切割成形的柱状芯体底部没有断开，需要人工使用专用工具从穴坑内折断并取出芯体，坑底截面由剪切力折断而形成，无法确保坑底平整，且自动化程度不高，影响作业效率。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种在硬质地面快速开挖雷坑的旋转切割取芯装置，首先通过环形锯齿钻头切割地面，形成圆形切口，然后通过横切刀片切断芯体，通过电动升降杆带动筒体运动取出芯体，完整保留地表伪装层和废渣，并将其整体提升至地面以上，达到雷坑开挖标准的基本要求。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种在硬质地面快速开挖雷坑的旋转切割取芯装置，包括套筒和与套筒固定连接的安装板，所述套筒上安装有圆周均布的至少三组横向切断装置，所述横向切断装置包含联动轴和横切刀片，所述联动轴安装在筒壁内，联动轴的上端与拨杆固定连接，拨杆与电动推拉杆铰接，电动推拉杆安装在安装板上，联动轴的下端与横切刀片固定连接，在套筒的筒壁上设有容纳横切刀片的贯通槽，所述套筒的下端安装有环形锯齿钻头，安装板与连接钻杆固定连接，连接钻杆与动力机构连接，动力机构固定在承载板上，承载板与电动升降杆连接，通过动力机构带动连接钻杆转动，从而带动套筒转动，环形锯齿钻头切割地面，形成圆形切口，电动推拉杆工作带动拨杆转动，从而带动横切刀片水平转动，从而将地面切断。

作为优选，所述动力机构为汽油发动机。

作为优选，所述横向切断装置有三组。

作为优选，所述横切刀片为圆弧状，拨杆为弧形状，拨杆两个端点的连线与横切刀片两个端点的连线组成的夹角为30°。

作为优选，所述拨杆的两个端点之间的距离等于套筒的内径。

作为优选，所述拨杆的两个端点之间的距离大于套筒的内径，任何时候只有一个拨杆带动一个横切刀片运动。

作为优选，所述承载板上安装有电瓶，电瓶同时与导电滑环和电动升降杆连接，导电滑环套在连接钻杆上，导电滑环与电动推拉杆连接。

有益效果：本发明的在硬质地面快速开挖雷坑的旋转切割取芯装置，首先通过环形锯齿钻头切割地面，形成圆形切口，然后通过横切刀片切断芯体，通过电动升降杆带动筒体运动取出芯体，完整保留地表伪装层和废渣，并将其整体提升至地面以上，达到雷坑开挖标准的基本要求，而且尺寸匹配、作业方便、废坑率低，伪装效果好，能显著提高地雷作战效能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的套筒的结构示意图。

图3为图1中套筒的俯视结构示意图。

图4为图1中横切刀片合拢状态示意图。

图5为本发明的电路示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明的一种在硬质地面快速开挖雷坑的旋转切割取芯装置，包括动力输出系统、电传动系统、开挖机构，动力输出系统包含电瓶10和汽油发动机1，电传动系统包含导电滑环3、电动推拉杆4和电动升降杆11，开挖机构包含套筒6和横切刀片8，套筒6与位于套筒6顶部的安装板固定连接，所述套筒6上安装有圆周均布的至少三组横向切断装置，所述横向切断装置包含联动轴7和横切刀片8，所述联动轴7安装在筒壁的不通孔内，联动轴7的上端与拨杆5固定连接，拨杆5与电动推拉杆4铰接，电动推拉杆4安装在安装板上，联动轴7的下端与横切刀片8固定连接，在套筒6的筒壁上设有容纳横切刀片8的贯通槽，所述套筒6的下端安装有环形锯齿钻头9。安装板与连接钻杆2固定连接，连接钻杆2与动力机构连接，动力机构固定在承载板12上，承载板12与电动升降杆11连接，所述承载板12上安装有电瓶10，电瓶10同时与导电滑环3和电动升降杆11连接，导电滑环3套在连接钻杆2上，导电滑环3与电动推拉杆4连接，通过动力机构带动连接钻杆2转动，从而带动套筒6转动，环形锯齿钻头9切割地面，形成圆形切口，电动推拉杆4工作带动拨杆5转动，从而带动横切刀片水平转动，从而将地面切断。

以某型地雷对应的雷坑开挖机构为例，套筒6高300mm，外径300mm，筒壁厚10mm，距离口部100mm的桶壁上沿圆周方向平均分布3条贯通槽，对应圆心角均为60°，用于容纳横切刀片8。每条槽内分别隐藏一根弧形横切刀片8，横切刀片8一端与装入桶壁内部的联动轴7固定，套筒6顶部为3根弧形拨杆5，拨杆5一端与装入桶壁内部的联动轴7另一端固定，，所述横切刀片为圆弧状，拨杆为弧形状，拨杆两个端点的连线与横切刀片两个端点的连线组成的夹角为30°，横切刀片8与拨杆5呈30°的相对位置固定在联动轴7两端。开挖机构是本发明的主要作业机构，能够在硬质地面快速、规则、准确地完成雷坑侧面、底面的一次性切割，完整保留地表伪装层和废渣，并将其整体提升至地面以上，解决方案如下：①雷坑侧面的切割：汽油发动机1转动，通过连接钻杆2带动套筒6转动，从而带动环形锯齿钻头9转动，提供所需的旋转速度和扭力，能够在粘土、砂砾土、冻土、沥青、混凝土等硬质地面上快速切割出具有一定深度、形状规则、尺寸准确的圆形切口，形成雷坑侧面，套筒6内部的空间用来容纳地表伪装层和废渣；②雷坑底面的切割：初始状态下，3根横切刀片8均收于套筒6壁的贯通槽以内，需要水平切割作业时，同时启动3根电动推拉杆4，使其同步收缩，拉动顶部三根拨杆5同步转动，桶壁内部的联动轴7控制三根横切刀片8同步向内线性转动，套筒6保持同一深度转动，带动横切刀片8水平切割套筒6内部的柱形废渣，三根横切刀片8均指向圆心时，柱形废渣被完全切断，形成雷坑底面；③保留地表伪装层和集中收集废渣：切割作业完成后，电动升降杆11上升，将地表伪装层和废渣提出，移至雷坑附近集中收集。

本发明能够在硬质地面上，快速、规则、准确地开挖各种规格的雷坑，特点是作业速度快，挖坑形状规则(即底平、壁直、坑圆)，尺寸准确、规格统一，能够完整保留地表伪装层和集中收集废渣。试验结果显示，本发明在三级土壤中开挖一个直径300mm、深度100mm的标准雷坑用时不大于40s，作业效率是人工开挖的4.5倍，直径和深度误差小于10mm，地表伪装层损耗和废渣流失均小于13％。在本发明开挖的雷坑中布设地雷，尺寸匹配、作业方便、废坑率低，伪装效果好，能显著提高地雷作战效能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。