基础固化机及工作方法与流程

本发明涉及工程机械的技术领域，具体说是一种基础固化机及工作方法。

背景技术：

基础固化设备是应用于淤泥固化、海滩固化、河堤固化、飞机跑道固化、污染土壤封闭固化治理、路基或地基基础固化工程等的工程机械。传统的基础固化工艺，需要将作业地面的淤泥、泥沙等待固化材料运输到指定地点，进行固化作业，再运回作业底面，或者是在需要施工的淤泥或地表喷洒粉状固化剂，然后通过挖掘机的铲斗进行搅拌，现有固化方式的工程造价高，效率低，不利于可持续发展和环境保护。

专利cn204898647公开了一种多功能淤泥原位固化搅拌机，其包括搅动臂外壳、搅拌头、液压马达和送灰装置，其中，搅动臂外壳为空心柱状金属体，所述的液压马达安装在搅动臂外壳内部；搅拌头安装在搅拌臂外壳的下端，液压马达与搅拌头连接；搅拌头内部设有喷灰装置；送灰装置一端与搅拌头内部的喷灰装置连接，送灰装置的另一端连接有进料口。该发明能够使喷出固化剂与搅拌头的搅拌工作同时进行，随着搅拌头旋转而对淤泥进行挖掘搅拌的同时，喷灰装置将固化剂灌输到施工位置，从而达到原位固化的效果。

但是上述专利存在以下问题，该多功能淤泥原位固化搅拌机的自重和体积都较大且未配备相应的承载机构，在施工中只能吊装在常规挖掘机的挖掘臂上，由挖掘机带动其运动，搅拌头的工作作业面较小，施工时挖掘机需要不断移动位置才能满足区域作业需求；搅拌头在工作时需要由挖掘机的挖掘臂带动进行定位，即由挖掘机的操作者进行手动作业定位，施工精度与操作者的个人因素及经验的相关度较大，施工中容易造成水平方向和竖直方向的定位不准确，即施工位置和施工深度无法完全统一，无法做到均匀搅拌和固化；另外，现有的固化搅拌机在运行过程中，搅拌头晃动幅度较大，容易造成相邻施工位置间距的不均匀，影响固化效果。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基础固化机及工作方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

本发明的基础固化机，包括搅拌固化工作部和自行底盘；其中搅拌固化工作部又包括搅拌头、搅拌驱动装置，搅拌驱动装置与搅拌头相连接为搅拌头提供动力；自行底盘上设置水平旋转座，搅拌固化工作部通过定位结构与水平旋转座相连接，自行底盘携带搅拌固化工作部移动，上述定位结构包括水平定位结构和竖直定位结构；其中水平定位结构又包括水平固定座、水平活动座和水平驱动部，水平固定座与水平旋转座相固定，水平活动座与水平固定座活动连接，水平驱动部驱动水平活动座相对水平固定座发生水平位移；竖直定位结构中包括竖直臂和竖直驱动部，竖直臂与水平活动座相连接，竖直驱动部带动搅拌头相对竖直臂发生竖直位移；上述基础固化机中还包括控制装置，控制装置控制水平旋转座、水平驱动部和竖直驱动部运转。

本发明还可以采用以下技术措施：

所述的水平活动座为柱状结构，水平活动座的外围两侧分别突出设置水平导向板，两水平导向板共面且与水平活动座的设置方向平行，水平固定座上设置多组成对的支撑轮，各组支撑轮的间距相同，水平活动座通过水平导向板架设在支撑轮上，水平固定座上还成对设置垂直限位轮和水平限位轮，垂直限位轮对应设置在水平导向板的上方，水平限位轮设置在水平导向板的两侧。

同组支撑轮相向的内侧凹陷，其内侧直径小于外侧直径，在支撑轮之间形成导槽，水平活动座的水平导向板配合设置在导槽内并沿导槽滑动。

所述的垂直限位轮与水平导向板的上表面之间留有间隙，水平限位轮分别与水平导向板的外侧壁间留有间隙；垂直限位轮和水平限位轮设置在水平固定座上对应于水平活动座位移的初始位置和最大行程位置。

所述的水平驱动部包括水平卷扬机和水平钢缆，水平卷扬机设置在水平固定座上，水平钢缆缠绕卷扬机并由水平卷扬机驱动，水平钢缆的两端分别与水平活动座的前端和后端相固定。

所述的水平活动座的前后两端分别设置水平动滑轮，水平钢缆的两端分别绕过对应的水平动滑轮后与水平活动座两端固定；水平固定座上设置水平定滑轮，水平钢缆经过水平定滑轮。

所述的竖直驱动部包括竖直卷扬机和竖直钢缆，竖直臂的上端设置竖直定滑轮，竖直臂的下端设置竖直卷扬机，竖直钢缆绕过竖直定滑轮和竖直卷扬机并形成环路，搅拌固化工作部中的搅拌驱动装置与竖直钢缆相固定并随竖直钢缆移动，带动搅拌头发生竖直方向位移；竖直臂与水平活动座之间通过液压油缸活动连接。

所述的竖直臂的两侧分别向外突出设置竖直导向板，竖直导向板分别与竖直臂的设置方向相平行；搅拌驱动装置的外部设置外壳，在外壳上设置竖直导向槽，竖直导向板与竖直导向槽分别对应配合，在各竖直导向槽内对应于竖直导向板的三个内壁面上分别设置摩擦块，搅拌驱动装置沿竖直导向板移动。

所述的搅拌驱动装置与搅拌头之间通过连杆相连接，在连杆的外周设置保护套筒，保护套筒的两侧分别平行设置导杆，竖直臂的下端设置限位板，限位板的中部设置搅拌头定位孔，保护套筒穿过搅拌头定位孔，使搅拌头位于限位板的下方，在限位板上搅拌头定位孔的两侧分别设置限位孔，上述两导杆分别穿过对应的限位孔。

所述的限位孔与搅拌头定位孔相连通，限位孔由搅拌头定位孔向两侧外扩形成；限位孔的外周设置凸起的限位突。

本发明的基础固化机的工作方法，包括以下步骤：

a、自行底盘驱动基础固化机至施工位置；

b、调整竖直臂至工作角度，控制基础固化机的水平旋转座和水平活动座动作，指定初始加工位及终止加工位，将初始加工位的中心点与初始终止位的中心点之间的连线作为初始工作路径；或指定初始加工位及初始工作路径，自行生成初始终止位；

c、设定初始进给量，生成初始工作路径上的每一加工位，以初始工作路径为基础，设定间距进给量，生成后续工作路径，在后续工作路径上按初始进给量生成每一加工位，使初始工作路径及后续工作路径位于施工范围内；

d、水平旋转座和水平活动座带动竖直臂依次至上述每一加工位，竖直驱动部带动搅拌头在每一加工位升降工作。

本发明具有的优点和积极效果是:

本发明的基础固化机中，设置有水平定位结构和竖直定位结构；其中水平定位结构中的水平驱动部驱动水平活动座相对水平固定座发生水平位移；竖直定位结构中的竖直驱动部带动搅拌头相对竖直臂发生竖直位移，当设定好固化施工位置间距及深度时，控制装置按指令使水平旋转座旋转至施工的对应角度，水平控制部驱动水平活动座伸出到加工的位置，竖直驱动部则带动搅拌头在工作时下降至预定高度，当前施工位置的搅拌工作完成后则由施工面中提起搅拌头。本发明中搅拌头在作业面的水平工作定位和施工点分布，以及施工时的搅拌头深度全部由控制装置进行操控，通过水平定位结构和竖直定位结构保证了施工过程中各搅拌位置的参数一致性，提高了固化施工的质量。在保护套筒的两侧设置导杆，同时在限位板上设置分别对应于保护套筒和导杆的搅拌头定位孔和限位孔，通过导杆和限位孔的配合，将保护套筒的位移限制在较小的范围内，减小搅拌头工作过程中的晃动，保证了工程的质量。

附图说明

图1是本发明的基础固化机的整体示意图；

图2是本发明的基础固化机中水平定位结构的支撑轮的局部放大图；

图3是本发明的基础固化机中水平定位结构的垂直限位轮的局部放大图；

图4是本发明的基础固化机中水平定位结构的水平限位轮的局部放大图；

图5是本发明的基础固化机中竖直臂与搅拌驱动装置配合位置的俯视局部放大图；

图6是本发明的基础固化机中限位板与保护套筒结合位置的俯视图；

图7是本发明的基础固化机中限位板与保护套筒结合位置的仰视图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1至图7所示，本发明的基础固化机，包括搅拌固化工作部和自行底盘；其中搅拌固化工作部又包括搅拌头1和搅拌驱动装置2，还可以包括固化剂输料机构，搅拌驱动装置2与搅拌头1相连接为搅拌头提供动力，固化剂输料机构输送固化剂；自行底盘上设置水平旋转座3，搅拌固化工作部通过定位结构与水平旋转座相连接，自行底盘携带搅拌固化工作部移动，上述定位结构包括水平定位结构和竖直定位结构；其中水平定位结构又包括水平固定座4、水平活动座5和水平驱动部，水平固定座与水平旋转座相固定，水平活动座与水平固定座活动连接，水平驱动部驱动水平活动座相对水平固定座发生水平位移；竖直定位结构中包括竖直臂6和竖直驱动部，竖直臂与水平活动座相连接，竖直驱动部带动搅拌头相对竖直臂发生竖直位移；上述基础固化机中还包括控制装置，控制装置控制水平旋转座、水平驱动部和竖直驱动部运转，控制装置依据操作者输入的搅拌头施工间隔和搅拌深度的指令控制水平旋转座旋转、水平活动座相对伸出水平固定座的距离和搅拌头的下降深度，从而保证各施工位置的搅拌及固化效果相同。

水平活动座5为柱状结构，水平活动座的外围两侧分别突出设置水平导向板7，两水平导向板共面且与水平活动座的设置方向平行，水平固定座上设置多组成对的支撑轮8，各组支撑轮的间距相同，水平活动座通过水平导向板7架设在支撑轮8上，水平固定座上还成对设置垂直限位轮9和水平限位轮10，垂直限位轮对应设置在水平导向板的上方，水平限位轮设置在水平导向板的两侧，在水平驱动部的驱动下水平活动座沿水平固定座滑动，从而延长搅拌头的工作位置。

同组支撑轮8相向的内侧凹陷，其内侧直径小于外侧直径，在支撑轮之间形成导槽22，水平活动座的水平导向板配合设置在导槽内并沿导槽滑动。

垂直限位轮9与水平导向板的上表面之间留有间隙，水平限位轮10分别与水平导向板的外侧壁间留有间隙；垂直限位轮和水平限位轮设置在水平固定座上对应于水平活动座位移的初始位置和最大行程位置，限制水平活动座在竖直方向和水平方向上的位置，以提高水平活动座与水平固定座之间的稳定性。

水平驱动部包括水平卷扬机11和水平钢缆12，水平卷扬机设置在水平固定座上，水平钢缆缠绕卷扬机并由水平卷扬机驱动，水平钢缆的两端分别与水平活动座的前端和后端相固定。采用卷扬机和钢缆相结合的驱动方式更适于施工现场的恶劣工作环境，避免石块卡住传动部件，提高了设备稳定性。

水平活动座5的前后两端分别设置水平动滑轮13，水平钢缆的两端分别绕过对应的水平动滑轮后与水平活动座两端固定；水平固定座上设置水平定滑轮14，水平钢缆经过水平定滑轮。

竖直驱动部包括竖直卷扬机15和竖直钢缆16，竖直臂6的上端设置竖直定滑轮17，竖直臂的下端设置竖直卷扬机，竖直钢缆绕过竖直定滑轮和竖直卷扬机并形成环路，搅拌固化工作部中的搅拌驱动装置2与竖直钢缆16相固定并随竖直钢缆移动，带动搅拌头1发生竖直方向位移；竖直臂与水平活动座之间通过液压油缸18活动连接，竖直臂在液压油缸的带动下相对于水平活动座垂直展开或在施工结束时折叠，以便于施工转场和运输。

竖直臂6的两侧分别向外突出设置竖直导向板19，竖直导向板分别与竖直臂的设置方向相平行；搅拌驱动装置的外部设置外壳20，在外壳上设置竖直导向槽21，竖直导向板与竖直导向槽分别对应配合，在各竖直导向槽内对应于竖直导向板的三个内壁面上分别设置摩擦块23，搅拌驱动装置沿竖直导向板移动。

搅拌驱动装置与搅拌头之间通过连杆24相连接，在连杆的外周设置保护套筒25，保护套筒的两侧分别平行设置导杆26，导杆与保护套筒相固定，竖直臂6的下端设置限位板27，限位板的中部设置搅拌头定位孔28，保护套筒穿过搅拌头定位孔，使搅拌头位于限位板的下方，在限位板上搅拌头定位孔的两侧分别设置限位孔29，上述两导杆分别穿过对应的限位孔。

限位孔与搅拌头定位孔相连通，限位孔由搅拌头定位孔向两侧外扩形成；限位孔的外周设置凸起的限位突30。

本发明的基础固化机的工作方法，包括以下步骤：

a、自行底盘驱动基础固化机至施工位置；

b、调整竖直臂至工作角度，控制基础固化机的水平旋转座和水平活动座动作，指定初始加工位及终止加工位，将初始加工位的中心点与初始终止位的中心点之间的连线作为初始工作路径，即初始工作路径设置在直线上，适用于标准平面范围内的作业工况；或指定初始加工位及初始工作路径，自行生成初始终止位，可以通过设置初始工作路径的参数，获得与需求相对应的工作路径，例如完成环形或扇形的工作区域；

c、以初始加工位的中心点为始点设定初始进给量，生成初始工作路径上的每一加工位，一般工作中要求加工位与加工位之间紧密排布，初始进给量为搅拌头所在圆的直径，在前一加工位的中心点基础之上定位后一加工位的中心点，初始进给量可依需求设置为任意值；以初始工作路径为基础，设定间距进给量，生成后续工作路径，间距进给量通常为搅拌头所在圆直径，以保持相邻工作路径之间紧密排布，同样地，间距进给量也可依需求任意设置，设置后续进给量，在后续工作路径上按后续进给量生成每一加工位，通常后续进给量与初始进给量数值相同，但也可视实际需求设为任意值，初始工作路径及后续工作路径在施工范围内满排布覆盖工作面；

d、水平旋转座和水平活动座带动竖直臂依次至上述每一加工位，竖直驱动部带动搅拌头在每一加工位升降工作，以便在加工位上完成搅拌工作及平移至下一加工位。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。