水利沟渠开挖装置及其施工方法与流程

本申请涉及水利工程施工领域，尤其是涉及一种水利沟渠开挖装置及其施工方法。

背景技术：

沟渠，指为灌溉或排水而挖的水道的统称。沟渠可以大略地分成两种。一种是平常在路边随处可见的雨水下水道，另一种是将住家以及工厂的废水，以密闭管道的方式，输送到污水处理厂的污水下水道。

申请公布号为cn107338820a的中国专利公开了一种用于挖掘沟渠的挖掘设备及挖掘方法，用于挖掘沟渠的挖掘设备包括可移动主体和可转动地设在所述可移动主体上的挖掘装置和控制装置，所述挖掘装置包括铲斗。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在挖掘时，施工人员通过操纵挖掘机的铲斗进行沟渠挖掘，每挖掘一次均需要操纵铲斗将斗内的土料倒出再进行挖掘，当一段区域挖掘完毕后又需要操纵整个挖掘机向前移动，再通过铲斗进行挖掘，从而以此循环对整个沟渠进行挖掘，通过采用上述挖掘机对沟渠开挖的方式，降低了施工人员的施工效率。

技术实现要素：

第一方面，为了提高水利沟渠开挖的施工效率，本申请提供一种水利沟渠开挖装置。

本申请提供的一种水利沟渠开挖装置及其施工方法采用如下的技术方案：

一种水利沟渠开挖装置，包括移动框，所述移动框的外壁上且位于移动框的两侧设置有履带式行走机构，所述移动框上且位于两侧履带式行走机构之间设置有破碎机构，所述移动框内横跨且转动连接有转动轴，所述转动轴上沿转动轴的周向位置均匀设置有多个连接杆，每个所述连接杆远离转动轴的端部均设置有铲斗，所述铲斗的外壁上且位于连接杆所在的位置设置有固定板，所述固定板上固定设置有穿设且转动连接于连接杆上的铰接轴，所述连接杆上设置有用于驱动铰接轴带动铲斗转动的第一驱动件，所述移动框上设置有用于驱动转动轴带动多个连接杆转动的第二驱动件，所述铲斗包括底板、垂直于底板设置的侧板和连接至侧板远离底板边缘的顶板，所述底板、侧板和顶板的边缘之间设置有挡板，所述挡板铰接于侧板上，所述侧板上设置有用于驱动挡板位于铰接点转动的第三驱动件，所述顶板上设置有用于在挡板打开时将铲斗内的土料沿铲斗的两端推出的推料机构。

通过采用上述技术方案，破碎机构可将土料钻动松散，此时第二驱动件可带动转动轴转动，使得转动轴可带动每个铲斗对松散的土料挖取，在挖取时第一驱动件可带动整个铲斗转动，从而提高了铲斗对土料的挖取效果，通过第三驱动件带动挡板位于侧板上转动，此时推料机构可将铲斗内的土料沿铲斗的两端推出，使得推出土料的铲斗可再次对土料挖取，通过多个铲斗对土料挖取并推出，从而实现沟渠开挖时的不间断工作，提高了沟渠开挖时的施工效率。

优选的，所述第一驱动件包括套设且固定连接于铰接轴上的第一涡轮，所述连接杆上固定设置有第一电机，所述第一电机的驱动端上设置有用于与第一涡轮啮合的第一蜗杆。

通过采用上述技术方案，通过第一电机带动第一蜗杆转动，使得第一蜗杆带动第一涡轮转动，此时第一涡轮可带动铰接轴转动，使得铰接轴带动铲斗转动，从而调节铲斗挖取土料时的角度，采用第一蜗杆和第一涡轮啮合的方式，其调节角度大，并且可带动铲斗转动至任意转动后的位置自动固定，从而提高了铲斗对土料的挖取效果。

优选的，所述第二驱动件包括套设且固定连接于转动轴上的第二涡轮，所述移动框上固定设置有第二电机，所述第二电机的驱动端上设置有用于与第二涡轮啮合的第二蜗杆。

通过采用上述技术方案，通过第二电机带动第二蜗杆转动，使得第二蜗杆带动第二涡轮转动，此时第二涡轮可带动转动轴转动，转动轴可带动多个铲斗环向移动，从而实现多个铲斗不间断的土料挖取工作，采用第二蜗杆和第二涡轮啮合的方式，可实现转动轴360°的不间断转动，并且具有较强的驱动力，提高了转动轴带动铲斗对土料的挖取效果。

优选的，所述挡板靠近与侧板铰接点的边缘固定设置有驱动杆，所述驱动杆与挡板位于同一个平面上，所述第三驱动件包括铰接设置在侧板上且位于侧板两侧的电缸，所述电缸的驱动端铰接至驱动杆远离挡板的端部。

通过采用上述技术方案，通过电缸带动驱动杆移动，此时驱动杆可带动挡板位于铰接点转动，从而使得挡板将铲斗开启或关闭，将电缸设置在侧板上，防止电缸对铲斗对土料的挖取造成影响。

优选的，所述连接杆设置为可伸缩结构，可伸缩结构包括固定杆和插接且滑动连接于固定杆内的移动杆，所述固定杆固定设置在转动轴上，所述铰接轴穿设且转动连接于移动杆远离固定杆的端部，所述固定杆上设置有用于驱动移动杆位于固定杆内移动的第四驱动件。

通过采用上述技术方案，第四驱动件可带动移动杆位于固定杆内移动，当铲斗转动挖取土料的同时，可带动铲斗朝向土料移动，从而进一步提高了铲斗对土料的挖取效果，并且通过改变连接杆的长度，可带动铲斗对不同深度的沟渠开挖，提高了开挖装置的适用性。

优选的，所述固定杆上朝向远离固定杆的方向延伸设置有第一连接板，所述移动杆上朝向远离移动杆的方向延伸设置有第二连接板，所述第四驱动件包括穿设且转动连接于第一连接板上的螺杆，所述第二连接板朝向第一连接板的面上设置有套设且螺纹连接于螺杆上的螺纹筒，所述第一连接板上固定设置有用于驱动螺杆转动的第四电机。

通过采用上述技术方案，第四电机可带动螺杆转动，因移动杆位于固定杆内，使得螺纹筒不会跟随螺杆的转动而转动，从而使得螺纹筒位于螺杆上移动，从而使得螺纹筒带动移动杆位于固定杆内移动，从而调节连接杆的长度，采用螺杆和螺纹筒的设置可使得螺纹筒位于螺杆上任意位置自动固定，从而使得移动杆位于固定杆内任意位置自动固定，从而提高了铲斗对土料的挖取效果。

优选的，所述推料机构包括位于铲斗内且位于铲斗两侧的推料板，所述顶板上且位于顶板的两侧开设有条形孔，所述条形孔的长度方向沿垂直于推料板所在的平面设置，两侧所述推料板上均设置有分别穿过两侧条形孔且延伸至铲斗外的杆体，所述顶板上设置有用于驱动两侧杆体分别位于两侧条形孔内同时相互靠近或远离的第五驱动件。

通过采用上述技术方案，第五驱动件可带动两侧杆体相互靠近或远离，此时杆体可带动两侧推料板相互靠近或远离，从而使得推料板可往复移动，从而完成土料的不间断循环推出，采用推料板的设置提高了对土料的处理效果。

优选的，所述顶板背离底板的面上且位于顶板的两侧均开设有滑槽，所述滑槽的长度方向沿平行于条形孔的长度方向设置，两侧所述滑槽内均滑动连接有滑块，所述滑块位于滑槽外的端部均设置有与条形孔相对设置的移动条，两侧所述杆体穿过条形孔分别固定设置在两侧移动条上，所述第五驱动件包括沿移动条的长度方向固定设置在两侧移动条相对的面上的齿条，所述顶板上固定设置有第五电机，所述第五电机的驱动端上固定设置有用于与两侧齿条同时啮合的齿轮。

通过采用上述技术方案，当需要驱动两侧推料板相互靠近或远离时，通过第五电机带动齿轮转动，因两侧齿条同时与齿轮啮合，使得齿条可同时不同向移动，从而使得两侧齿条同时带动移动条不同向移动，使得移动条带动推料板移动，采用齿轮和齿条啮合的方式，电机的转速决定了推料板的移动速度，从而使得推料板可将土料推出铲斗外，其推料效果较好，并且可带动两侧推料板移动至相互抵接的状态，防止推料板对铲斗的使用造成影响。

优选的，所述移动框上设置有板体，所述板体所在的平面与移动框所在的平面呈相互垂直设置，所述破碎机构包括穿设且转动连接于板体上的多个破碎轴，每个所述破碎轴上均设置有破碎叶片，所述板体上设置有多个用于驱动每个破碎轴转动的第六电机。

通过采用上述技术方案，当履带式行走机构带动整个移动框移动时，第六电机可带动破碎轴转动，从而使得破碎轴带动破碎叶片转动，使得破碎轴带动破碎叶片对土壤进行钻动松动，间接提高了铲斗对土料的铲取效果。

第二方面，为了提高水利沟渠开挖的施工效率，本申请提供一种水利沟渠开挖装置施工方法。

本申请提供的一种水利沟渠开挖装置施工方法采用如下的技术方案：

一种水利沟渠开挖装置施工方法，包括所述的水利沟渠开挖装置，包括如下步骤：

s1：首先在需要开挖沟渠的位置挖槽，将整个水利沟渠开挖装置置于地面上，带动转动轴上的某个铲斗位于槽内，使得移动框两侧的履带式行走机构抵接至槽外的地面上；

s2：通过启动履带式行走机构使得履带式行走机构带动整个移动框位于地面上移动，此时第六电机可带动每个破碎轴转动，使得破碎轴带动破碎叶片对土壤进行钻动；

s3：移动框在移动的同时，同时驱动第一电机、第二电机和第三电机，第二电机可带动第二蜗杆转动，从而使得第二蜗杆带动第二涡轮转动，第二涡轮可带动转动轴转动，使得转动轴带动多个铲斗环向移动，此时第一电机可带动第一蜗杆转动，使得第一蜗杆带动第一涡轮转动，第一涡轮可带动铰接轴转动，使得铰接轴带动铲斗转动，从而使得铲斗带动底板始终朝向地面，当铲斗移动至槽内时，通过第三电机带动螺杆转动，使得螺纹筒位于螺杆上移动，从而使得移动杆位于固定杆上移动，此时铲斗可带动底板倾斜的朝向槽底并朝向槽底移动，使得铲斗对槽内的土料挖取；

s4：挖取了土料的铲斗可通过转动轴移动至槽外，此时下一个铲斗可对槽内的土料再次挖取，通过电缸带动驱动杆移动，使得驱动杆带动挡板位于侧板上的铰接点转动，使得挡板将铲斗打开，与此同时，通过第五电机带动齿轮转动，使得齿轮带动两侧齿条同时移动，两侧齿条可带动两个移动条上的滑块位于滑槽内移动，从而使得两侧移动条带动两侧推料板同时相互远离，使得推料板将土料沿铲斗的两端推出至槽外的地面上，清理了土料后的铲斗可再次进入至槽内进行土料的挖取，通过重复上述步骤，完成沟渠开挖。

通过采用上述技术方案，破碎轴可带动破碎叶片对土壤起到松动的效果，此时转动轴可带动多个铲斗转动，与此同时铰接轴可带动铲斗转动，使得铲斗对土料起到挖取的效果，侧板可位于铰接点转动，此时两侧推料板可将铲斗内的土料推出，使得推出了土料的铲斗可再次进行下一次的挖土工作，实现了沟渠开挖的不间断工作，从而提高了沟渠开挖时施工人员的施工效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

破碎轴可带动破碎叶片对土壤起到松动的效果，此时转动轴可带动多个铲斗转动，与此同时铰接轴可带动铲斗转动，使得铲斗对土料起到挖取的效果，侧板可位于铰接点转动，此时两侧推料板可将铲斗内的土料推出，使得推出了土料的铲斗可再次进行下一次的挖土工作，实现了沟渠开挖的不间断工作，从而提高了沟渠开挖时施工人员的施工效率。

附图说明

图1是本申请实施例的整体的结构示意图；

图2是本申请实施例的用于展示第二驱动件和破碎机构的结构示意图；

图3是本申请实施例的用于展示破碎机构的结构示意图；

图4是本申请实施例的用于展示转动轴、连接杆和铲斗的结构示意图；

图5是本申请实施例的用于展示铲斗和第五驱动件的结构示意图；

图6是本申请实施例的用于展示第一驱动件和第四驱动件的结构示意图；

图7是本申请实施例的用于展示第五驱动件的结构示意图；

图8是本申请实施例的用于展示滑块和滑槽的剖面结构示意图。

附图标记说明：1、移动框；11、履带式行走机构；12、转动轴；121、连接杆；122、铲斗；123、固定板；124、铰接轴；125、第一涡轮；126、第一蜗杆；127、第一电机；131、底板；132、侧板；133、顶板；134、挡板；14、第二涡轮；141、第二电机；142、第二蜗杆；15、驱动杆；151、电缸；161、固定杆；162、移动杆；163、第一连接板；164、第二连接板；165、螺杆；166、螺纹筒；167、第四电机；17、推料板；171、条形孔；172、杆体；173、滑槽；174、滑块；175、移动条；176、齿条；177、第五电机；178、齿轮；18、板体；181、破碎轴；182、破碎叶片；183、第六电机。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种水利沟渠开挖装置。参照图1，一种水利沟渠开挖装置，包括移动框1，移动框1的外壁上且位于移动框1的两侧设置有履带式行走机构11。

履带式行走机构11是由主动轮驱动、围绕着主动轮、负重轮、诱导轮和托带轮的柔性链环，履带式行走机构11可带动整个移动框1移动，从而无需操作人员手推移动，在本申请中，履带式行走机构11其为现有技术，对其具体结构不再进行赘述。

结合图1和图2，为了在移动框1行走时对土壤松动，在移动框1上且位于两侧履带式行走机构11之间设置有破碎机构，

结合图2和图3，移动框1上设置有板体18，板体18所在的平面与移动框1所在的平面呈相互垂直设置，破碎机构包括穿设且转动连接于板体18上的多个破碎轴181，每个破碎轴181上均设置有破碎叶片182，板体18上设置有多个用于驱动每个破碎轴181转动的第六电机183；在本实施例中，将破碎叶片182设置为螺旋叶片；当履带式行走机构11带动整个移动框1移动时，第六电机183可带动破碎轴181转动，从而使得破碎轴181带动破碎叶片182转动，使得破碎轴181带动破碎叶片182对土壤进行钻动松动。

结合图2和图4，移动框1内横跨且转动连接有转动轴12，转动轴12上沿转动轴12的周向位置均匀设置有多个连接杆121，每个连接杆121远离转动轴12的端部均设置有铲斗122；为了驱动连接杆121带动多个铲斗122环向移动，使得铲斗122对松动的土料挖取，在移动框1上设置有用于驱动转动轴12带动多个连接杆121转动的第二驱动件。

结合图2和图4，第二驱动件包括套设且固定连接于转动轴12上的第二涡轮14，移动框1上固定设置有第二电机141，第二电机141的驱动端上设置有用于与第二涡轮14啮合的第二蜗杆142；第二电机141可带动第二蜗杆142转动，使得第二蜗杆142带动第二涡轮14转动，从而使得第二涡轮14带动转动轴12转动，使得多个铲斗122完成环向移动。

结合图4和图5，为了调节每个铲斗122的状态，从而进一步提高了铲斗122对土料的挖取效果，在铲斗122的外壁上且位于连接杆121所在的位置设置有固定板123，固定板123上固定设置有穿设且转动连接于连接杆121上的铰接轴124，连接杆121上设置有用于驱动铰接轴124带动铲斗122转动的第一驱动件。

结合图5和图6，第一驱动件包括套设且固定连接于铰接轴124上的第一涡轮125，连接杆121上固定设置有第一电机127，第一电机127的驱动端上设置有用于与第一涡轮125啮合的第一蜗杆126；第一电机127可带动第一蜗杆126转动，使得第一蜗杆126带动第一涡轮125转动，从而使得第一涡轮125带动铰接轴124转动，从而调节铲斗122的状态，提高铲斗122对土料的挖取效果。

结合图5和图6，为了带动铲斗122对不同深度的沟渠开挖，将连接杆121设置为可伸缩结构，可伸缩结构包括固定杆161和插接且滑动连接于固定杆161内的移动杆162，固定杆161固定设置在转动轴12上，铰接轴124穿设且转动连接于移动杆162远离固定杆161的端部，固定杆161上设置有用于驱动移动杆162位于固定杆161内移动的第四驱动件。

结合图5和图6，固定杆161上朝向远离固定杆161的方向延伸设置有第一连接板163，移动杆162上朝向远离移动杆162的方向延伸设置有第二连接板164，第四驱动件包括穿设且转动连接于第一连接板163上的螺杆165，第二连接板164朝向第一连接板163的面上设置有套设且螺纹连接于螺杆165上的螺纹筒166，第一连接板163上固定设置有用于驱动螺杆165转动的第四电机167。

第四电机167可带动螺杆165转动，因移动杆162位于固定杆161内，使得螺纹筒166不会跟随螺杆165的转动而转动，从而使得螺纹筒166位于螺杆165上移动，从而使得螺纹筒166带动移动杆162位于固定杆161内移动，从而调节连接杆121的长度，当铲斗122转动挖取土料的同时，可带动铲斗122朝向土料移动，从而进一步提高了铲斗122对土料的挖取效果，并且通过改变连接杆121的长度，可带动铲斗122对不同深度的沟渠开挖，提高了开挖装置的适用性。

结合图5和图8，铲斗122包括底板131、垂直于底板131设置的侧板132和连接至侧板132远离底板131边缘的顶板133，底板131、侧板132和顶板133的边缘之间设置有挡板134。

如图5所示，为了对铲斗122铲取的土料处理，使得铲斗122在铲取一次土料后可再次转动对土料铲取，将挡板134铰接于侧板132上，侧板132上设置有用于驱动挡板134位于铰接点转动的第三驱动件，顶板133上设置有用于在挡板134打开时将铲斗122内的土料沿铲斗122的两端推出的推料机构。。

如图5所示，挡板134靠近与侧板132铰接点的边缘固定设置有驱动杆15，驱动杆15与挡板134位于同一个平面上，第三驱动件包括铰接设置在侧板132上且位于侧板132两侧的电缸151，电缸151的驱动端铰接至驱动杆15远离挡板134的端部；电缸151可带动驱动杆15移动，使得驱动杆15带动挡板134位于侧板132上的铰接点转动，从而使得侧板132将铲斗122打开。

结合图5和图7，为了将铲斗122内的土料沿这铲斗122的两端推出，将推料机构包括位于铲斗122内且位于铲斗122两侧的推料板17，顶板133上且位于顶板133的两侧开设有条形孔171，条形孔171的长度方向沿垂直于推料板17所在的平面设置，两侧推料板17上均设置有分别穿过两侧条形孔171且延伸至铲斗122外的杆体172。

结合图5和图8，顶板133背离底板131的面上且位于顶板133的两侧均开设有滑槽173，滑槽173的长度方向沿平行于条形孔171的长度方向设置，两侧滑槽173内均滑动连接有滑块174，在本实施例中，为了防止滑块174沿垂直于滑槽173的长度方向与滑槽173之间脱离，将滑槽173的横截面设置为“t”形，将滑块174与“t”形的滑槽173配合设置。

结合图5和图7，为了驱动两侧杆体172同时相互靠近或远离，在顶板133上设置有用于驱动两侧杆体172分别位于两侧条形孔171内同时相互靠近或远离的第五驱动件。

结合图5和图7，滑块174位于滑槽173外的端部均设置有与条形孔171相对设置的移动条175，两侧杆体172穿过条形孔171分别固定设置在两侧移动条175上，第五驱动件包括沿移动条175的长度方向固定设置在两侧移动条175相对的面上的齿条176，顶板133上固定设置有第五电机177，第五电机177的驱动端上固定设置有用于与两侧齿条176同时啮合的齿轮178。

通过第五电机177带动齿轮178转动，因两侧齿条176同时与齿轮178啮合，使得齿条176可同时不同向移动，从而使得两侧齿条176同时带动移动条175不同向移动，使得移动条175带动推料板17移动，当不需要推动铲斗122内的土料时，将两侧推料板17驱动至相互抵接的状态，当需要推动铲斗122内的土料时，两侧推料板17可相互远离，从而使得推料板17完成对土料的处理。

一种水利沟渠开挖装置施工方法，包括水利沟渠开挖装置，包括如下步骤：

s1：首先在需要开挖沟渠的位置挖槽，将整个水利沟渠开挖装置置于地面上，带动转动轴12上的某个铲斗122位于槽内，使得移动框1两侧的履带式行走机构11抵接至槽外的地面上；

s2：通过启动履带式行走机构11使得履带式行走机构11带动整个移动框1位于地面上移动，此时第六电机183可带动每个破碎轴181转动，使得破碎轴181带动破碎叶片182对土壤进行钻动；

s3：移动框1在移动的同时，同时驱动第一电机127、第二电机141和第三电机，第二电机141可带动第二蜗杆142转动，从而使得第二蜗杆142带动第二涡轮14转动，第二涡轮14可带动转动轴12转动，使得转动轴12带动多个铲斗122环向移动，此时第一电机127可带动第一蜗杆126转动，使得第一蜗杆126带动第一涡轮125转动，第一涡轮125可带动铰接轴124转动，使得铰接轴124带动铲斗122转动，从而使得铲斗122带动底板131始终朝向地面，当铲斗122移动至槽内时，通过第三电机带动螺杆165转动，使得螺纹筒166位于螺杆165上移动，从而使得移动杆162位于固定杆161上移动，此时铲斗122可带动底板131倾斜的朝向槽底并朝向槽底移动，使得铲斗122对槽内的土料挖取；

s4：挖取了土料的铲斗122可通过转动轴12移动至槽外，此时下一个铲斗122可对槽内的土料再次挖取，通过电缸151带动驱动杆15移动，使得驱动杆15带动挡板134位于侧板132上的铰接点转动，使得挡板134将铲斗122打开，与此同时，通过第五电机177带动齿轮178转动，使得齿轮178带动两侧齿条176同时移动，两侧齿条176可带动两个移动条175上的滑块174位于滑槽173内移动，从而使得两侧移动条175带动两侧推料板17同时相互远离，使得推料板17将土料沿铲斗122的两端推出至槽外的地面上，清理了土料后的铲斗122可再次进入至槽内进行土料的挖取，通过重复上述步骤，完成沟渠开挖。

破碎轴181可带动破碎叶片182对土壤起到松动的效果，此时转动轴12可带动多个铲斗122转动，与此同时铰接轴124可带动铲斗122转动，使得铲斗122对土料起到挖取的效果，侧板132可位于铰接点转动，此时两侧推料板17可将铲斗122内的土料推出，使得推出了土料的铲斗122可再次进行下一次的挖土工作，实现了沟渠开挖的不间断工作，从而提高了沟渠开挖时施工人员的施工效率。