一种泥水平衡顶管机的制作方法

1.本发明属于工程机械技术领域，尤其涉及一种泥水平衡顶管机。


背景技术：

2.现代城市建设中，常常需要在闹市区进行管道施工，为解决管道施工对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞，人们发明了直接在地下挖掘的非开挖技术，而顶管机则是非开挖技术所用的重要设备之一。顶管机主要利用到气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论，施工中借助于主顶油缸及管道间的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起，从而无需在土层上方开挖就可以实现管道的安装。常规顶管机的旋转刀盘的驱动一般采用中心轴的形式，例如申请号为201810783676.0，专利名称为“一种顶管机”公开了采用主轴驱动旋转刀盘，由于主轴为实心设计，使得工作人员无法直接进入顶管机的前端对顶管机进行维修和维护，很不方便。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种泥水平衡顶管机。
4.本发明是通过如下措施实现的：一种泥水平衡顶管机，包括旋转刀盘以及驱动所述旋转刀盘的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构包括齿轮箱，所述齿轮箱的端板上周向均布有若干个齿轮轴，所述齿轮轴转动设置在所述齿轮箱的端板上，所述齿轮轴上且位于所述齿轮箱的内部设置有主动齿轮，所述齿轮箱的中心位置同心设置有转盘轴承，所述转盘轴承的内圈固定在所述齿轮箱上，所述转盘轴承的外圈且位于所述齿轮箱的内部设置有与所述主动齿轮啮合的外齿圈，所述转盘轴承的外圈上且远离所述齿轮箱的一端设置有驱动环，所述驱动环通过刀座与所述旋转刀盘连接，所述刀座上设置有人孔，所述人孔和转盘轴承的中心孔均通过人孔盖板封堵，所述齿轮轴均通过带有减速器的电机驱动，所述齿轮箱设置在顶管机的机壳上。通过采用所述转盘轴承，使顶管机中间具有工作人员可以通过通道，方便后期的维护和检修；另外，避免泥水通过人孔进入驱动机构，设计了相应的所述人孔盖板，所述人孔盖板与转盘轴承和连接座的工作面上设置相应的密封垫。机壳的上部设置有若干个吊环。
5.所述电机带动所述齿轮轴和齿轮轴上的主动齿轮转动，所述主动齿轮带动与其啮合的外齿圈转动，所述外齿圈带动所述驱动环转动，所述驱动环带动所述刀座和旋转刀盘转动。
6.所述刀座包括与所述驱动环连接的连接座，所述连接座的边缘处周向均布有若干呈放射状的斜撑，所述连接座的侧壁上设置有若干个齿状凸起，所述人孔设置在所述连接座上。所述斜撑外端通过环形加固板与所述旋转刀盘连接。所述齿状凸起和斜撑均能实现对大块泥土的破除，所述斜撑还可以提高与所述旋转刀盘的连接强度，使所述旋转刀盘转动的更加稳定。
7.所述旋转刀盘包括转盘、设置在所述转盘端面上的主刀组以及位于所述转盘侧面
与端面交接处的边缘刀组；所述转盘上设置有若干个进泥口，所述主刀组包括若干个双刃滚刀一以及设置在所述进泥土处的破除刀，所述边缘刀组包括若干个周向布置的双刃滚刀二以及若干个周向布置的环向切刀，所述双刃滚刀二的上下两端设置有与所述转盘的端面倾斜的侧切刀；所述双刃滚刀一、破除刀和环向切刀顶部均高出所述转盘的端面，所述侧切刀和双刃滚刀二的顶部均伸出所述转盘的侧面。所述转盘与所述环形加固板连接。
8.若干个所述双刃滚刀二沿所述转盘的径向布置且轴线与所述转盘的轴线垂直，所述双刃滚刀二的端面倾斜于所述转盘的端面且夹角为90
°‑
180度，一般为钝角。所述双刃滚刀二的角度可以根据实际情况而定，每一个所述双刃滚刀二的倾斜角度可以相同也可以不同。
9.所述环向切刀一般两个为一组，所述双刃滚刀二一般与一组所述环向切刀间隔设置。所述双刃滚刀一和破除刀用于对于转盘端面平行的土层进行破除，所述环向切刀可以用于对所述转盘外围的土层进行清理，所述双刃滚刀二和侧切刀根据设置的角度不同，切割对象也不同，但为90度时，主要对与所述转盘端面平行的土层进行破除，其他角度主要针对转盘外围的土层。
10.还包括纠偏机构，所述纠偏机构包括若干个沿固定板周向均布的纠偏油缸，所述纠偏油缸的壳体固定在机壳上，所述纠偏油缸的纠偏杆的端部设置球头，所述齿轮箱上设置有与所述纠偏杆对应的柱体，所述柱体上设置有与所述球头配合的球形凹槽，所述纠偏油缸位于所述齿轮箱远离所述外齿圈的一侧。所述球头与球形凹槽之间具有间隙，使所述球头可以在所述球形凹槽内具有小幅度的活动余量。
11.还包括排泥机构，所述排泥机构包括位于所述机壳内部下方的排污管，所述排污管的进泥端伸入所述连接座的外侧；还包括位于所述机壳内部上方的上进水管和位于所述机壳内部下方的下进水管，所述上进水管和下进水管的出水端均伸入所述连接座的外侧，所述下进水管和上进水管的出水端均高于所述排污管的进泥端。
12.所述下进水管的出水端设置有与所述下进水管连通的支管，所述支管和下进水管的出水端位于所述排污管的进泥端的两侧，所述排污管、上进水管、下进水管上均设置有控制阀门。
13.所述上进水管和下进水管通过供水管路与供水装置连接，所述排污管与排污装置连接。
14.所述机壳的内壁下部设置有弧形水槽，所述弧形水槽开口端固定在机壳的内壁上，所述内壁上设置有与所述弧形水槽连通的排水口，所述弧形水槽与所述下进水管或上进水管连通，所述下进水管或上进水管的水先流经所述弧形水槽再经过所述下进水管或上进水管的控制阀门，所述弧形水槽也可以直接连接供水管路。当所述旋转刀盘或者机壳的移动出现卡顿时，所述弧形水槽内的水可以沿着机壳的外壁流出，在高压下可以流到所述旋转刀盘处，沿着机壳的外壁对所述旋转刀盘的杂物进行冲洗。
15.所述刀座的外围设置有锥形挡板，所述锥形挡板的下部设置有若干个过滤孔，所述锥形挡板的小端设置在所述齿轮箱上，另一端设置在所述机壳上，所述上进水管的出水端位于所述锥形挡板内侧，所述下进水管的出水端和所述排污管的进泥端位于所述锥形挡
板的外侧。所述锥形挡板上的过滤孔可以对泥水进行过滤，避免大块泥块直接落到所述排污管处，阻塞所述排污管。所述下进水管的出水端靠近所述排污管，进一步对位于所述排污管的泥水进行冲刷，一是防止泥土在所述排污管处堆积，二是通过冲刷破除大块泥块。
16.所述机壳的尾端设置有辅助驱动机构，所述辅助驱动机构包括外筒以及设置在所述外筒内部的活塞环，所述外筒的外端内壁上设置有油缸固定板，所述油缸固定板上均布有若干个驱动油缸，所述驱动油缸的壳体固定在所述油缸固定板上，若干个所述驱动油缸的驱动杆通过环形连接板连接，所述环形连接板与活塞环固定连接，所述环形连接板的外端固定在顶管机的机壳尾端。所述活塞环和外筒之间设置有密封环。在现有技术中，顶管机的动力来自始发井的顶推油缸，这样当管段增加时，所述旋转刀盘的能量损失较多，影响了施工效率。所以在顶管机的尾端增加所述辅助驱动机构，在所述驱动油缸的作用下，通过所述驱动油缸的推杆将所述活塞环推向顶管机的尾端，进而实现驱动整个顶管机前移，所述辅助驱动机构可以配合始发井的顶推油缸一起工作。
17.所述活塞环的外壁与所述内筒的内壁之间具有间隔，所述内筒的内壁上且位于所述环形连接板的内侧设置有环形凸台，所述活塞环的外壁上周向均布有若干个导向杆，所述环形凸台上设置有与所述导向杆匹配的导向槽，所述环形连接板的外壁与所述外筒的内壁接触。所述导向杆可以避免所述活塞环在移动过程中在所述外筒内旋转。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本技术通过采用所述转盘轴承，在顶管机的中间位置增加了工作人员可以进入的通道，方便后期的检修和维护；在排泥机构中设计了所述上进水管和下进水管，通过所述上进水管和下进水管的配合方便泥浆的排出，并且下进水管设计了两路且位于排污管的两侧，提高了排污效率；另外，为了避免顶管机在工作过程中，出现旋转刀盘卡住或者机壳移动缓慢时，可以通过所述弧形水槽通过排水口往外部供水，用于冲刷机壳外壁，以及沿着机壳外壁壁流向所述旋转刀盘的方向，实现对杂物的冲洗，此时可以关闭上进水管和下进水管的水路；为了提高顶管机在施工过程中的行进效率，在顶管机的尾端设置了辅助驱动机构，通过所述辅助驱动机构与始发井的顶推油缸的配合，提高顶管机的行进效率。
附图说明
19.图1为本发明实施例的整体结构示意图；图2为不包括辅助驱动机构的顶管机内部结构示意图；图3为旋转刀盘、驱动机构和纠偏机构的结构示意图；图4为与图3角度不同的结构示意图；图5为旋转刀盘的结构示意图；图6为刀座的结构示意图；图7为弧形水槽的结构示意图；图8为驱动机构的内部示意图；图9为辅助驱动机构的结构示意图；图10为外筒内部的结构示意图；其中，附图标记为：1、机壳；2、旋转刀盘；3、刀座；4、驱动机构；5、纠偏机构；7、排泥机构；8、锥形挡板；9、辅助驱动机构；10、人孔；12、弧形水槽；101、吊环；102、排水口；201、转
盘；202、双刃滚刀一；203、破除刀；204、进泥口；205、双刃滚刀二；206、环向切刀；207、侧切刀；301、连接座；302、斜撑；303、齿状凸起；304、环形加固板；401、齿轮箱；402、电机；403、转盘轴承；404、人孔盖板；405、外齿圈；406、驱动环；407、齿轮轴；408、主动齿轮；501、纠偏油缸；502、柱体；701、排污管；702、下进水管；703、上进水管；7011进泥端；7021、出水端；7022、支管；801、过滤孔；901、外筒；902、驱动油缸；903、油缸固定板；904、肋板；905、连接环；906、活塞环；9011、环形凸台；9061、导向杆；1201、进水口。
具体实施方式
20.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
21.实施例一：参见图1-图10，一种泥水平衡顶管机，包括旋转刀盘2以及驱动旋转刀盘2的驱动机构4，其特征在于，驱动机构4包括齿轮箱401，齿轮箱401的端板上周向均布有若干个齿轮轴407，齿轮轴407上且位于齿轮箱401的内部设置有主动齿轮408，齿轮箱401的中心位置同心设置有转盘轴承403，转盘轴承403的内圈固定在齿轮箱401上，转盘轴承403的外圈且位于齿轮箱401的内部设置有与主动齿轮408啮合的外齿圈405，转盘轴承403的外圈上且远离齿轮箱401的一端设置有驱动环406，驱动环406通过刀座3与旋转刀盘2连接，刀座3上设置有人孔10，人孔10和转盘轴承403的中心孔均通过人孔盖板404封堵，齿轮轴407均通过带有减速器的电机402驱动，齿轮箱401设置在顶管机的机壳1上。通过采用转盘轴承403，使顶管机中间具有工作人员可以通过通道，方便后期的维护和检修；另外，避免泥水通过人孔10进入驱动机构4，设计了相应的人孔盖板404，人孔盖板404与转盘轴承403和连接座301的工作面上设置相应的密封垫。
22.电机402带动齿轮轴407和齿轮轴407上的主动齿轮408转动，主动齿轮408带动与其啮合的外齿圈405转动，外齿圈405带动驱动环406转动，驱动环406带动刀座3和旋转刀盘2转动。
23.刀座3包括与驱动环406连接的连接座301，连接座301的边缘处周向均布有若干呈放射状的斜撑302，连接座301的侧壁上设置有若干个齿状凸起303，人孔10设置在连接座301上。斜撑302外端通过环形加固板304与旋转刀盘2连接。齿状凸起303和斜撑302均能实现对大块泥土的破除，斜撑302还可以提高与旋转刀盘2的连接强度，使旋转刀盘2转动的更加稳定。
24.旋转刀盘2包括转盘201、设置在转盘201端面上的主刀组以及位于转盘201侧面与端面交接处的边缘刀组；转盘201上设置有若干个进泥口204，主刀组包括若干个双刃滚刀一202以及设置在进泥土处的破除刀203，边缘刀组包括若干个周向布置的双刃滚刀二205以及若干个周向布置的环向切刀206，双刃滚刀二205的上下两端设置有与转盘201的端面倾斜的侧切刀207；双刃滚刀一202、破除刀203和环向切刀206顶部均高出转盘201的端面，侧切刀207和双刃滚刀二205的顶部均伸出转盘201的侧面。转盘201与环形加固板304连接。
25.若干个双刃滚刀二205沿转盘201的径向布置且轴线与转盘201的轴线垂直，双刃滚刀二205的端面倾斜于转盘201的端面且夹角为90
°‑
180度，一般为钝角。双刃滚刀二205
的角度可以根据实际情况而定，每一个双刃滚刀二205的倾斜角度可以相同也可以不同。
26.环向切刀206一般两个为一组，双刃滚刀二205一般与一组环向切刀206间隔设置。
27.机壳1的上部设置有若干个吊环101。
28.实施例二：在实施例一的基础上，还包括纠偏机构5，纠偏机构5包括若干个沿固定板周向均布的纠偏油缸501，纠偏油缸501的壳体固定在机壳1上，纠偏油缸501的纠偏杆的端部设置球头，齿轮箱401上设置有与纠偏杆对应的柱体502，柱体502上设置有与球头配合的球形凹槽，纠偏油缸501位于齿轮箱401远离齿圈的一侧。球头与球形凹槽之间具有间隙，使球头可以在球形凹槽内具有小幅度的活动余量。
29.实施例三：在实施例一或实施例二的基础上，还包括排泥机构7，排泥机构7包括位于机壳1内部下方的排污管701，排污管701的进泥端7011伸入连接座301的外侧；还包括位于机壳1内部上方的上进水管703和位于机壳1内部下方的下进水管702，上进水管703和下进水管702的出水端7021均伸入连接座301的外侧，下进水管702和上进水管703的出水端7021均高于排污管701的进泥端7011。
30.下进水管702的出水端7021设置有与下进水管702连通的支管7022，支管7022和下进水管702的出水端7021位于排污管701的进泥端7011的两侧，排污管701、上进水管703、下进水管702上均设置有控制阀门。
31.上进水管703和下进水管702通过供水管路与供水装置连接，排污管701与排污装置连接。
32.机壳1的内壁下部设置有弧形水槽12，弧形水槽12开口端固定在机壳1的内壁上，内壁上设置有与弧形水槽12连通的排水口102，弧形水槽12与下进水管702或上进水管703连通，下进水管702或上进水管703的水先流经弧形水槽12再经过下进水管702或上进水管703的控制阀门，的也可以直接连接供水管路。当旋转刀盘2或者机壳1的移动出现卡顿时，弧形水槽12内的水可以沿着机壳1的外壁流出，在高压下可以流到旋转刀盘2处，沿着机壳1的外壁对旋转刀盘2的杂物进行冲洗，弧形水槽12上设置有进水口1201。
33.刀座3的外围设置有锥形挡板8，锥形挡板8的下部设置有若干个过滤孔801，锥形挡板8的小端设置在齿轮箱401上，另一端设置在机壳1上，上进水管703的出水端7021位于锥形挡板8内侧，下进水管702的出水端7021和排污管701的进泥端7011位于锥形挡板8的外侧。锥形挡板8上的过滤孔801可以对泥水进行过滤，避免大块泥块直接落到排污管701处，阻塞排污管701。下进水管702的出水端7021靠近排污管701，进一步对位于排污管701的泥水进行冲刷，一是防止泥土在排污管701处堆积，二是通过冲刷破除大块泥块。
34.实施例四：在实施例一或实施例二或实施例三的基础上，机壳1的尾端设置有辅助驱动机构9，辅助驱动机构9包括外筒901以及设置在外筒901内部的活塞环906，外筒901的外端内壁上设置有油缸固定板903，油缸固定板903上均布有若干个驱动油缸902，驱动油缸901的壳体固定在油缸固定板903上，若干个驱动油缸902的驱动杆通过环形连接板连接，环形连接板与固定在活塞环906上，环形连接板的外端固定在顶管机的机壳1尾端。活塞环906和外筒901之间设置有密封环。在现有技术中，顶管机的动力来自始发井的顶推油缸，这样当管段
增加时，旋转刀盘2的能量损失较多，影响了施工效率。所以在顶管机的尾端增加辅助驱动机构9，在驱动油缸902的作用下，通过驱动油缸902的推杆将活塞环906推向顶管机的尾端，进而实现驱动整个顶管机前移，辅助驱动机构9可以配合始发井的顶推油缸一起工作。
35.活塞环906的外壁与内筒的内壁之间具有间隔，内筒的内壁上设置有环形凸台9011，活塞环906的外壁上周向均布有若干个导向杆9061，环形凸台9011上设置有与导向杆9061匹配的导向槽。导向杆9061可以避免活塞环906在外筒901内旋转。
36.油缸固定板903上通过肋板904设置有连接环905，连接环905可以用于连接其他辅助驱动机构。
37.实施例五：一种顶管机的辅助驱动机构，包括辅助驱动机构9，辅助驱动机构9包括外筒901以及设置在外筒901内部的活塞环906，外筒901的外端内壁上设置有油缸固定板903，油缸固定板903上均布有若干个驱动油缸902，驱动油缸901的壳体固定在油缸固定板903上，若干个驱动油缸902的驱动杆通过环形连接板连接，环形连接板与固定在活塞环906上，环形连接板的外端固定在顶管机的机壳1尾端。活塞环906和外筒901之间设置有密封环。在现有技术中，顶管机的动力来自始发井的顶推油缸，这样当管段增加时，旋转刀盘2的能量损失较多，影响了施工效率。所以在顶管机的尾端增加辅助驱动机构9，在驱动油缸902的作用下，通过驱动油缸902的推杆将活塞环906推向顶管机的尾端，进而实现驱动整个顶管机前移，辅助驱动机构9可以配合始发井的顶推油缸一起工作。
38.活塞环906的外壁与内筒的内壁之间具有间隔，内筒的内壁上设置有环形凸台9011，活塞环906的外壁上周向均布有若干个导向杆9061，环形凸台9011上设置有与导向杆9061匹配的导向槽。导向杆9061可以避免活塞环906在外筒901内旋转。
39.油缸固定板903上通过肋板904设置有连接环905，连接环905可以用于连接其他辅助驱动机构。
40.实施例六：一种顶管机，包括旋转刀盘2，还包括排泥机构7，排泥机构7包括位于顶管机的机壳1内部下方的排污管701，排污管701的进泥端7011伸入连接座301的外侧；还包括位于机壳1内部上方的上进水管703和位于机壳1内部下方的下进水管702，上进水管703和下进水管702的出水端7021均伸到旋转刀盘2的内侧，下进水管702和上进水管703的出水端7021均高于排污管701的进泥端7011。
41.下进水管702的出水端7021设置有与下进水管702连通的支管7022，支管7022和下进水管702的出水端7021位于排污管701的进泥端7011的两侧，排污管701、上进水管703、下进水管702上均设置有控制阀门。
42.上进水管703和下进水管702通过供水管路与供水装置连接，排污管701与排污装置连接。
43.机壳1的内壁下部设置有弧形水槽12，弧形水槽12开口端固定在机壳1的内壁上，内壁上设置有与弧形水槽12连通的排水口102，弧形水槽12与下进水管702或上进水管703连通，下进水管702或上进水管703的水先流经弧形水槽12再经过下进水管702或上进水管703的控制阀门，的也可以直接连接供水管路。当旋转刀盘2或者机壳1的移动出现卡顿时，弧形水槽12内的水可以沿着机壳1的外壁流出，在高压下可以流到旋转刀盘2处，沿着机壳1
的外壁对旋转刀盘2的杂物进行冲洗，弧形水槽12上设置有进水口1201。
44.实施例七：一种顶管机的旋转刀盘，包括转盘201、设置在转盘201端面上的主刀组以及位于转盘201侧面与端面交接处的边缘刀组；转盘201上设置有若干个进泥口204，主刀组包括若干个双刃滚刀一202以及设置在进泥土处的破除刀203，边缘刀组包括若干个周向布置的双刃滚刀二205以及若干个周向布置的环向切刀206，双刃滚刀二205的上下两端设置有与转盘201的端面倾斜的侧切刀207；双刃滚刀一202、破除刀203和环向切刀206顶部均高出转盘201的端面，侧切刀207和双刃滚刀二205的顶部均伸出转盘201的侧面。转盘201与环形加固板304连接。
45.若干个双刃滚刀二205沿转盘201的径向布置且轴线与转盘201的轴线垂直，双刃滚刀二205的端面倾斜于转盘201的端面且夹角为90
°‑
180度，一般为钝角。双刃滚刀二205的角度可以根据实际情况而定，每一个双刃滚刀二205的倾斜角度可以相同也可以不同。
46.环向切刀206一般两个为一组，双刃滚刀二205一般与一组环向切刀206间隔设置。
47.实施例八：在实施例七的基础上，还包括固定旋转刀盘的刀座，刀座3包括连接座301，连接座301的边缘处周向均布有若干呈放射状的斜撑302，连接座301的侧壁上设置有若干个齿状凸起303，连接座301上设置有人孔10。斜撑302外端通过环形加固板304与旋转刀盘2连接。齿状凸起303和斜撑302均能实现对大块泥土的破除，斜撑302还可以提高与旋转刀盘2的连接强度，使旋转刀盘2转动的更加稳定。
48.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
50.在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
51.本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。