一种用于制备胶凝砂砾石坝物料的水下钻头的制作方法

本发明涉及制备胶凝砂砾石坝物料技术领域，具体涉及一种用于制备胶凝砂砾石坝物料的水下钻头。

背景技术：

胶凝砂砾石坝是在面板坝和碾压混凝土重力坝基础上发展起来的一种新坝型，其特点是采用胶凝砂砾石材料筑坝，使用高效率的土石方运输机械和压实机械施工。胶凝砂砾石坝筑坝材料获取容易、拌合简单、水泥用量少，不仅经济安全而且能充分利用施工过程中的弃料减小对周围环境的影响。胶凝砂砾石坝对筑坝材料、施工工艺以及坝基的要求较低，大施工基本实现零弃料，凸显了环境保护和资源利用方面的优势，再加上其工期短造价低已经开始得到国际坝工界的重视。

河段淤积物普遍存在淤积物料级配范围广、粒径大，通常包含较大比例的块石和一些杂物，特别是一些深水区大粒径物料在水下板结，导致物料很难清淤疏浚与资源再次利用。但是，河段淤积物却是修筑胶凝砂砾石坝最好的物料，但是由于开采成本高，开采困难，给我们国家普及和推广胶凝砂砾石坝带来的阻碍。为此，研究一种针对水下板结的大粒径物料的水下钻头，既可以清淤疏浚坝前或河道内的大粒径物料，同时又可以提高大粒径物料的资源重复利用率。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种针对水下板结的大粒径物料进行破碎的水下钻头。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种用于制备胶凝砂砾石坝物料的水下钻头，其包括升降平台，升降平台的下端设置有空心的滑桶，滑桶内设置有第一液压伸缩缸，且第一液压伸缩缸固定在升降平台上；第一液压伸缩缸的下端设置有钻头电机，钻头电机与滑桶滑动连接，钻头电机的转轴上连接有合金钻头；滑桶的两侧设置有切割电机，切割电机的转轴上连接有切割轴，切割轴的端部安装有切割刀头；升降平台上安装有机械臂，机械臂的端部设置有机械爪。

进一步地，钻头电机安装在电机外壳内，电机外壳的两侧设置有滑轨，滑轨与滑桶内设置的滑槽连接。

进一步地，钻头电机的转轴上连接有第一连接盘，合金钻头安装在第二连接盘上，第一连接盘与第二连接盘通过螺栓连接。

进一步地，合金钻头为实心圆柱体，合金钻头的下端面设置为尖端，合金钻头的侧面上设置有螺旋状的凸台，凸台和合金钻头的下端面上均设置有若干倾斜的凸齿，凸齿的倾斜反向与合金钻头的旋向相同。

进一步地，升降平台上安装有四个切割电机，四个切割电机成圆周均匀分布，四个切割电机上均通过切割轴连接有切割刀头。

进一步地，切割轴上也安装有第一连接盘，切割刀头也安装有通过螺栓与切割轴上的第一连接盘固定连接的第二连接盘。

进一步地，机械臂包括第一机械臂和第二机械臂，第一机械臂与第二机械臂通过第二旋转电机连接，第一机械臂通过第一旋转电机安装于升降平台上，机械爪安装于第二机械臂上。

进一步地，机械爪包括转动电机，转动电机的转轴上安装有转盘，转盘的下端安装有机械爪动力箱，机械爪动力箱内安装有双轴电机；机械爪动力箱的两端分别铰接有机械爪手动力杆，机械爪手动力杆通过一对锥齿轮分别与双轴电机两端的转轴连接，机械爪的爪手固定在机械爪手动力杆上。

进一步地，升降台的上端安装有第二液压伸缩缸，第二液压伸缩缸的上端设置有连接板。

进一步地，连接板和升降台之间还设置有液压伸缩杆，连接板和升降平台之间设置有可伸缩的密封套。

本发明的有益效果为：本方案针对水下板结的大粒径物料，在水下实现破碎，以获得小块的物料，作为制备胶凝砂砾石坝的物料；合金钻头整体安装在水下钻机上，合金钻头先对大粒径物料进行粗破碎，在捣振同时使大粒径物料上出现裂纹或直接裂开；钻头电机可在滑桶内滑动，使得合金钻头可进行伸缩，以适应不同的水下环境，适应不同形状的大粒径物料；切割刀头用于对破碎后的大粒径物料进一步破碎，防止大粒径物料过大，合金钻头无法破碎；机械爪用于抓取物料，还可抓取并调整大粒径物料在水下的位置，方便合金钻头破碎，机械爪还可抓取适宜制备胶凝砂砾石坝尺寸的物料。

合金钻头和切割刀头均通过螺栓连接的第一连接盘和第二连接盘实现固定，使得合金钻头和切割刀头方便拆装和更换；合金钻头上设置有凸齿，下端设置成尖端，并且尖端上也设有凸齿，使得合金钻头类似于菠萝状，合金钻头工作方向迎着表面凸台上的凸齿方向，更容易在工作时，切割物料的内表面；这种合金钻头不仅锋利，而且使用寿命长；机械臂由第一机械臂和第二机械臂构成，并通过两个旋转电机带动，实现多角度活动，灵活抓取物料；机械爪的爪手通过一个双轴电机实现抓取动作，并且通过锥齿轮实现传动，传动平稳；转动电机可带动机械爪的爪手在水平方向上进行360°旋转，提升了机械爪的灵活性；同时，机械抓的爪手伸开的宽度也可对物料的直径进行测量；升降平台上端的第二液压伸缩缸可带动升降平台整体上下伸缩，在合金钻头在钻动的过程中，便于切割刀头与物料接触。

附图说明

图1为用于制备胶凝砂砾石坝物料的水下钻头的结构示意图。

图2为机械爪的结构示意图。

图3为合金钻头的结构示意图。

图4为双轴电机与机械爪手动力杆的传动示意图。

其中，1、第一机械臂，2、第二机械臂，3、机械爪，4、升降平台，5、切割电机，6、切割轴，7、切割刀头，8、合金钻头，9、锥齿轮，10、滑槽，11、钻头电机，12、滑轨，13、滑桶，14、第一液压伸缩缸，15、第二液压伸缩缸，16、液压伸缩杆，17、连接板，18、密封套，19、凸台，20、凸齿，21、机械爪手动力杆，22、转盘，23、旋转电机，24、双轴电机，25、爪手，26、转动电机。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，用于制备胶凝砂砾石坝物料的水下钻头包括升降平台4，升降平台4的下端设置有空心的滑桶13，滑桶13内设置有第一液压伸缩缸14，且第一液压伸缩缸14固定在升降平台4上；第一液压伸缩缸14的下端设置有钻头电机11，钻头电机11与滑桶13滑动连接，钻头电机11的转轴上连接有合金钻头8；滑桶13的两侧设置有切割电机5，切割电机5的转轴上连接有切割轴6，切割轴6的端部安装有切割刀头7；升降平台4上安装有机械臂，机械臂的端部设置有机械爪3。

本方案针对水下板结的大粒径物料，在水下实现破碎，以获得小块的物料，作为制备胶凝砂砾石坝的物料；合金钻头8整体可安装在收集物料的水下钻机上，合金钻头8先对大粒径物料进行粗破碎，在捣振同时使大粒径物料上出现裂纹或直接裂开；钻头电机11可在滑桶13内滑动，使得合金钻头8可进行伸缩，以适应不同的水下环境，适应不同形状的大粒径物料；切割刀头7用于对破碎后的大粒径物料进一步破碎，防止大粒径物料过大，合金钻头8无法破碎；机械爪3用于抓取物料，还可抓取并调整大粒径物料在水下的位置，方便合金钻头8破碎，机械爪3还可用于抓取适宜制备胶凝砂砾石坝的尺寸的物料。

切割轴6外套设有密封管，切割轴6伸出密封管的一端通过密封轴承与密封管连接；钻头电机11和切割电机5均进行防水处理。

钻头电机11安装在电机外壳内，电机外壳的两侧设置有滑轨12，滑轨12与滑桶13内设置的滑槽10连接；钻头电机11的转轴通过密封轴承与电机外壳连接，钻头电机11的转轴上连接有第一连接盘，合金钻头8安装在第二连接盘上，第一连接盘与第二连接盘通过螺栓连接；切割轴6上也安装有第一连接盘，切割刀头7上也安装在第二连接盘上，第一连接盘与第二连接盘均通过螺栓连接。合金钻头8和切割刀头7均通过螺栓连接的第一连接盘和第二连接盘实现固定，使得合金钻头8和切割刀头7方便拆装和更换。

如图3所示，合金钻头8为实心圆柱体，合金钻头8的下端面设置为尖端，合金钻头8的侧面上设置有螺旋状的凸台19，凸台19和合金钻头8的下部的简单上均设置有若干倾斜的凸齿20，且凸齿20向着合金钻头8的旋转方向；合金钻头8采用硬质合金材质。合金钻头8上设置有凸齿20，下端设置成尖端，使得合金钻头8类似于菠萝状，合金钻头8的工作方向迎着表面凸台19上的凸齿20方向，更容易在工作时，切割物料的内表面，这种合金钻头8不仅锋利，而且使用寿命长。

本方案优选升降平台4上安装有四个切割电机5，四个切割电机5成圆周均匀分布，四个切割电机5上均通过切割轴6连接有切割刀头7。

如图2和图4所示，机械臂包括第一机械臂1和第二机械臂2，第一机械臂1与第二机械臂2通过旋转电机23连接，第一机械臂1通过旋转电机23安装于升降平台4上，机械爪3安装于第二机械臂2上；机械爪3包括转动电机26，转动电机26的转轴上安装有转盘22，转盘22的下端安装有机械爪动力箱，机械爪动力箱内安装有双轴电机24；机械爪动力箱的两端分别铰接有机械爪手动力杆21，机械爪手动力杆21通过一对锥齿轮9分别与双轴电机24两端的转轴连接，机械爪3的爪手25固定在机械爪手动力杆21上。

机械臂由第一机械臂1和第二机械臂2构成，并通过两个旋转电机23带动，实现多角度活动，灵活抓取物料；机械爪3手通过一个双轴电机24实现抓取动作，并且通过锥齿轮9实现传动，传动平稳；转动电机26可带动爪手25手在水平方向上进行360°旋转，提升了机械爪3的灵活性；同时，机械抓3的爪手25伸开的宽度也可对物料的直径进行测量。

升降台的上端安装有第二液压伸缩缸15，第二液压伸缩缸15的上端设置有连接板17；连接板17和升降台之间还设置有液压伸缩杆16，连接板17和升降台之间设置有可伸缩的密封套18。升降平台4上端的第二液压伸缩缸15可带动升降平台4整体上下伸缩，在合金钻头8在钻动的过程中，便于切割刀头7与物料接触。

本发明设计合理，可有效对水下的淤积物以及水下结块的大粒径物料进行切割和破碎，用来作为胶凝砂砾石坝的物料，达到资源再次利用的目的。