一种矩形顶管机盲区开挖破碎装置的制作方法

1.本实用新型涉及矩形顶管机技术领域，具体为一种矩形顶管机盲区开挖破碎装置。


背景技术：

2.随着社会的进步和城市化的快速推进，人们对地下空间的需求越来越高，特别是地铁，城市地下管线，地下停车库和地下管廊等需求日益增强，顶管技术的应用也越来越普遍。在同等断面下，矩形断面比圆形断面更能有效地利用地下空间，提高断面利用率，相较于圆形顶管，矩形顶管截面积能节省约20％；同时，相比圆形顶管，矩形顶管有更好的浅覆土适应能力，可大大降低下穿各类构筑物的坡度和深度。对周围土体扰动小，可有效控制地面沉降。而且矩形顶管施工工作井比盾构工作井小，可降低占地面积，具有很好的适用性。
3.目前，盲区处理问题一直是矩形顶管机掘进过程中的一项难于解决的问题。尤其在大型矩形顶管机中，采用多刀盘结构旋转开挖，刀盘的圆形结构决定了它无法覆盖矩形所有的区域(如图1阴影部分所示)，即存在较大的开挖盲区。盲区剩余面积大，分布较多，出土的效率过低直接导致顶进的阻力加大，不仅在掘进过程中增加了掘进推进的难度，而且大大增加了壳体胸板承受的压力，增加了壳体的材料使用量，极大地影响了整机的安全性和可靠性。因此研发一种矩形顶管机的盲区处理装置，降本增效，是急需解决的一大问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种矩形顶管机盲区开挖破碎装置以解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种矩形顶管机盲区开挖破碎装置，包括盾体，所述盾体内铰接有球铰机构，所述球铰机构的两端分别贯穿盾体两侧壁，所述球铰机构内部转动连接有传动轴，所述传动轴一端穿过球铰机构端部并安装有开挖钻，所述传动轴一端相对另一端连接有动力源，且动力源安装在球铰机构的端部，所述盾体侧壁上设置有变向机构，所述变向机构与球铰机构安装有动力源的一端外壁相铰接。
6.优选的，所述球铰机构包括球铰和球铰安装件，所述球铰通过球铰安装件安装在盾体内部，所述球铰两端均设置有连接筒套，且两组连接筒套贯穿盾体内腔，一组所述连接筒套远离球铰的一端安装有动力源。
7.优选的，所述球铰安装件包括挡圈一、挡圈二、法兰一和法兰二，所述挡圈一和挡圈二套设在球铰外壁两侧，所述挡圈一和挡圈二的内环为与球铰相互配合的球形面，所述挡圈一和挡圈二相互远离的一侧面分别安装有法兰一和法兰二，所述法兰一和法兰二与盾体内部之间通过螺栓相固接。
8.优选的，所述连接筒套包括连接部和筒节，所述连接部与球铰相固接，所述连接部远离球铰的一端通过螺栓可拆卸安装有筒节，一组所述筒节远离连接部的一端安装有动力源。
9.优选的，所述变向机构包括油缸、第一铰接座和第二铰接座，所述第一铰接座安装在盾体外壁，所述第二铰接座安装在球铰机构安装有动力源的一端外壁上，所述油缸固定端与第一铰接座相铰接，所述油缸输出端与第二铰接座相铰接。
10.优选的，所述安装有动力源的筒节外壁固接有第二铰接座。
11.优选的，所述油缸设置有三组，且三组油缸沿着球铰机构中心线等角度排布。
12.优选的，所述动力源为电机或者液压马达中的一种。
13.优选的，所述开挖钻的钻头上设置有若干组高压喷水头。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
15.1、以球铰为支点，以若干连接在一起的筒节为杠杆，通过球铰机构可实现装置360
°
旋转挖掘，简便灵活，没有死区；
16.2、将球铰机构上的连接筒套分成若干筒节装配，便于吊装，在盾体内拆装维护方便，减少了施工难度；
17.3、通过三个油缸的伸缩能够控制开挖钻的运动方向，使开挖钻在预设区域内开挖；
18.4、开挖钻的动力源可实现正反转控制，高低速切换，极大增加了装置的灵活性和工作效率；
19.5、在开挖钻上留有若干个高压喷水口，一方面可以对钻头进行降温，减少钻头切削热量，延长使用寿命，另一方面可以对切削土体进行软化，提高开挖效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型中现有技术的挖孔示意图；
22.图2为本实用新型的结构示意图；
23.图3为本实用新型的侧视结构示意图；
24.图4为本实用新型的分散结构示意图；
25.图5为本实用新型的正视结构示意图；
26.图6为图5中b
‑
b面的剖视结构示意图；
27.图7为本实用新型的部分结构示意图；
28.图8为图7的正视结构示意图；
29.图9为本实用新型中开挖钻的结构示意图；
30.图10为本实用新型中开挖钻的俯视结构示意图；
31.图11为本实用新型中一个实施例的结构示意图；
32.图12为实施例中三组油缸的分布示意图。
33.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.1、盾体；2、球铰机构；21、球铰；22、球铰安装件；221、挡圈一；222、挡圈二；223、法兰一；224、法兰二；23、连接筒套；231、连接部；232、筒节；3、传动轴；4、开挖钻；41、高压喷水
头；5、动力源；6、变向机构； 61、油缸；62、第一铰接座；63、第二铰接座。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.请参阅图1
‑
10，本实用新型提供一种技术方案：一种矩形顶管机盲区开挖破碎装置，包括盾体1，盾体1内铰接有球铰机构2，球铰机构2的两端分别贯穿盾体1两侧壁，球铰机构2内部转动连接有传动轴3，传动轴3一端穿过球铰机构2端部并安装有开挖钻4，传动轴3一端相对另一端连接有动力源 5，且动力源5安装在球铰机构2的端部，盾体1侧壁上设置有变向机构6，变向机构6与球铰机构2安装有动力源5的一端外壁相铰接。
37.具体的，球铰机构2包括球铰21和球铰安装件22，球铰21通过球铰安装件22安装在盾体1内部，球铰21两端均设置有连接筒套23，且两组连接筒套23贯穿盾体1内腔，一组连接筒套23远离球铰21的一端安装有动力源 5。
38.具体的，球铰安装件22包括挡圈一221、挡圈二222、法兰一223和法兰二224，挡圈一221和挡圈二222套设在球铰21外壁两侧，挡圈一221和挡圈二222的内环为与球铰21相互配合的球形面，挡圈一221和挡圈二222 相互远离的一侧面分别安装有法兰一223和法兰二224，法兰一223和法兰二 224与盾体1内部之间通过螺栓相固接。
39.具体的，连接筒套23包括连接部231和筒节232，连接部231与球铰21 相固接，连接部231远离球铰21的一端通过螺栓可拆卸安装有筒节232，一组筒节232远离连接部231的一端安装有动力源5，将连接筒套设置为可拆卸的筒节和连接部，使得能够方便吊装装配，拆卸和更换。
40.具体的，变向机构6包括油缸61、第一铰接座62和第二铰接座63，第一铰接座62安装在盾体1外壁，第二铰接座63安装在球铰机构2安装有动力源5的一端外壁上，油缸61固定端与第一铰接座62相铰接，油缸61输出端与第二铰接座63相铰接。
41.具体的，安装有动力源5的筒节232外壁固接有第二铰接座63。
42.具体的，油缸61设置有三组，且三组油缸61沿着球铰机构2中心线等角度排布，通过设置三组油缸，使得能够以球铰为支点实现多角度摆动，从而开挖不同位置。
43.具体的，动力源5为电机或者液压马达中的一种，电机或者液压马达的输出轴与传动轴连接，使得能够带动开挖钻转动进行挖掘。
44.具体的，开挖钻4的钻头上设置有若干组高压喷水头41，在开挖钻上留有若干个高压喷水口，一方面可以对钻头进行降温，减少钻头切削热量，延长使用寿命，另一方面可以对切削土体进行软化，提高开挖效率。
45.本实施例的一个具体应用实施例为：
46.本装置在使用时可以在整个切削断面的若干开挖盲区布置若干不等的盲区开挖装置(如图11所示)；开挖时，动力源5的动力通过输出端传递到传动轴3上，且动力源5采用可正反往复旋转的液压马达，从而带动传动轴3 和开挖钻4转动，进而使开挖钻4转动切削开挖面盲区或岩体，同时开挖钻4 钻头喷水口41喷射水流将钻头冷却，延长钻头使用寿命，
并且将土体软化，减小推进阻力；然后通过外设的plc控制阀组控制连接在筒节232上的三个油缸61伸缩，使得以球铰21为支点，以固结在一起的筒节232为杠杆，带动另一端的筒节232处的开挖钻4运动，从而实现开挖钻4边转动边多角度挖掘；在整个开挖断面上若干个盲区布置若干不等的盲区处理装置，边切削边运动边搅拌，从而更好地处理切削盲区，提高矩形断面的开挖率和搅拌率，减小掘进推进阻力和难度，从而提高工作效率；
47.三组油缸61的工作过程如下：当开挖钻4需要上抬时，油缸一伸出，油缸二和油缸三缩回，通过以球铰21为支点，筒节232带动开挖钻4上抬；当开挖钻4需要向左上方运动时，油缸二缩回，油缸一和油缸三伸出，通过以球铰21为支点，筒节232带动开挖钻4向左上方运动；当开挖钻4需要下低时，油缸一缩回，油缸二和油缸三伸出，通过以球铰21为支点，筒节232带动开挖钻下低；当开挖钻4需要向右上方运动时，油缸三缩回，油缸一和油缸二伸出，通过以球铰21为支点，筒节232带动开挖钻向右上方运动；当开挖钻4需要向左下方运动时，油缸三伸出，油缸一和油缸二缩回，通过以球铰为支点，筒节带动开挖钻向左下方运动(油缸一、油缸二、油缸三的位置如图12所示)。
48.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
49.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。