一种多刀具扩孔装置

本发明属于输电铁塔基础开挖领域，涉及输电铁塔基座开挖扩孔技术，具体是涉及一种多刀具扩孔装置，实现在不需借助大型设备下的钻孔高效率扩孔切削，满足输电铁塔基础开挖技术要求。

背景技术：

1、输电铁塔是用于架空输电线路的主支撑单元。它不仅需要在足够的安全高度从地面上携带重型传输导线，而且还能承受各种各样的自然灾害。它对倾斜变形非常敏感，对地基不均匀沉降要求也高。输电铁塔基础常用的结构形式有独立基础、扩大基础和桩基础，输电铁塔的结构形式主要采用钢结构。但是像一些北方地区，煤矿比较多，地下有采空区。所以目前常规输电铁塔及基础结构难以适应采空区的地表移动，也有可能造成输电铁塔偏斜甚至倾覆。原来的方案是从地上向地下钻深度为10米，直径为1.8米的孔来固定输电铁塔基础。而鉴于上述原因，目前需要在大概8米的深度，把原来直径为1.8米的孔扩大成直径为2.4米的孔，这个孔的深度是2米，这样采取底部变大底座孔洞直径变大的方法可增大铁塔基座的牢固性，防止铁搭倾翻。地下孔洞内扩径存在较大技术难题，大多用大型扩孔设备来实现孔洞扩孔。但是输电塔大多在野外上坡上，地形复杂，环境恶劣，大型设备难以直接使用。目前输电铁塔的桩基扩孔，多采用小型挖掘机、装载机等小型作业设备，在此基础上改装洛阳铲等设备实现桩基开挖，通过人工扩孔方式。人工开挖方式存在效率、人员安全等隐患，因此迫切需要解决输电塔扩孔开挖的装备技术。

2、为解决地下孔洞扩径需求，大多依赖于大型装备，如授权公告号为cn101315021b，授权公告日为2011.11.02的中国发明专利公开了一种自动变径扩孔钻具，工作时需要借助大型设备钻机的作用力使变径连杆机构打开，刀具安装在连杆机构上，切削效率不高。与其类似，授权公告号为cn 104763328b，授权公告日为2017.03.08的中国发明专利公开了一种液压扩孔循环钻机及其扩孔桩施工工艺，利用吊车大型设备通过液压柱支撑导轨，扩孔工具安装在导轨上，液压驱动扩孔钻头进行扩孔。所以此类方法必须借助吊车、钻机等大型设备，不能用在输电铁塔扩孔切削环境中。

3、一些现有技术虽没有借助大型设备，但是装置内部存在问题，如授权公告号为cn102003146b，授权公告日为2012.12.12的中国发明专利公开了一种全液压扩眼器，扩眼刀翼内端安装不完整齿轮，齿轮与内部结构齿条相啮合，利用改变泵的排量使刀翼张开，虽不借助大型设备，但本装置操作比较复杂，需要同时控制泵压和钻压才能正常工作。而且此装置在使用时，会通过压力使装置下落入几个限位钢球来正常工作，结束时需要从地面向钻杆投入一个钢球来封堵油路，在深孔中，投入钢球的惯性很大，如果投入的钢球很大时，很容易破坏其他零件和本装置，影响整个装置的稳定性和可靠性，从而不能正常工作。与其类似，授权公告号为cn 104806170a，授权公告日为2015.07.29的中国发明专利公开了一种钻井采煤大变径扩眼钻头，能够实现变径扩孔，但是结构比较复杂，也需要严格控制不同的油压来执行动作，并且需要油压压力控制钢球来执行动作，容易出现误动作。还有如授权公告号为cn 107083923b，授权公告日为2019.02.19的中国发明专利公开了一种可变径扩孔钻具，通过液压油来控制凸轮的位置，从而使扩孔刀具打开，但该钻具结构比较复杂，要求比较高，该装置含多个密封圈、活塞、弹簧，在刀翼上镶有金刚石复合片，，容易损坏刀具，成本高。

4、现有地下孔洞扩孔大多为大型设备，不能满足输电铁塔的应用要求，为此，提出了一种多刀具扩孔装置，可在已建立的竖孔中扩孔，满足输电铁塔的小型开挖要求，并可作为附件，适合我国北方大部分铁塔建设。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种多刀具扩孔装置，是解决现有技术结构复杂、扩孔机构刀具数量少、切削效率低，需要借助重型设备等问题。尤其是孔比较深时，难以达到高效率的切削效果。

2、为了解决以上问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种多刀具扩孔装置，包括孔内固定系统、扩孔深度进给系统、刀具变径系统、刀具系统；

4、所述孔内固定系统包括一双作用单活塞杆液压油缸、四个大平面支撑板、四个大连杆轴、一个十字滑块、四个小连杆、四个小连杆轴，所述十字滑块和所述液压油缸的活塞杆通过螺栓连接，所述小连杆和所述十字滑块通过所述小连杆轴连接，所述小连杆和所述大平面支撑板通过所述大连杆轴连接，所以当所述液压油缸伸出时，四个小连杆分别向斜下方动作，然后四个小连杆推动四个大平面支撑板分别向外动作，从而四个大平面支撑板会贴在孔的内壁上，实现装置固定在孔内某个位置，使装置保持稳定状态。

5、所述扩孔深度进给系统包括伸缩液压油缸、旋转电机平台，所述伸缩液压油缸是一个双作用单活塞杆液压油缸，所述伸缩液压油缸的活塞杆通过螺栓和旋转电机平台进行连接，旋转电机通过螺栓固定在所述旋转电机平台上，电刷通过螺栓固定在旋转电机平台上，旋转电机轴通过螺栓连接刀具变径系统，从而旋转电机平台、刀具变径系统连接在一起，所以伸缩液压油缸活塞杆的伸缩带动所述旋转电机平台整体上下动作，旋转电机正转就会带动刀具系统旋转；

6、优选地，所述刀具变径系统包括伺服电动缸、固定中间圆盘、四个刀具平面支撑板、四个刀具平面支撑板连杆、活塞杆滑块，所述活塞滑块固定在伺服电动缸的活塞杆上，所述刀具平面支撑板连杆通过铰链分别与所述活塞滑块和刀具平面支撑板连接，所述刀具平面支撑板上的滑轨与固定中间圆盘上的滑轨相配合，实现活塞杆滑块向下滑动时，刀具平面支撑板沿着滑轨滑出；

7、优选地，所述刀具系统包括四个切削刀具、四个挡土板，每个刀具平面支撑板上含一个刀具和挡土板，所述切削刀具通过螺栓固定在刀具平面支撑板上，切削刀具含有切削刃一和切削刃二，所述刀具一的切削刃一负责切削孔内两侧，切削刃二负责切削孔内底侧，所述切削刃一和切削刃二共同完成切削任务，所述挡土板负责使所述切削刀具切削的土落下去；

8、所述深度位移传感器通过螺栓固定在孔内固定系统下平面板上，深度位移传感器的探头接触旋转电机的上平面板，从而伸缩液压油缸向下伸出的距离信息可以被深度位移传感器实时监测，从而清楚地了解扩孔深度信息；

9、所述直径位移传感器通过螺栓固定在伸刀电动缸上平面板上，直径位移传感器探头接触伸刀电动缸活塞杆的初始位置，我们通过直径位移传感器实时监测到的伸刀电动缸活塞杆的轴向距离信息，从而按比例地监测到扩孔的直径信息，从而更好了解扩孔效果；

10、本发明具有的技术特征：

11、刀具系统含的刀具数量多，刀具系统功能完备，切削效果好；

12、刀具变径系统伸出和收回依靠伺服电动缸的伸出和收回，动作快速可靠，稳定性高；

13、刀具系统的结构和形状可以更换后安装在刀具平面支撑板上，实现多情况切削扩孔；

14、所述孔内固定系统利用液压油缸来驱动，支撑稳定；

15、本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

16、(1)本装置结构简单，不需要借助重型设备，可与现有铁塔建设的设备如挖掘机共用能源，并可作为附件，满足铁塔野外开挖作业要求。

17、(2)所设计的多刀具扩孔装置采用电动缸(或液压油缸)变径，可满足不同尺寸的扩孔要求，并且扩孔形状可控，能适应于多种复杂的环境，提高扩孔切削效率；

18、(3)本装置操作简单，节省人力，减少人员安全隐患。