一种水利工程用顶管机的制作方法

1.本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种水利工程用顶管机。


背景技术：

2.在水利工程中，管幕暗挖法成为地下空间开挖成的研究重点。管幕工法是非明挖工艺的一种，在开挖过程中利用顶管机顶进装置向待开挖的空间内沿水平方向插入钢管从而形管幕。
3.如专利号为“201510670097.1”公开了一种土压平衡顶管机，其可以在施工空间苛刻的条件下，充分利用顶管的可用空间，从而形成管幕。
4.但是，顶管机的刀盘上的刀头遇到微风化岩层时容易受到损耗，数据表明，平均每顶进90米左右，其刀头无法实现有效的粉碎效果，故而每次顶进距离短，同时容易出现施工过程中因刀头磨损过大导致机头卡在洞内，只能通过大开挖吊出顶管机，进而造成工期延误，增加施工措施费用。


技术实现要素：

5.解决的技术问题
6.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种水利工程用顶管机，能够有效地解决现有技术由于刀盘上的刀头容易受到损耗而容易出现施工过程中因刀头磨损过大导致机头卡在洞内，只能通过大开挖吊出顶管机，进而造成工期延误，增加施工措施费用的问题。
7.技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
9.一种水利工程用顶管机，包括切削刀盘和与切削刀盘同轴的驱动部壳体，驱动部壳体内设置有驱动切削刀盘转动的驱动部，所述切削刀盘内固定安装有与之同轴的轴心部，切削刀盘与轴心部之间等角度转动连接有至少两组轴杆，轴杆上等距离固定安装有至少两组刀片组，每组刀片组包括至少两片轴对称的刀片，轴杆远离轴心部一端设置有伞齿轮，切削刀盘内转动连接有与伞齿轮啮合的伞齿圈，切削刀盘与驱动部壳体之间安装有与之同轴的土仓，土仓内设置有驱动伞齿圈转动的第一驱动机构。
10.更进一步地，所述切削刀盘包括环体以及同轴安装在环体内且横截面为l型的环圈，环体与环圈之间形成具有环口的环腔，环体圆周内壁等角度设置有与轴杆对应且与环腔相通的轴管。
11.更进一步地，所述轴心部圆周侧壁设置有与轴杆对应的轴套，所述轴杆包括与轴套转动连接的内轴、与轴管贯穿转动连接的外轴以及固定安装在内轴与外轴之间的刀片轴，内轴与外轴相向端以及刀片轴的两端均设置有相互匹配的l型安装头。
12.更进一步地，所述刀片轴圆周侧壁等距离设置有与刀片组对应的刀片槽，每组刀片槽均包括与刀片组的刀片对应的第一固定槽，所述刀片上均开设有长圆口，且刀片远离
其刀刃部一端均开设有与第一固定槽对应且与长圆口相通的第一固定孔。
13.更进一步地，所述伞齿圈通过第一轴承转动连接在环口内，且伞齿圈圆周内侧设置有凸出环口的齿圈，所述第一驱动机构包括滑动连接在土仓内的电机保护壳、设置在电机保护壳内的伺服电机以及能与齿圈啮合的驱动齿轮，伺服电机输出轴穿出电机保护壳且与驱动齿轮固定连接，驱动齿轮的齿牙与齿圈的齿牙均设置有相互配合的锥头部。
14.更进一步地，所述土仓包括圆筒部以及锥筒部，其圆筒部与环圈通过第二轴承转动连接，且圆筒部端部设置有密封圈。
15.更进一步地，所述固定安装在切削刀盘远离驱动部壳体一侧的盘体以及用于限制轴杆转动的限位机构。
16.更进一步地，所述盘体轴心处以及其周边处分别开设有第二固定孔，且盘体上且与轴杆对应处均开设有刀口，所述环体周边处以及轴心部的轴心处均开设有与第二固定孔对应的第二固定槽。
17.更进一步地，所述限位机构包括第三轴承、等角度固定安装在第三轴承外圈且与轴杆对应的导杆、分别固定在导杆远离第三轴承一端的限位卡架以及同步驱使导杆与第一驱动机构运动且方向互为相反的第二驱动机构，所述环圈上等角度设置有与轴杆对应且与环腔相通的导孔，导杆分别穿过导孔并穿入环腔内，所述伞齿轮远离轴杆一端均设置有能与限位卡架限位配合的多棱柱。
18.更进一步地，所述第二驱动机构包括两组对称固定安装在土仓外侧的液压缸、固定安装在两组液压缸输出轴端之间的连接环、对称固定在连接环远离液压缸一侧并分别与液压缸输出轴同轴的顶杆、分别对称转动连接在土仓外侧的传动齿轮、横截面为凹型并与第三轴承内圈固定的顶环以及对称固定在顶环靠近传动齿轮一侧的传动杆，顶杆与传动杆分别位于传动齿轮的两侧，且顶杆与传动杆上均设置有与传动齿轮啮合的齿条，所述土仓的锥筒部分别对称设置有与之相通的导管和不与之相通导套，其中一组顶杆穿过导管并与电机保护壳固定连接，另一组顶杆滑动连接在导套内。
19.有益效果
20.采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
21.本发明通过控制第一驱动机构带动伞齿圈的转动角度，并通过伞齿轮与伞齿圈的啮合，从而控制轴杆的转动角度，实现将磨损的刀片转向收入切削刀盘，并将完好的刀片转向切削刀盘的使用侧，进而在不拆卸切削刀盘的情况下或者在顶管机作业过程中，实现快速转换刀片，有效避免因刀片磨损过大而导致顶管机卡在洞内，同时通过在轴杆上设置多组轴对称的刀片，可实现转换多次刀片，进而在单一顶管工程内，提高每次顶进距离。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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发明的一些实施例，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。
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为本发明的截面结构示意图；
25.图3为本发明的a处放大结构示意图；
26.图4为本发明的b处放大结构示意图；
27.图5为本发明的部分爆炸结构示意图；
28.图6为本发明的切削刀盘结构示意图；
29.图7为本发明的轴杆与刀片结构示意图；
30.图8为本发明的伞齿圈结构示意图；
31.图中的标号分别代表：1-切削刀盘；101-环体；102-环圈；103-环口；104-轴管；105-连接架；2-驱动部壳体；3-轴心部；4-轴杆；401-内轴；402-外轴；403-刀片轴；404-刀片槽；5-刀片；501-长圆口；6-伞齿轮；7-伞齿圈；8-土仓；801-导管；802-导套；9-第一驱动机构；901-电机保护壳；902-伺服电机；903-驱动齿轮；10-第一轴承；11-第二轴承；12-密封圈；13-盘体；1301-第二固定孔；1302-刀口；14-第三轴承；15-导杆；16-限位卡架；17-第二驱动机构；1701-液压缸；1702-连接环；1703-顶杆；1704-传动齿轮；1705-顶环；1706-传动杆；18-导孔；19-多棱柱；100-顶管机。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
34.实施例
35.本实施例的一种水利工程用顶管机，参照图1、2和5：顶管机100
36.包括切削刀盘1和与切削刀盘1同轴的驱动部壳体2，驱动部壳体2内设置有驱动切削刀盘1转动的驱动部(该驱动部驱动切削刀盘1原理已在背景技术的专利中详细描述，在此不在进行描述)，切削刀盘1内固定安装有与之同轴的轴心部3，切削刀盘1与轴心部3之间等角度转动连接有至少两组轴杆4，轴杆4上等距离固定安装有至少两组刀片组，每组刀片组包括至少两片轴对称的刀片5，轴杆4远离轴心部3一端设置有伞齿轮6，切削刀盘1内转动连接有与伞齿轮6啮合的伞齿圈7，切削刀盘1与驱动部壳体2之间安装有与之同轴的土仓8，土仓8内设置有驱动伞齿圈7转动的第一驱动机构9；本技术方案轴杆4优选采用四组，且每组刀片组优选采用四片轴对称的刀片5，故而通过伞齿圈7与伞齿轮6的啮合，通过控制第一驱动机构9驱动伞齿圈7转动，使得轴杆4每次转动90
°
，从而将磨损的刀片5转向收入切削刀盘1，并将完好的刀片5转向切削刀盘1的使用侧，从而在不拆卸切削刀盘1的情况下或者在顶管机100作业过程中，实现快速转换刀片5，有效避免因刀片5磨损过大而导致顶管机100卡在洞内，同时通过在轴杆4上设置多组轴对称的刀片5，可实现转换多次刀片5，进而在单一顶管工程内，提高每次顶进距离。
37.参照图6，切削刀盘1包括环体101以及同轴安装在环体101内且横截面为l型的环圈102，环体101与环圈102之间形成具有环口103的环腔，环体101圆周内壁等角度设置有与轴杆4对应且与环腔相通的轴管104；通过环圈102与环体101装配形成切削刀盘1，从而便于伞齿圈7的安装以及后续导杆15以及限位卡架16的装配
38.同时通过在环体101圆柱内侧设置连接架105，连接架105与驱动部的传力环(该驱动部的具体结构已在背景技术的专利中详细描述，在此不在进行描述)固定安装，进而实现驱动部的的动力源驱动切削刀盘1转动。
39.参照图2和5，轴心部3通过至少四组支架固定在环体101的轴心处，且轴心部3圆周侧壁设置有与轴杆4对应的轴套。
40.参照图7，轴杆4包括与轴套转动连接的内轴401、与轴管104贯穿转动连接的外轴402以及固定安装在内轴401与外轴402之间的刀片轴403，内轴401与外轴402相向端以及刀片轴403的两端均设置有相互匹配的l型安装头；通过相互匹配的l型安装头，进而便于将刀片轴403固定安装在内轴401与外轴402之间，继而便于刀片轴403的快速拆卸。
41.参照图7，刀片轴403圆周侧壁等距离设置有与刀片组对应的刀片槽404，每组刀片槽404均包括与刀片组的刀片5对应的第一固定槽，刀片5上均开设有长圆口501，且刀片5远离其刀刃部一端均开设有与第一固定槽对应且与长圆口501相通的第一固定孔；通过螺栓等固定件与第一固定槽与第一固定孔的螺纹配合，从而实现刀片5固定安装在刀片轴403的刀片槽404内，进而便于跟换刀片5的更换，同时通过长圆口501，便于将螺栓等固定件从长圆口501内螺纹穿入第一固定孔。
42.参照图2和4，伞齿圈7通过第一轴承10转动连接在环口103内，且伞齿圈7圆周内侧设置有凸出环口103的齿圈。
43.参照图2和3，第一驱动机构9包括滑动连接在土仓8内的电机保护壳901、设置在电机保护壳901内的伺服电机902以及能与齿圈啮合的驱动齿轮903，伺服电机902输出轴穿出电机保护壳901且与驱动齿轮903固定连接，驱动齿轮903的齿牙与齿圈的齿牙均设置有相互配合的锥头部；通过电机保护壳901，有效保护伺服电机902受到泥沙的腐蚀；通过齿牙设置锥头部，有效避免驱动齿轮903与齿圈出现卡齿现象；同时通过设置伺服电机，便于控制伞齿圈7转动的角度，进而便有控制轴杆4转动的角度。
44.参照图2和4，土仓8包括圆筒部以及锥筒部，其圆筒部与环圈102通过第二轴承11转动连接，且圆筒部端部设置有密封圈12；通过密封圈12，有效避免泥沙泄露至驱动部壳体2内。
45.参照图2和5，固定安装在切削刀盘1远离驱动部壳体2一侧的盘体13以及用于限制轴杆4转动的限位机构。
46.参照图1，盘体13轴心处以及其周边处分别开设有第二固定孔1301，且盘体13上且与轴杆4对应处均开设有刀口1302，环体101周边处以及轴心部3的轴心处均开设有与第二固定孔1301对应的第二固定槽；通过螺栓等固定件与第二固定孔1301以及第二固定槽的螺纹配合，即可实现盘体13固定安装在切削刀盘1远离驱动部壳体2一侧，同时在盘体13上且与轴杆4对应处均开设有刀口1302，其刀片5的刀刃部凸出刀口1302，对掘进过程中的泥块进行切削粉碎，并使得切削粉碎后的泥块通过刀口1302进入土仓8内，并最终通过顶管机100的螺旋输送机输送排出(该具体结构与原理已在背景技术的专利中详细描述，在此不在进行描述)。
47.同时，盘体13的轴心部以及偏心部均设置有切削刀(图未示出)，进而提高盘体13的扫略面积。
48.参照图2、3和5，限位机构包括第三轴承14、等角度固定安装在第三轴承14外圈且
与轴杆4对应的导杆15、分别固定在导杆15远离第三轴承14一端的限位卡架16以及同步驱使导杆15与第一驱动机构9运动且方向互为相反的第二驱动机构17，环圈102上等角度设置有与轴杆4对应且与环腔相通的导孔18，导杆15分别穿过导孔18并穿入环腔内，伞齿轮6远离轴杆4一端均设置有能与限位卡架16限位配合的多棱柱19；本技术方案多棱柱19优选采用矩形柱，通过限位卡架16与矩形柱的卡接限位，并通过导孔18对导杆15的限制，从而实现对轴杆4的转动限位，使得切削刀盘1在转动过程中，避免轴杆4围绕自身轴线进行转动，有效保证刀片5对泥沙的切削粉碎；通过第二驱动机构17驱动导杆15与第一驱动机构9同步反向运动，从而当导杆15向远离伞齿圈7移动，驱动齿轮903向伞齿圈7移动，并当驱动齿轮903与伞齿圈7的齿圈啮合时，限位卡架16尚未完全脱离多棱柱19，进而在驱动齿轮903与伞齿圈7的齿圈啮合过程中保持轴杆4不动，即保证位于刀口1302方向的刀片5未转动，进而保证转动轴杆4后使得下一组刀片5准确转入刀口1302内；当驱动齿轮903继续向伞齿圈7移动时，导杆15带动限位卡架16脱离多棱柱19，从而伺服电机902驱动驱动齿轮903带动伞齿圈7转动；当驱动齿轮903向远离伞齿圈7移动时，导杆15向靠近伞齿圈7移动，且当驱动齿轮903未完全脱离伞齿圈7的齿圈时，限位卡架16卡入多棱柱19，从而有效限制轴杆4的转动。
49.参照图2、3和5，第二驱动机构17包括两组对称固定安装在土仓8外侧的液压缸1701、固定安装在两组液压缸1701输出轴端之间的连接环1702、对称固定在连接环1702远离液压缸1701一侧并分别与液压缸1701输出轴同轴的顶杆1703、分别对称转动连接在土仓8外侧的传动齿轮1704、横截面为凹型并与第三轴承14内圈固定的顶环1705以及对称固定在顶环1705靠近传动齿轮1704一侧的传动杆1706，顶杆1703与传动杆1706分别位于传动齿轮1704的两侧，且顶杆1703与传动杆1706上均设置有与传动齿轮1704啮合的齿条，土仓8的锥筒部分别对称设置有与之相通的导管801和不与之相通导套802，其中一组顶杆1703穿过导管801并与电机保护壳901固定连接，另一组顶杆1703滑动连接在导套802内；通过顶杆1703的齿条和传动杆1706的齿条分别与传动齿轮1704啮合，从而当液压缸1701通过连接环1702带动顶杆1703移动时，通过传动齿轮1704的传动，使得传动杆1706进行与顶杆1703移动方向相反的运动，通过第三轴承14与顶环1705，实现传动杆1706与导杆15的转动连接，从而实现第一驱动机构9与导杆15进行移动方向相反的运动；通过导管801与导套802，实现对顶杆1703的移动进行导向，同时提高顶杆1703移动的稳定性。
50.该装置通过控制第一驱动机构9带动伞齿圈7的转动角度，并通过伞齿轮6与伞齿圈7的啮合，从而控制轴杆4的转动角度，实现将磨损的刀片5转向收入切削刀盘1，并将完好的刀片5转向切削刀盘1的使用侧，进而在不拆卸切削刀盘1的情况下或者在顶管机100作业过程中，实现快速转换刀片5，有效避免因刀片5磨损过大而导致顶管机100卡在洞内，同时通过在轴杆4上设置多组轴对称的刀片5，可实现转换多次刀片5，进而在单一顶管工程内，提高每次顶进距离。
51.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。