CN107724966A - 用于连续掏挖路基填料的掏挖设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于连续掏挖路基填料的掏挖设备，包括：掏挖装置，所述掏挖装置包括机架，在所述机架上安装有用于掏挖的刀轴和出土机构；用于推进所述掏挖装置以实现连续掏挖的行走机构；用于给所述掏挖装置提供动力的柴油液压动力机构；液压控制系统，所述液压控制系统包括手柄操作台；其中，所述掏挖设备包括两个掏挖装置，所述两个掏挖装置的刀轴的旋转方向相同；所述出土机构包括螺旋导杆，所述螺旋导杆与所述刀轴平行安装。本发明还提供了一种连续掏挖路基填料的掏挖方法。

Description

用于连续掏挖路基填料的掏挖设备及方法

技术领域

本发明涉及高速铁路路基维护设备领域，具体地涉及一种用于连续掏挖路基填料的掏挖设备。本发明还涉及一种用于连续掏挖路基填料的掏挖方法。

背景技术

随着高速铁路的快速发展，我国建设了大规模的高速铁路，这给人们的出行带来了极大的便利。然而，在高速铁路运营过程中，高速铁路路基会出现一些病害问题。例如，由于路基基床填料含有膨胀性物质或路基地基结构不稳定等导致路基出现上拱现象，严重影响铁路交通，给高速铁路的运营带来了安全隐患。

高速铁路的路基结构自上而下依次为轨道板、支承层、基床表层、基床底层、基床以下。其中，路基基床表层填料为拌和碾压的级配碎石，过渡段路基基床表层填料为掺5％水泥的级配碎石。路基基床填料可能含有膨胀性物质，运营一段时间后，路基防排水不当，会出现填料遇水膨胀等而上拱，从而影响铁路正常运营。

目前，高速铁路路基填料掏挖主要方式为通过人工掏挖。而高速铁路维护作业的区间和时间受限，人工开挖效率极低。而且人工掏挖施工存在许多问题，例如，铁路路基基床表层填料有一定的强度，路基基床填料掏除厚150-250mm，这些都使得人工作业难以实现，若要使用人工掏挖会产生很多额外的工作量，并且人工开挖的安全系数低，掏挖精度低，工程量大。

因此，亟需一种能够满足高速铁路路基特种施工作业，具有操作简单、工程量小、安全系数高、效率高等特点，并且能够适应多种工况的连续掏挖路基填料的掏挖设备。

发明内容

针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提供一种用于连续掏挖路基填料的掏挖设备。该掏挖设备能够进行连续掏挖施工，并能及时将破碎后填料旋出，极大地提高了该掏挖设备的施工效率，其具有效率高、成本低、工程量小、安全性能好等优点，同时该掏挖设备能够适应多种特殊工况的施工作业。

为此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于连续掏挖路基填料的掏挖设备，包括：掏挖装置，所述掏挖装置包括机架，在所述机架上安装有用于掏挖的刀轴和出土机构；用于推进所述掏挖装置以实现连续掏挖的行走机构；用于给所述掏挖装置提供动力的柴油液压动力机构；液压控制系统，所述液压控制系统包括手柄操作台；其中，所述出土机构包括螺旋导杆，所述螺旋导杆与所述刀轴平行安装。

在一个优选的实施例中，所述刀轴包括中心轴和固定安装在所述中心轴上的钻头，所述钻头沿所述中心轴的长度方向分布，并且所述钻头以旋转对称的方式排列而形成为双螺旋结构。

在一个优选的实施例中，相邻两个所述钻头的间距设置成50毫米，周向角度设置成22.5度。

在一个优选的实施例中，所述螺旋导杆包括轴体，在所述轴体上设有用于将破碎后填料旋出的螺旋叶片。

在一个优选的实施例中，所述螺旋叶片沿所述轴体的轴向连续分布，且螺距设置为150毫米。

在一个优选的实施例中，所述出土机构还包括引导盒，所述引导盒固定安装在所述机架的靠近路基外侧的支撑层上，在所述引导盒的下部开设有用于出土的出口。

在一个优选的实施例中，所述引导盒上固定安装有驱动所述螺旋导杆的导杆液压马达，且在所述刀轴的靠近路基外侧的一端固定安装有驱动所述刀轴的刀轴液压马达。

在一个优选的实施例中，所述行走机构包括行走轮和用于连接所述掏挖装置的连接支架，所述连接支架能够通过调节螺栓调节其高度。

在一个优选的实施例中，所述掏挖设备包括至少两个所述掏挖装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种连续掏挖路基填料的掏挖方法，包括步骤：

启动以上所述的掏挖设备，

通过所述手柄操作台来操纵所述掏挖设备，以便沿着线路方向进行连续的掏挖施工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明的用于连续掏挖路基填料的掏挖设备的结构。

图2显示了图1所示掏挖设备中的掏挖装置的结构。

图3显示了图2所示掏挖设备中的刀轴的结构。

图4显示了图2所示掏挖设备中的螺旋导杆的结构。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

图1显示了根据本发明的用于连续掏挖路基填料的掏挖设备100的结构。如图1所示，掏挖设备100包括掏挖装置110，掏挖装置110用于安放到路基200下方的已挖好的路基填料单孔中进行连续掏挖施工。

如图2所示，掏挖装置110包括机架111，机架111包括用于支撑的底座112。底座112为矩形板状结构，在矩形底座112的相对的短边上设有侧板114。在所述底座的靠近路基200外侧的侧板114设有连板115，在连接板115上设有安装孔116，安装孔116的功能将在下文中说明。机架111的这种结构简单，加工制造成本低，且易于安装与拆卸。

在本实施例中，机架111还包括顶板113。如图2所示，顶板113设置在底座112的上方，从而形成了机架111。在机架111的内部安装有后弧槽(未示出)，后弧槽将机架111分成了前后两个区域。在本申请中，将掏挖装置110在施工过程中前进的方向定义为前方或相似用语，将相对的转过180度的方向定义为后方或相似用语。

根据本发明，掏挖装置110还包括刀轴120，刀轴120用于进行路基填料的破碎作业。如图2所示，刀轴120安装在底座112上，且位于机架的靠近前方的位置，处于被后弧槽隔开的前方区域内。

如图3所示，刀轴120包括中心轴121，在中心轴121上固定安装有钻头122。例如，钻头122可通过焊接方式连接安装到中心轴121上。钻头122沿中心轴121的长度方向分布，并且钻头122以旋转对称的方式排列而形成为双螺旋结构。在一个优选的实施例中，中心轴121的孔径设置为76mm。刀轴120的直径设置为190mm，刀轴120的长度设置为1.7m。一根刀轴120共设有64个钻头122，钻头122的间距设置成50mm，角度设置成22.5度。刀轴120的这种结构尺寸尤其能够保证掏挖装置100能够进行连续破碎作业，有效保证掏挖装置100的掏挖性能，大大提高了掏挖施工的工作效率，并且刀轴120上的钻头122构造成双螺旋结构，使得刀轴120具有一定的出土效果。

在本申请中，图3所示刀轴120的示图仅为示意性的附图，其具体结构以说明书描述为准。

根据本发明，掏挖装置110还包括出土机构130。如图1所示，出土机构130包括螺旋导杆131，螺旋导杆131能够在施工过程中将破碎后填料及时旋出。如图2所示，螺旋导杆131安装在机架111上，且与刀轴120保持平行，处于刀轴的后方，被后弧槽隔开的前方区域内。刀轴120和用于出土的螺旋导杆131平行地安装在机架111上。出土机构130的这种螺旋导杆结构尤其能够提高掏挖装置110的出土性能，方便破碎后填料旋出。同时，大大提高了掏挖装置110的防抱死性能，进一步提高了掏挖装置110的掏挖施工的工作效率。

在本实施例中，刀轴120与螺旋导杆131处于后弧槽的前方，均在机架111的前方区域内。从而在后弧槽的后方留出与机架111的前方区域大小相近的后方区域，在后方区域内部设有多块肋板(未示出)，使得机架111具有一定的宽度与自身重量。机架111的这种结构有效增强了掏挖装置110的稳定性，避免了掏挖装置110在路基填料孔中的翻滚或倾斜，从而保证了掏挖装置110能够平稳地进行连续掏挖施工。

如图4所示，螺旋导杆131包括轴体132。在轴体132上设有沿轴向连续分布的螺旋叶片133。在一个优选的实施例中，螺旋导杆131的轴体132的孔径设置成35mm，整个螺旋导杆131的直径设置成150mm，长度设置为1.7m，螺旋叶片133的螺距设置成150mm。螺旋导杆131的这种尺寸尤其能够保证螺旋导杆131的出土性能，有效提高了出土机构130破碎后填料旋出的效率，能够有效避免出土机构130在施工过程中的卡死情况，显著提高了掏挖装置110的施工效率。

根据本发明，出土机构130还包括引导盒134。引导盒134固定安装在机架111的靠近路基外侧的支承层上，在引导盒134的下部开设有用于出土的出口(未示出)。如图2所示，在引导盒134上固定安装有驱动螺旋导杆131的导杆液压马达140。导杆液压马达140的输出轴与螺旋导杆131的轴体132的轴端孔配合连接，从而驱动螺旋导杆131转动。同样地，在刀轴120的靠近路基外侧的一端连接有驱动刀轴120的刀轴液压马达150。刀轴液压马达150通过螺栓组件(未示出)固定安装在机架111上，刀轴液压马达150的输出轴设置成花键结构，通过花键与刀轴120配合连接，从而驱动刀轴液压马达150运行。这种花键结构提高保证刀轴液压马达150与刀轴120之间连接的紧密性和稳定性，保证施工过程中对刀轴运行的精确控制，从而保证掏挖装置110的施工效率。

在掏挖装置110的未安装液压马达的一端设有连接部分(未示出)，根据本发明的用于连续掏挖路基填料的掏挖设备100包括至少两个掏挖装置110。施工前，将两个掏挖装置110安放到已经挖好的填料单孔中，且两个掏挖装置110通过连接部分对接安装，能够方便快捷地连接在一起。连接部分能够有效保证掏挖装置110之间连接的稳定性。

在本实施例中，掏挖设备100设置有两个掏挖装置110。这种分离式结构设计，将3.4m长的设备分解成两个1.7m的掏挖装置110，且通过对接方式快速连接。满足了高速铁路路基作业宽度在1.9m以内的要求，避免了对路基外侧线槽的破坏，实现了高速铁路特种施工。同时，这种分段结构便于在工作区域的搬运与安装。

在本实施例中，掏挖设备100包含的两个掏挖装置110。在掏挖设备100作业过程中，两个掏挖装置110的两个刀轴120的转动方向相同。并且出土机构130的螺旋导杆131的转动方向根据螺旋叶片133的螺旋线的走向而确定。两个掏挖装置110的刀轴120与螺旋导杆131的这种转动形式，有利于将破碎后填料从被后弧槽隔开的前方区域内及时旋出，极大的提高的掏挖设备100的出土效率和推进速度。

根据本发明，掏挖设备100还包括行走机构160，行走机构160用于推进掏挖装置100进行连续掏挖施工。如图1所示，行走机构160包括行走轮161。行走轮161包括轮体和轮体承载架，轮体由钢轴制成，且通过轴承组件焊接到轮体承载架上。行走轮161的这种结构简单方便，制造加工成本低，并且轮体结构紧凑，能够保证其行走稳定，承载重量大。

如图1所示，行走机构160还包括连接支架164。连接支架164用于连接行走轮161与掏挖装置110，从而使得行走轮161能够带动掏挖装置110运动，实现掏挖装置110连续掏挖施工。连接支架164设有调整螺栓165，通过调整螺栓165能够调整掏挖装置110的高度，实现掏挖装置110的施工区域的调整，从而确保掏挖施工的精度和效果。

在本实施例中，连接支架164通过螺栓、螺母等固定安装组件166与掏挖装置110的安装孔116配合安装。这样，安装方便快捷，同时方便拆卸运输，显著降低了装置的装配工作量，减少了工人的工作量，进一步提高了掏挖设备100的工作效率。

如图1所示，在路基的两侧对称安装连接行走机构160。这种结构能够进一步提高掏挖装置110施工运行的平稳性，方便提供掏挖装置110的前进动力，并且易于控制掏挖装置110的前进运行。

根据本发明，掏挖设备100还包括给掏挖装置110和行走机构160提供动力的柴油液压动力机构。柴油液压动力机构通过液压油管170、油缸180与掏挖装置110和行走机构160相连接，从而给掏挖装置110的液压马达提供动力，以及给行走机构160提供前进的推力。采用柴油液压动力机构不仅能够为掏挖设备提供足够的动力输出，而且能够有效地节约资源。同时，液压控制操作方便简单，并且在钻进困难时对掏挖设备100具有保护作用，施工安全性能高。

在一个未示出的实施例中，掏挖设备100还包括液压控制系统，液压控制系统包括手柄操作台。手柄操作台通过液压油管、油缸与掏挖装置110的导杆液压马达140及刀轴液压马达相连接。手柄操作台设有前进手柄、后退手柄和加速手柄、减速手柄等，工人只需通过操作各个手柄就能够精确地控制掏挖装置110的工作状态。这大大减少了人工工作量，降低了工人的劳动成本，大大提高了掏挖施工的工作效率。

根据本发明的另一方面，还提供了一种连续掏挖路基填料的掏挖方法，该掏挖方法通过使用掏挖设备100进行连续掏挖作业。施工前，首先进行设备的安装，先将刀轴120和螺旋导杆131安装到机架111上，并安装好机架111的侧板及顶板。然后，安装刀轴液压马达150和导杆液压马达140及油缸180。之后，将安装好的掏挖装置110对接安放在掏挖好的路基填料单孔中，并连接安装行走机构160，连接液压油管170。最后，启动掏挖设备100，通过手柄操作台操纵掏挖设备100以便沿着线路方向进行连续的掏挖施工。

根据本发明的用于连续掏挖路基填料的掏挖设备100，刀轴120与出土机构130平行安装在机架111上，且对称旋转。这样，在掏挖施工工程中能够及时将破碎后填料旋出。并且刀轴120构造成双螺旋钻头结构，使其具有良好的破碎性能和自身平衡性能，大大提高了掏挖设备100的施工效率。同时，掏挖设备100采用分离式结构，设有两段能够对接的掏挖装置110，不仅满足了高速铁路路基作业宽度在1.9m以内的要求，避免了对路基外侧线槽的破坏，实现了高速铁路特种施工，而且方便了掏挖设备100在工作区域的搬运与安装。掏挖设备100采用柴油液压动力，不仅能够提供足够的动力输出，还能在钻进困难时对掏挖设备100起到保护作用，大大提高了掏挖设备100的安全性能。此外，掏挖设备100具有很强的适应性，能够应用于一些人工无法作业的特殊作业区域，大大降低了高速铁路路基填料连续掏挖的施工成本。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于连续掏挖路基填料的掏挖设备(100)，包括：

掏挖装置(110)，所述掏挖装置包括机架(111)，在所述机架上安装有用于掏挖的刀轴(120)和出土机构(130)；

用于推进所述掏挖装置以实现连续掏挖的行走机构(160)；

用于给所述掏挖装置提供动力的柴油液压动力机构；

液压控制系统，所述液压控制系统包括手柄操作台；

其中，所述出土机构包括螺旋导杆(131)，所述螺旋导杆与所述刀轴平行安装。

2.根据权利要求1所述的掏挖设备，其特征在于，所述刀轴包括中心轴(121)和固定安装在所述中心轴上的钻头(122)，所述钻头沿所述中心轴的长度方向分布，并且所述钻头以旋转对称的方式排列而形成为双螺旋结构。

3.根据权利要求2所述的掏挖设备，其特征在于，相邻两个所述钻头的间距设置成50毫米，周向角度设置成22.5度。

4.根据权利要求1所述的掏挖设备，其特征在于，所述螺旋导杆包括轴体(132)，在所述轴体上设有用于将破碎后填料旋出的螺旋叶片(133)。

5.根据权利要求4所述的掏挖设备，其特征在于，所述螺旋叶片沿所述轴体的轴向连续分布，且螺距设置为150毫米。

6.根据权利要求4或5所述的掏挖设备，其特征在于，所述出土机构还包括引导盒(134)，所述引导盒固定安装在所述机架的靠近路基外侧的支承层上，在所述引导盒的下部开设有用于出土的出口。

7.根据权利要求6所述的掏挖设备，其特征在于，所述引导盒上固定安装有驱动所述螺旋导杆的导杆液压马达(140)，且在所述刀轴的靠近路基外侧的一端固定安装有驱动所述刀轴的刀轴液压马达(150)。

8.根据权利要求1所述的掏挖设备，其特征在于，所述行走机构包括行走轮(161)和用于连接所述掏挖装置的连接支架(164)，所述连接支架能够通过调节螺栓(165)调节其高度。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的掏挖设备，其特征在于，所述掏挖设备包括至少两个所述掏挖装置。

10.一种连续掏挖路基填料的掏挖方法，包括步骤：

启动根据权利要求1到9中任一项所述的掏挖设备，

通过所述手柄操作台来操纵所述掏挖设备，以便沿着线路方向进行连续的掏挖施工。