CN109183879B - 一种用于开挖沟槽的挖沟机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于开挖沟槽的挖沟机，包括主机、联接架、安装架、铣轮装置、传动装置以及组合式运料装置；联接架的左侧与主机相铰接，联接架的右侧下方与安装架左侧相铰接，在联接架与安装架之间还铰接有油缸，通过油缸的伸缩实现安装架的升降；铣轮装置固定在安装架的左半侧，传动装置内置在铣轮装置内部，用以实现铣轮装置旋转；组合式运料装置安装连接在安装架上且处在铣轮装置后方，铣轮装置将切割掉的渣料抛送到组成运料装置中，通过组合式运料装置将渣料进行向外输送。本发明可用于冻土等较硬的工地施工；整个工作装置及切割运料为一体，切割沟槽一次成型，工作效率高。

Description

一种用于开挖沟槽的挖沟机

技术领域

本发明涉及挖沟装置，具体为一种集挖沟出料为一体的挖沟机，可广泛应用于冻土等较硬工况施工。

背景技术

挖沟机是工程机械的主要机种之一，是一种用于土方施工中的开沟机械，广泛应用于军事工程、市政施工以及农田水利建设等。挖沟机的特点在于可连续作业，施工效率高，地表破坏小，适用于在围岩相对稳定的工况中施工。

自20世纪80年代以来，国内陆续研发了多种机型，但多数因功能等条件限制没有大范围推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集挖沟出料为一体的挖沟机。

本发明按以下技术方案实现：

一种用于开挖沟槽的挖沟机，包括主机、联接架、安装架、铣轮装置、传动装置以及组合式运料装置；所述联接架的左侧与主机相铰接，联接架的右侧下方与安装架左侧相铰接，在联接架与安装架之间还铰接有油缸，通过油缸的伸缩实现安装架的升降；所述铣轮装置固定在安装架的左半侧，所述传动装置内置在铣轮装置内部，用以实现铣轮装置旋转；所述组合式运料装置安装连接在安装架上且处在铣轮装置后方，铣轮装置将切割掉的渣料抛送到组成运料装置中，通过组合式运料装置将渣料进行向外输送。

进一步，所述传动装置包括壳体和传动部件，所述壳体中固定有中心轴，所述中心轴上套装有输出端，且该输出端可沿中心轴旋转；所述传动部件包括偏心传动机构、回转支承；所述回转支承位于壳体中且套在中心轴上，回转支承的内圈固定在壳体上，回转支承的外圈径向面与位于壳体上部的偏心传动机构之间进行传动；所述回转支承的外圈轴向面通过连接轴与所述输出端相传动，所述连接轴以紧配合方式套装在中心轴中；偏心传动机构转动后带动回转支承的外圈旋转，旋转的回转支承通过连接轴带动输出端旋转；所述铣轮装置中的铣轮体固定在输出端，通过输出端的转动实现铣轮旋转。

进一步，所述偏心传动机构为三个驱动齿轮，三个驱动齿轮均与回转支承的外圈齿轮相啮合，通过三个驱动齿轮的同步转动实现传动。

进一步，还包括安装板Ⅰ和安装板Ⅱ，所述安装板Ⅰ的侧面与壳体外侧面固定连接，所述安装板Ⅱ的垂直部沿中心轴轴向固定；所述安装板Ⅰ和安装板Ⅱ的水平部上均设有安装孔，通过安装孔与紧固件的配合实现传动装置的固定。

进一步，所述组合式运料装置包括可升降式运料装置和横向运料装置；所述可升降式运料装置设置在安装架中，且该可升降式运料装置的底端具有能沿着预定圆弧曲线运动的能力，所述横向运料装置设置在位于可升降式运料装置出料端处的安装架中，且该横向运料装置具有抛料功能；可升降式运料装置用以将开挖掉的渣料由沟槽内部运送到地面以上，再由横向运料装置将渣料抛送到沟槽一侧。

进一步，所述可升降式运料装置包括运料支架Ⅰ、驱动轮Ⅰ、从动轮Ⅰ和运输皮带Ⅰ；所述驱动轮Ⅰ转动支撑在运料支架Ⅰ的顶端，所述从动轮Ⅰ转动支撑在运料支架Ⅰ的底端，所述运输皮带Ⅰ套装在驱动轮Ⅰ和从动轮Ⅰ中，用以将渣料排出；所述运料支架Ⅰ内靠近驱动端设有滑块，该滑块通过销轴与安装架连接在一起，使得运料支架Ⅰ能够在滑块上滑动；所述运料支架Ⅰ上靠近从动端设有铰板，该铰板通过连杆与安装架转动连接，使得运料支架Ⅰ的底端能沿着预定圆弧曲线运动；在所述运料支架Ⅰ中还安装有驱动装置，用以作为运料支架Ⅰ在滑块上滑动的驱动力。

进一步，所述驱动装置为伸缩油缸，该伸缩油缸位于运料支架Ⅰ中，且伸缩油缸的缸体与运料支架Ⅰ中的固定板相铰接，伸缩油缸的伸缩杆与滑块相铰接，当伸缩油缸收缩时，使得运料支架Ⅰ实现上下升降动作。

进一步，所述横向运料装置包括运料支架Ⅱ、驱动轮Ⅱ、从动轮Ⅱ和运输皮带Ⅱ；所述运料支架Ⅱ为一块向上翘起的折弯架，所述驱动轮Ⅱ转动支撑在运料支架Ⅱ的翘起端，所述从动轮Ⅱ转动支撑在运料支架Ⅱ的平面端，所述运输皮带Ⅱ套装在驱动轮Ⅱ和从动轮Ⅱ中，用以将渣料抛出；在运料支架Ⅱ的顶面折弯处两端各设有相对应的皮带压轮。

进一步，所述铣轮装置包括铣轮体、刀具、刀具安装座；所述刀具安装在刀具安装座中，刀具安装座有序的布置在铣轮体上；其中，刀具安装座的布置方式为由铣轮体外侧到中部呈螺旋线形式；左右两侧的多个螺旋线形式的刀具构成铣轮装置的切割部件，当所有刀具按螺旋线在铣轮体上排布后呈“V”形状。

进一步，同一螺旋线上相邻两个刀具尖在铣轮体轴向的距离均为a，其值a=h/2/n；上述公示中，h为开挖沟槽宽度，n为单条螺旋线上的刀具安装座数量，a的距离单位定义为mm。

本发明有益效果：

本发明可用于冻土等较硬的工地施工；整个工作装置及切割运料为一体，切割沟槽一次成型，工作效率高；切割铣轮及运料装置全部固定在安装架上，结构紧凑；铣轮切割方式为旋转切割，且具有将切割掉的渣料抛送到铣轮后方的功能；具有偏心传动机构的传动装置，回转中心在水平面以下位置，适合在深沟槽中进行切割介质；三个驱动齿轮同时驱动一个回转支承转动，并具有降低转速，提升扭矩的功能；可升降式运料装置具有升降功能的运料装置，即运料支架Ⅰ可依靠油缸实现上下升降动作；升降式运料装置的收料端运行轨迹为一确定的圆弧；横向运料装置具有抛料功能，能够将渣料排出到沟槽一侧。

附图说明

图1为本发明的挖沟机整体结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本发明的传动装置结构示意图；

图4为图3另一视角结构图；

图5为本发明的传动装置剖视图；

图6为本发明的传动装置安装图；

图7为本发明的组合式运料装置结构立体图；

图8为本发明的组合式运料装置结构主视图；

图9为本发明的组合式运料装置结构剖视图；

图10为本发明的可升降式运料装置的从动端的运动曲线；

图11为本发明的横向运料装置结构剖视图；

图12为本发明的横向运料装置结构俯视图；

图13为本发明铣轮装置正视图Ⅰ；

图14为本发明铣轮装置上左侧其中一条螺旋线的布置图；

图15为图14的侧视图；

图16为本发明铣轮装置正视图Ⅱ；

图17为图16的左视图。

实施方式

为使本发明实施的目的、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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1、图2所示，一种用于开挖沟槽的挖沟机，包括主机600、联接架400、安装架300、铣轮装置500、传动装置以及组合式运料装置；联接架400的左侧与主机600相铰接，联接架400的右侧下方与安装架300左侧相铰接，在联接架400与安装架300之间还铰接有油缸700，通过油缸700的伸缩实现安装架300的升降；铣轮装置500固定在安装架300的左半侧，传动装置内置在铣轮装置500内部，用以实现铣轮装置500旋转；组合式运料装置安装连接在安装架300上且处在铣轮装置500后方，铣轮装置500将切割掉的渣料抛送到组成运料装置中，通过组合式运料装置将渣料进行向外输送。

如图3、图4、图5、图6所示，传动装置包括壳体8和传动部件，壳体8中固定有中心轴5，中心轴5上套装有输出端4，且该输出端4可沿中心轴5旋转；传动部件包括偏心传动机构、回转支承7；回转支承7位于壳体8中且套装在中心轴5上，回转支承7的内圈固定在壳体8上，回转支承7的外圈径向面与位于壳体8上部的偏心传动机构之间进行传动；回转支承7的外圈轴向面通过连接轴9与所述输出端4相传动，连接轴9以紧配合方式套装在中心轴5中；偏心传动机构转动后带动回转支承7的外圈旋转，旋转的回转支承7通过连接轴9带动输出端旋转；铣轮体21固定在输出端4，通过输出端4的转动实现铣轮体21旋转；工作时，安装板Ⅰ2与安装板Ⅱ3的水平部位于水平地面以上，中心轴5位于水平地面以下。

需要说明的是，继续参照图6所示，安装板Ⅰ2通过多个螺栓12和多个定位销11与安装架相连；安装板Ⅱ3通过多个螺栓12与安装架300相连。

优选的是，安装板Ⅰ2通过十一个螺栓12和两个定位销11与安装架相连；安装板Ⅱ3通过四个螺栓12与安装架300相连。

进一步的方案：

偏心传动机构为三个驱动齿轮1，通过三个驱动齿轮1与回转支承7的外圈齿轮相啮合实现传动；输出端4通过连接调心轴承6转动支撑在中心轴5上；输出端4与壳体8之间设有迷宫密封10。

由此可知，具有偏心传动机构的传动装置，回转中心在水平面以下位置，适合在深沟槽中进行切割介质；三个驱动齿轮同时驱动一个回转支承转动，并具有降低转速，提升扭矩的功能；设有迷宫密封，用于预防外部渣料的进入；设有中心轴，起到固定整个装置，提升整个工作装置可靠性的作用；中心轴上设计有调心轴承，对重型开挖铣轮起到支承作用，满足工作装置强度要求。

如图7、图8、图9所示，组合式运料装置包括可升降式运料装置100和横向运料装置200；可升降式运料装置100设置在安装架300中，且该可升降式运料装置100的底端具有能沿着预定圆弧曲线运动的能力，横向运料装置200设置在位于可升降式运料装置100出料端处的安装架300中，且该横向运料装置200具有抛料功能；可升降式运料装置100用以将开挖掉的渣料由沟槽内部运送到地面以上，再由横向运料装置200将渣料抛送到沟槽一侧。

以下给出上述实施例中关于可升降式运料装置的一优选实施例：

如图7、图8、图9所示，可升降式运料装置100包括运料支架Ⅰ101、驱动轮Ⅰ102、从动轮Ⅰ103和运输皮带Ⅰ104；驱动轮Ⅰ102转动支撑在运料支架Ⅰ101的顶端，从动轮Ⅰ103转动支撑在运料支架Ⅰ101的底端，运输皮带Ⅰ104套装在驱动轮Ⅰ102和从动轮Ⅰ103中，用以将渣料排出；运料支架Ⅰ101内靠近驱动端设有滑块，该滑块通过销轴106与安装架300连接在一起，使得运料支架Ⅰ101能够在滑块上滑动；运料支架Ⅰ101上靠近从动端设有铰板107，该铰板107通过连杆108与安装架300转动连接，使得运料支架Ⅰ101的底端能沿着预定圆弧曲线运动；在运料支架Ⅰ101中还安装有驱动装置，用以作为运料支架Ⅰ101在滑块上滑动的驱动力。

以下给出上述实施例中关于驱动装置一优选实施例：

驱动装置为伸缩油缸109，该伸缩油缸109位于运料支架Ⅰ101中，且伸缩油缸109的缸体与运料支架Ⅰ101中的固定板110相铰接，伸缩油缸109的伸缩杆与滑块105相铰接，当伸缩油缸109收缩时，使得运料支架Ⅰ101实现上下升降动作。

由此可知，如图10所示，伸缩油缸109设置在A-B段内，利用伸缩油缸109的旋转，使可升降式运料装置100从动端按预定轨迹进行运动，A与C两位置表示伸缩油缸109的伸与缩的位置，整个可升降式运料装置100可满足工作需要提升H的距离，且运行轨迹与铣轮400回转半径吻合，满足出料需求，图中的D点为铰板107的铰点。

需要说明的是，运输皮带Ⅰ104上间隔设有多个挡板装置Ⅰ，实现大坡度运料。

以下给出上述实施例中关于挡板装置Ⅰ的一优选实施例：

继续参照图7所示，挡板装置Ⅰ为长条形的橡胶凸起Ⅰ，橡胶凸起Ⅰ与运输皮带Ⅰ104一体成型，且该橡胶凸起Ⅰ的宽度与运输皮带Ⅰ104的宽度相同。

以下给出上述实施例中关于横向运料装置的一优选实施例：

如图11、图12所示，横向运料装置包括运料支架Ⅱ201、驱动轮Ⅱ202、从动轮Ⅱ203和运输皮带Ⅱ204；运料支架Ⅱ201为一块向上翘起的折弯架，驱动轮Ⅱ202转动支撑在运料支架Ⅱ201的翘起端，从动轮Ⅱ203转动支撑在运料支架Ⅱ的平面端，运输皮带Ⅱ204套装在驱动轮Ⅱ202和从动轮Ⅱ203中，用以将渣料抛出；在运料支架Ⅱ的顶面折弯处两端各设有相对应的皮带压轮205。

需要说明的是，运输皮带Ⅱ204上间隔设有多个挡板装置Ⅱ，实现抛料。

继续参照图12所示，挡板装置Ⅱ为Y形的橡胶凸起Ⅱ206，橡胶凸起Ⅱ206与运输皮带Ⅱ204一体成型，其该橡胶凸起Ⅱ206的宽度小于运输皮带Ⅱ204的宽度，以便橡胶凸起Ⅱ206能够从两个对应的皮带压轮205中穿过。

进一步的方案：位于横向运料装置200上方且正对可升降式运料装置100出料端的安装架300上还安装有挡料板207，用以将可升降式运料装置100运输的渣料进行阻挡使得渣料掉落在横向运料装置200上。

综上可知，利用前方挖沟/挖槽设备将开挖掉的渣料排放到运输皮带Ⅰ104上，由带坡度的运输皮带Ⅰ104将其由沟槽内部运送到地面以上，再由横向的运输皮带Ⅱ204将渣料抛送到沟槽一侧，为满足切割沟槽需要，从沟槽底部运送渣料的运输皮带Ⅰ104具有升降功能，且可升降式运料装置的从动端具有能沿着特定圆弧曲线运动的能力，运料支架Ⅰ101内部设置有伸缩油缸109，为运料支架Ⅰ101升降提供动力，整个装置利用两组连接铰点进行连接，且整个装置能沿着连接铰点旋转，横向的运输皮带Ⅱ具有抛料功能，能将渣料抛送到沟槽一侧。

如图13所示，铣轮装置包括铣轮体21、刀具23、刀具安装座22；刀具23安装在刀具安装座22中，刀具安装座22有序的布置在铣轮体21上；其中，刀具安装座22的布置方式为由铣轮体21外侧到中部呈螺旋线形式；左右两侧的多个螺旋线形式的刀具构成铣轮装置的切割部件。

需要说明的是，刀具23可拆卸的安装在刀具安装座22。

以下给出上述中关于拆装方式的一优选实施例：

刀具的拆装为常用的拆装方式，是利用刀具23上的弹簧卡进行固定的，此处主要是想说明刀具为易损件，工作中容易磨损，而刀具安装座22是焊接在铣轮体21上的，是不用更换的，刀具是为保护刀座而设计的。

如图15所示，同一螺旋线上相邻两个刀具尖在铣轮体轴向的距离均为a，其值a=h/2/n；上述公示中，h为开挖沟槽宽度，n为单条螺旋线上的刀具安装座数量，a的距离单位定义为mm。

继续参照图15所示，α为刀具自转角，自转角偏向铣轮外侧布置，左侧刀与右侧刀沿铣轮中心线对称，其中从外侧到内部刀具自转角布置由高降低。

如图14所示，每一个刀具的切削角δ一致，其中切削角δ范围48°-55°，依据切割介质的岩性及硬度来设计。

如图17所示，当所有刀具按螺旋线在铣轮体上排布后呈 “V”形状，方便工作过程中的排料，有利于刀具在齿座中顺利旋转。

如图16所示，刀具排布圆周差角为ψ；其中ψ=360°/n，n为单条螺旋线上的刀具安装座数量。

如图17所示，每条螺旋线上第一个刀具定位时要凸出铣轮体边缘距离为b（即刀具刀尖宽度大于铣轮体的宽度，防止工作时磨损铣轮体），其中b的距离范围为10-20mm。

继续参照图16所示，刀具的排布圆周角为θ，且每个刀具的θ值均不相同。

由此可知，所有刀具的布置呈螺旋形式；每条螺旋线上第一个刀具定位时需凸出铣轮体边缘b, 方便保护铣轮工作时不被磨损；所有刀具按螺旋线排布，最终呈倒“V”形状，方便工作过程中的排料，有利于刀具在齿座中顺利旋转。

综上可得，工作时，油缸700缓慢伸出，通过传动装置使得铣轮体21顺时针旋转切割，旋转速度0-50r/min，主机600拖动工作装置向左行驶，向前行走速度0-5m/s，切割掉的渣料利用铣轮体21的旋转抛到组合式运料装置上，由式运料装置输送到沟槽外侧，完成冻土工况沟槽的开挖。刀具对其硬度小于50MPa的介质进行切割，能够切割宽0.5-1.5米，深1.8米及以内的沟槽。工作完成后，油缸缩回，铣轮抬起到地面以上位置，停止铣轮旋转。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种用于开挖沟槽的挖沟机，其特征在于：包括主机、联接架、安装架、铣轮装置、传动装置以及组合式运料装置；

所述联接架的左侧与主机相铰接，联接架的右侧下方与安装架左侧相铰接，在联接架与安装架之间还铰接有油缸，通过油缸的伸缩实现安装架的升降；

所述铣轮装置固定在安装架的左半侧，所述传动装置内置在铣轮装置内部，用以实现铣轮装置旋转；

所述组合式运料装置安装连接在安装架上且处在铣轮装置后方，铣轮装置将切割掉的渣料抛送到组成运料装置中，通过组合式运料装置将渣料进行向外输送；

所述组合式运料装置包括可升降式运料装置和横向运料装置；

所述可升降式运料装置设置在安装架中，且该可升降式运料装置的底端具有能沿着预定圆弧曲线运动的能力，所述横向运料装置设置在位于可升降式运料装置出料端处的安装架中，且该横向运料装置具有抛料功能；

可升降式运料装置用以将开挖掉的渣料由沟槽内部运送到地面以上，再由横向运料装置将渣料抛送到沟槽一侧；

所述可升降式运料装置包括运料支架Ⅰ、驱动轮Ⅰ、从动轮Ⅰ和运输皮带Ⅰ；

所述驱动轮Ⅰ转动支撑在运料支架Ⅰ的顶端，所述从动轮Ⅰ转动支撑在运料支架Ⅰ的底端，所述运输皮带Ⅰ套装在驱动轮Ⅰ和从动轮Ⅰ中，用以将渣料排出；

所述运料支架Ⅰ内靠近驱动端设有滑块，该滑块通过销轴与安装架连接在一起，使得运料支架Ⅰ能够在滑块上滑动；

所述运料支架Ⅰ上靠近从动端设有铰板，该铰板通过连杆与安装架转动连接，使得运料支架Ⅰ的底端能沿着预定圆弧曲线运动；

在所述运料支架Ⅰ中还安装有驱动装置，用以作为运料支架Ⅰ在滑块上滑动的驱动力；

所述横向运料装置包括运料支架Ⅱ、驱动轮Ⅱ、从动轮Ⅱ和运输皮带Ⅱ；

所述运料支架Ⅱ为一块向上翘起的折弯架，所述驱动轮Ⅱ转动支撑在运料支架Ⅱ的翘起端，所述从动轮Ⅱ转动支撑在运料支架Ⅱ的平面端，所述运输皮带Ⅱ套装在驱动轮Ⅱ和从动轮Ⅱ中，用以将渣料抛出；在运料支架Ⅱ的顶面折弯处两端各设有相对应的皮带压轮；

所述传动装置包括壳体和传动部件，所述壳体中固定有中心轴，所述中心轴上套装有输出端，且该输出端可沿中心轴旋转；

所述传动部件包括偏心传动机构、回转支承；

所述回转支承位于壳体中且套在中心轴上，回转支承的内圈固定在壳体上，回转支承的外圈径向面与位于壳体上部的偏心传动机构之间进行传动；

所述回转支承的外圈轴向面通过连接轴与所述输出端相传动，所述连接轴以紧配合方式套装在中心轴中；

偏心传动机构转动后带动回转支承的外圈旋转，旋转的回转支承通过连接轴带动输出端旋转；

所述铣轮装置中的铣轮体固定在输出端，通过输出端的转动实现铣轮旋转；

所述输出端与壳体之间设有迷宫密封。

2.根据权利要求1所述的一种用于开挖沟槽的挖沟机，其特征在于：所述偏心传动机构为三个驱动齿轮，三个驱动齿轮均与回转支承的外圈齿轮相啮合，通过三个驱动齿轮的同步转动实现传动。

3.根据权利要求1所述的一种用于开挖沟槽的挖沟机，其特征在于：还包括安装板Ⅰ和安装板Ⅱ，所述安装板Ⅰ的侧面与壳体外侧面固定连接，所述安装板Ⅱ的垂直部沿中心轴轴向固定；

所述安装板Ⅰ和安装板Ⅱ的水平部上均设有安装孔，通过安装孔与紧固件的配合实现传动装置的固定。

4.根据权利要求1所述的一种用于开挖沟槽的挖沟机，其特征在于：所述驱动装置为伸缩油缸，该伸缩油缸位于运料支架Ⅰ中，且伸缩油缸的缸体与运料支架Ⅰ中的固定板相铰接，伸缩油缸的伸缩杆与滑块相铰接，当伸缩油缸收缩时，使得运料支架Ⅰ实现上下升降动作。

5.根据权利要求1所述的一种用于开挖沟槽的挖沟机，其特征在于：所述铣轮装置包括铣轮体、刀具、刀具安装座；

所述刀具安装在刀具安装座中，刀具安装座有序的布置在铣轮体上；其中，刀具安装座的布置方式为由铣轮体外侧到中部呈螺旋线形式；

左右两侧的多个螺旋线形式的刀具构成铣轮装置的切割部件，当所有刀具按螺旋线在铣轮体上排布后呈“V”形状。

6.根据权利要求5所述的一种用于开挖沟槽的挖沟机，其特征在于：同一螺旋线上相邻两个刀具尖在铣轮体轴向的距离均为a，其值a=h/2/n；上述公式中，h为开挖沟槽宽度，n为单条螺旋线上的刀具安装座数量，a的距离单位定义为mm。