CN109339813A - 一种顶管掘进机 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开了一种顶管掘进机，包括壳体、切削搅拌系统、动力系统、纠偏系统、进排泥系统、推进系统和电气控制系统，壳体包括前壳体和后壳体，切削搅拌系统包括刀盘体，刀盘体上设置有主刀体、搅拌棒和进泥口，动力系统包括主轴和转动电机，纠偏系统包括铰接与壳体的纠偏油缸，纠偏油缸连接于前壳体和后壳体，进排泥系统包括进水管、排泥管和泥水仓，进水管与排泥管相连通，排泥管的一端与进泥口相连通，另一端与泥水仓相通。本设备具有结构紧凑、操作方便的优点，通过设置纠偏系统和测量系统，有效避免了壳体偏转造成的施工问题，通过设置进排泥系统，有效解决了施工中的泥、水处理问题，保证了施工的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及掘进机械技术领域，具体涉及一种顶管掘进机。
背景技术
现有的掘进作业中，通常用到顶管掘进机，但现有的顶管掘进机不具有纠偏功能，导致作业施工出现问题，影响施工质量和速度，同时不能将掘进时产生的泥水排出，影响施工速度。现有的顶管掘进机通过液压驱动主轴旋转，但通过液压驱动导致维修复杂、不便。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种顶管掘进机，其特征在于，包括壳体、设置在所述壳体一端的切削搅拌系统、与所述切削搅拌系统相连接的动力系统、设置在所述壳体内的纠偏系统和进排泥系统，所述壳体远离所述切削搅拌系统的一端设置有推进系统，还包括与所述切削搅拌系统、所述动力系统、所述纠偏系统、所述进排泥系统和推进系统通信连接的电气控制系统，
所述壳体包括前壳体和后壳体，
所述切削搅拌系统包括刀盘体，所述刀盘体上设置有主刀体、搅拌棒和进泥口，
所述动力系统包括与所述刀盘体相连接的主轴和与所述主轴相连接的转动电机，
所述纠偏系统包括铰接与所述壳体的纠偏油缸，所述纠偏油缸连接于所述前壳体和所述后壳体，
所述进排泥系统包括进水管、排泥管和泥水仓，所述进水管与所述排泥管相连通，所述排泥管的一端与所述进泥口相连通，另一端与所述泥水仓相通。
优选地，还包括测量系统，所述测量系统包括设置在所述前壳体上测量靶和设置所述在前壳体内的倾斜仪，所述测量靶与基坑内的激光经纬仪相配合，所述倾斜仪与所述电气控制系统通信连接。
优选地，所述主刀体与刀盘体可拆卸连接，所述刀盘体上开设有通槽，所述搅拌棒连接在所述通槽内，所述主刀体远离刀盘体的一端具有锥面结构，所述主刀体的表面可拆卸连接有若干组刀片，每组刀片包括一号刀片和二号刀片；所述刀盘体设有主刀体的一侧关于圆心对称固接有若干组切削块，所述切削块上设置有耐磨层。
优选地，所述主轴的一端设置有中心刀，且设置有所述中心刀的一端穿过所述刀盘体，所述主轴的侧壁上设置有大齿轮，并通过所述大齿轮与所述转动电机配合连接，所述主轴沿中轴线设置有泥水通道，所述泥水通道与所述进排泥系统相通。
优选地，所述纠偏系统还包括液压动力源，所述纠偏油缸通过纠偏管路与所述液压动力源相连接，所述纠偏管路上设置有纠偏控制阀，所述纠偏油缸中设有液压锁。
优选地，所述进水管通过连通管与所述排泥管相通，所述连通管的两端设置有控制阀，所述排泥管上设置有旁通阀，所述泥水仓通过所述旁通阀与所述排泥管相通，所述旁通阀上还连接有出泥管，所述泥水仓的底部设置有排泥口，所述排泥口与所述出泥管相通，所述排泥口与所述旁通阀之间的所述出泥管上设置有出泥控制阀。
优选地，所述推进系统包括铺设在基坑地面的导轨、竖直设置在所述导轨一端的后靠板、垂直固定在所述后靠板上的所述至少一个主顶油缸，所述主顶油缸与所述后壳体之间设置有U型顶铁和/或环形顶铁。
优选地，所述壳体、所述U型顶铁和/或所述环形顶铁可滑动的连接在所述导轨上。
优选地，所述切削块远离刀盘体的一侧固接接有若干先行块，所述先行块远离切削块的一侧固接有先行刀；所述先行刀的截面呈倒“V”形，且先行刀的截面较小处远离切削块。
优选地，所述刀盘体设有主刀体的一侧周向设置有喷浆口，所述喷浆口通过管道与刀盘体的中部连通，所述喷浆口处固接有喷浆单向阀。
有益效果：
本发明的实施例中所提供的一种顶管掘进机具有结构紧凑、操作方便的优点，通过设置纠偏系统和测量系统，有效避免了壳体偏转造成的施工问题，通过设置进排泥系统，有效解决了施工中的泥、水处理问题，保证了施工的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明一种顶管掘进机的实施例的不带有推进系统的结构示意图；
图2是本发明一种顶管掘进机的实施例的A-A剖视图；
图3是本发明一种顶管掘进机的实施例的刀盘体的结构示意图；
图4是本发明一种顶管掘进机的实施例的推进系统的结构示意图。
其中：
11、前壳体；12、后壳体，13、刀盘体；14、切削块；21、主轴；22、中心刀；23、转动电机；31、纠偏油缸；41、排泥管；42、泥水仓；43、旁通阀；44、出泥管；51、后靠板；52、导轨；53、主顶油缸；54、油缸架。
具体实施方式
下面详细介绍本发明技术方案。
实施例1
如图1-3所示，一种顶管掘进机，包括壳体、设置在所述壳体一端的切削搅拌系统、与所述切削搅拌系统相连接的动力系统、设置在所述壳体内的纠偏系统和进排泥系统，所述壳体远离所述切削搅拌系统的一端设置有推进系统，还包括与所述切削搅拌系统、所述动力系统、所述纠偏系统、所述进排泥系统和推进系统通信连接的电气控制系统，
所述壳体包括前壳体11和后壳体12，
所述切削搅拌系统包括刀盘体13，所述刀盘体13上设置有主刀体、搅拌棒和进泥口，
所述动力系统包括与所述刀盘体13相连接的主轴21和与所述主轴21相连接的转动电机23，
所述纠偏系统包括铰接与所述壳体的纠偏油缸31，所述纠偏油缸31连接于所述前壳体11和所述后壳体12，
所述进排泥系统包括进水管、排泥管41和泥水仓42，所述进水管与所述排泥管41相连通，所述排泥管41的一端与所述进泥口相连通，另一端与所述泥水仓42相通。
进一步地，所述后壳体12的前端设置有两道密封槽，鸟形密封圈安放在所述密封槽内，经过胶牢以后才可插入前方壳体后端，所述后壳体12内安装有照明、电缆接头、机内三通工作球阀（螺旋出土机）、油缸及管路等。
进一步地，所述前壳体11和所述后壳体12具有圆环柱体结构。
进一步地，所述刀盘体13设置在所述前壳体11远离所述后壳体12的一端，所述推进系统设置在所述后壳体12远离所述前壳体11的一端，所述动力系统、纠偏系统和所述进排泥系统设置在所述壳体内，所述电气控制系统可远程控制顶管掘进机。
还包括测量系统，所述测量系统包括设置在所述前壳体11上测量靶和设置所述在前壳体11内的倾斜仪，所述测量靶与基坑内的激光经纬仪相配合，所述倾斜仪与所述电气控制系统通信连接。
进一步地，固定在基坑内的激光经纬仪的激光束照在测量靶上，可用它来判断顶管掘进机的方向，高低偏差及纠偏的效果，倾斜仪也是用来判断前壳体11的水平姿态、仰俯状态及偏转的。
在所述电气控制系统的操作台立面板上，机内数据检测包含倾斜仪的数值及纠偏油缸31的行程显示，倾斜仪的显示：一是仰俯状态，如果成正值，则表示前机壳处于上仰状态，如果是0，则表示前机壳处于水平状态。如果是负值，则表示前机壳处于俯冲状态。二是偏转状态，如果成正值，则表示前机壳处于向右偏转状态，如果是负值，则表示前机壳处于向左偏转状态。需要加以说明的是，因运输或其它原因会造成它的显示误差，所以每当顶管掘进机放在基坑导轨52上时，其倾斜仪的显示读数是个很重要的原始读数，必须把它记录在案，以便在今后顶进过程中进行分析、比较。
所述主刀体与刀盘体13可拆卸连接，所述刀盘体13上开设有通槽，所述搅拌棒连接在所述通槽内，所述主刀体远离刀盘体13的一端具有锥面结构，所述主刀体的表面可拆卸连接有若干组刀片，每组刀片包括一号刀片和二号刀片；所述刀盘体13设有主刀体的一侧关于圆心对称固接有若干组切削块14，所述切削块14上设置有耐磨层。
所述切削块14远离刀盘体13的一侧固接接有若干先行块，所述先行块远离切削块14的一侧固接有先行刀；所述先行刀的截面呈倒“V”形，且先行刀的截面较小处远离切削块14。
所述刀盘体13设有主刀体的一侧周向设置有喷浆口，所述喷浆口通过管道与刀盘体13的中部连通，所述喷浆口处固接有喷浆单向阀。
进一步地，所述一号刀片略短于二号刀片。
进一步地，所述先行刀与刀盘倾斜设置，且倾斜角为30度。
具体地，所述刀盘设有先行块处固接有主切块，所述主切块远离刀盘的一端设置有两个连接块，所述连接块远离主切块的一端固接有主切刀，所述主切刀呈倒“V”状。
进一步地，所述连接块设有主切刀处固接有耐磨板，所述先行块设有先行刀处也固接有耐磨板。
进一步地，所述刀盘设有主刀体的一侧周向固接有格栅。
进一步地，所述刀盘设有主刀体的一侧固接有耐磨层。
进一步地，所述主刀体设有刀片的一组设置有耐磨层。
所述主轴21的一端设置有中心刀22，且设置有所述中心刀22的一端穿过所述刀盘体13，所述主轴21的侧壁上设置有大齿轮，并通过所述大齿轮与所述转动电机23配合连接，所述主轴21沿中轴线设置有泥水通道，所述泥水通道与所述进排泥系统相通。
进一步地，所述转动电机23通过减速机连接有齿轮轴，并通过所述齿轮轴与所述大齿轮配合连接，用于驱动大齿轮运行。
具体地，所述转动电机23的数量为4个，分别设置在所述主轴21的左上方、左下方、右上方和右下方。
进一步地，所述转动电机23为30KW-4-B5级电动机。采用电动机驱动比采用液压驱动的优点多：一是效率高，功率损失小；二是结构紧凑，不受油箱、散热等因素的制约；三是操作维修较液压的方便。
所述纠偏系统还包括液压动力源，所述纠偏油缸31通过纠偏管路与所述液压动力源相连接，所述纠偏管路上设置有纠偏控制阀，所述纠偏油缸31中设有液压锁。
进一步地，包括4个所述纠偏油缸31，所述前壳体11和所述后壳体12之间由4组450角分布的纠偏油缸31连接，
进一步地，液压动力源所采用的油泵为柱塞泵，它的工作压力一般调定在25—28Mpa(泵最高压力31.5Mpa)，安装在阀板上的溢流阀是用以调定系统压力的。
进一步地，4个所述纠偏油缸31配合设置有4组电磁换向阀，并通过四组所述电磁换向阀控制纠偏油缸31进回油换向，且通过1组电磁换向阀控制纠偏控制阀的工作状态。为了确保纠偏油缸31在纠偏以后油缸行程不变，在每个所述纠偏油缸31中均设有液压锁，可确保动作可靠。
所述进水管通过连通管与所述排泥管41相通，所述连通管的两端设置有控制阀，所述排泥管41上设置有旁通阀43，所述泥水仓42通过所述旁通阀43与所述排泥管41相通，所述旁通阀43上还连接有出泥管44，所述泥水仓42的底部设置有排泥口，所述排泥口与所述出泥管44相通，所述排泥口与所述旁通阀43之间的所述出泥管44上设置有出泥控制阀。
进一步地，所述泥水仓42设置在所述后壳体12内，并与外界通过所述出泥管44相连通，用于将泥水排至外界。
进一步地，被所述切削搅拌系统切削下来的泥土通过进土口挤入到泥水仓42内，再由进水管压入的水到达泥水仓42，在泥水仓42内使泥土与水混合而变成泥浆，再从出泥管44道中排出。
所述推进系统包括铺设在基坑地面的导轨52、竖直设置在所述导轨52一端的后靠板51、垂直固定在所述后靠板51上的所述至少一个主顶油缸53，所述主顶油缸53与所述后壳体12之间设置有U型顶铁和/或环形顶铁。
进一步地，包括6个所述主顶油缸53，6个所述主顶油缸53为200T×1800mm。
进一步地，还包括油缸架54，6个所述主顶油缸53对称设置在所述油缸架54上。
所述壳体、所述U型顶铁和/或所述环形顶铁可滑动的连接在所述导轨52上。
本顶管掘进机在主顶油缸53的推力作用下，缓缓向前移动，刀盘旋转切削泥土，刀盘切削下来的泥土通过进泥口进入泥水仓42内，泥水输送系统将一定比重的泥浆水输送到泥水仓42内与切下来的泥土混合，再由管道将泥土输送出去。
安装时：
第一，检查连接处是否已松动（主要是螺钉连接处），如松动需拧紧；
第二，接上电源，检查三相电压是否正常，相位是否正确，如果不正常和不正确，则要设法使其正常，否则严禁开机；第三，供电正常后还需试验漏电、触电保护器是否工作正常，才可以进行下一步工作。第四，设法检查放置在导轨52上顶管机的水平状态和基坑导轨52的坡度相一致。 一般来讲，顶管机在出厂时对其倾斜仪的指示状态已作过一番校正。其方法是先把所有纠偏油缸31均缩回到底，然后用方框水平仪放置在顶管机壳外的顶上，设法把顶管机调整到方框水平仪指示的“0”度状态。然后，调节机内倾斜仪安装架下的调节螺丝，让倾斜仪显示的数值为“00.000”，再把固定螺丝拧紧，让倾斜仪固定牢。有时，这个调节过程要反复进行几次才能调准。
在长途运输过程中，倾斜仪的固定螺丝，有可能松动，指示也就不准确。如果要把倾斜仪调成水平状态，那就必须采用如上述的调节方法进行一次调整。但在施工现场，这样做往往是很困难的，我们可采用后一种方法，即把顶管机与导轨52的坡度调节一致。具体做法是先用水平仪和钢直尺，或水准仪等，准确地测出导轨52朝顶进方向的坡度，然后把顶管机放在导轨52上，以后松开倾斜仪的固定螺丝，把倾斜仪指示的角度调到与导轨52坡度相一致。最后把机内倾斜仪固定螺丝拧紧、固定牢。
顶管机在刚刚出洞时或其后的一段时间内，由于刀盘切土所形成的反力远比顶管机与基坑导轨52之间的摩擦力大，所以整个顶管机就有可能发生与刀盘旋转方向相反的转动。这时即使把顶管机的推进速度降到很低，试图以减小刀盘转矩的方法来防止这种情况的发生，但转动往往还是不可避免的。因此在顶管机刚刚出洞一段时间内，我们必须采用一些方法来防止其偏转，如在顶管机一侧吊攀或在井壁之间用一只大吨位的手拉葫芦联接起来，在顶管机一边推进的同时，一边收紧链条，这样可防止顶管机偏转。或在顶管机外壳上焊上挡块，让基坑导轨52挡住它偏转，这时基坑导轨52必须要固定得非常牢靠。
通常由于顶管机比较重，遇到软土层时，为了不让它往下栽，应把顶管机与前3-5节砼管联成一体，来防止机头偏低。另外，顶管机与前3-5节砼管联成一体的作用是防止顶管机在推进过程中，刀盘的切削扭矩突然过大，而使整个顶管机翻转事故的发生。
随着顶管机或管子的推进，各种电缆和管道也会往前移动，为了防止移动中把电缆等拉断，电缆在工作井里的固定点须固定在靠近洞口附近的井壁上，这样随着顶管机的推进，电缆会越来越松弛，而不会越拉越紧，就不容易出事故。
在顶管机机身全部进入洞口止水圈以后，就必须开始注浆，这样浆套就容易形成。
使用时：
1、在洞口封门被拆除，并确认无留有任何障碍以后，才可进行顶进。顶进分初始顶进和正常顶进两个阶段。初始顶进是指顶管机从顶进开始到第一节管子接上并与顶管机连接好之前的顶进过程。在此以后称为正常顶进。
2、在初始顶进之前，应视土质的不同而确定刀盘的转向。刀盘旋转后，用主顶油缸53缓缓将顶管机往前推进，控制三通工作球阀处于正常施工的进水、排泥状态进行排泥；当顶管机停止顶进工作时，控制三通工作球阀处于清洗管道状态进行清洗管道。顶管机在顶进工作过程中，必须控制好顶进速度与排泥量相匹配，只有控制好它们的关系才能有效的控制挖掘面的稳定。
3、在初始顶进阶段中，要始终注意观察顶管机的使用情况，发现异常应及时找出原因分析处理。在初始顶进阶段不可以纠偏，正常顶进中才可以纠偏，但要勤纠、微纠和看趋势纠偏。
4、纠偏说明：纠偏油缸31位置分布从顶管机后方筒往前看。
1）纠偏油缸31动作时2个为一组,选择纠偏油缸31组合按钮向上、向下、向左、向右任一位置，按下油缸的伸、缩按钮。例如选择纠偏油缸31组合按钮向上, 按下油缸的伸按钮,即左上、右上油缸同伸；按下油缸的缩按钮，左上、右上油缸同缩。同理，左下、右下或左上、 左下及右上、右下均可以实现同伸、同缩。
2）纠偏油缸31行程与纠偏角度的对应关系见下表：
纠偏技术是否掌握，也可视为顶管技术是否掌握的一个很重要依据。在纠偏过程中，如果高程和左右同时产生偏差，这时应先纠高程偏差，后纠左右偏差。因为高程比左右偏差难纠。
在顶进过程中，操作者应始终注意观察各电机电流以及电压是否在正常值范围内，一旦发现不正常，应停机予以排除。
本顶管掘进机另配有土压式刀盘和螺旋出土机，其目的是将泥水式顶管机转换成土压式顶管机进行施工。转换方法：把顶管机的泥水刀盘和进水排泥系统拆除，安装上土压式刀盘和螺旋出土机即可。
本发明的实施例中所提供的一种顶管掘进机具有结构紧凑、操作方便的优点，通过设置纠偏系统和测量系统，有效避免了壳体偏转造成的施工问题，通过设置进排泥系统，有效解决了施工中的泥、水处理问题，保证了施工的稳定性和可靠性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。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)
1.一种顶管掘进机，其特征在于，包括壳体、设置在所述壳体一端的切削搅拌系统、与所述切削搅拌系统相连接的动力系统、设置在所述壳体内的纠偏系统和进排泥系统，所述壳体远离所述切削搅拌系统的一端设置有推进系统，还包括与所述切削搅拌系统、所述动力系统、所述纠偏系统、所述进排泥系统和推进系统通信连接的电气控制系统，
所述壳体包括前壳体和后壳体，
所述切削搅拌系统包括刀盘体，所述刀盘体上设置有主刀体、搅拌棒和进泥口，
所述动力系统包括与所述刀盘体相连接的主轴和与所述主轴相连接的转动电机，
所述纠偏系统包括铰接与所述壳体的纠偏油缸，所述纠偏油缸连接于所述前壳体和所述后壳体，
所述进排泥系统包括进水管、排泥管和泥水仓，所述进水管与所述排泥管相连通，所述排泥管的一端与所述进泥口相连通，另一端与所述泥水仓相通。
2.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机，其特征在于，还包括测量系统，所述测量系统包括设置在所述前壳体上测量靶和设置所述在前壳体内的倾斜仪，所述测量靶与基坑内的激光经纬仪相配合，所述倾斜仪与所述电气控制系统通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机，其特征在于，所述主刀体与刀盘体可拆卸连接，所述刀盘体上开设有通槽，所述搅拌棒连接在所述通槽内，所述主刀体远离刀盘体的一端具有锥面结构，所述主刀体的表面可拆卸连接有若干组刀片，每组刀片包括一号刀片和二号刀片；所述刀盘体设有主刀体的一侧关于圆心对称固接有若干组切削块，所述切削块上设置有耐磨层。
4.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机，其特征在于，所述主轴的一端设置有中心刀，且设置有所述中心刀的一端穿过所述刀盘体，所述主轴的侧壁上设置有大齿轮，并通过所述大齿轮与所述转动电机配合连接，所述主轴沿中轴线设置有泥水通道，所述泥水通道与所述进排泥系统相通。
5.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机，其特征在于，所述纠偏系统还包括液压动力源，所述纠偏油缸通过纠偏管路与所述液压动力源相连接，所述纠偏管路上设置有纠偏控制阀，所述纠偏油缸中设有液压锁。
6.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机，其特征在于，所述进水管通过连通管与所述排泥管相通，所述连通管的两端设置有控制阀，所述排泥管上设置有旁通阀，所述泥水仓通过所述旁通阀与所述排泥管相通，所述旁通阀上还连接有出泥管，所述泥水仓的底部设置有排泥口，所述排泥口与所述出泥管相通，所述排泥口与所述旁通阀之间的所述出泥管上设置有出泥控制阀。
7.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机，其特征在于，所述推进系统包括铺设在基坑地面的导轨、竖直设置在所述导轨一端的后靠板、垂直固定在所述后靠板上的所述至少一个主顶油缸，所述主顶油缸与所述后壳体之间设置有U型顶铁和/或环形顶铁，所述主顶油缸连接于主顶泵站。
8.根据权利要求7所述的一种顶管掘进机，其特征在于，所述壳体、所述U型顶铁和/或所述环形顶铁可滑动的连接在所述导轨上。
9.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机，其特征在于，所述切削块远离刀盘体的一侧固接接有若干先行块，所述先行块远离切削块的一侧固接有先行刀；所述先行刀的截面呈倒“V”形，且先行刀的截面较小处远离切削块。
10.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机，其特征在于，所述刀盘体设有主刀体的一侧周向设置有喷浆口，所述喷浆口通过管道与刀盘体的中部连通，所述喷浆口处固接有喷浆单向阀。
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