CN109763826B

CN109763826B - 一种冻结岩土破掘机

Info

Publication number: CN109763826B
Application number: CN201910022243.8A
Authority: CN
Inventors: 陈新明; 焦华喆; 王宝乐; 靳翔飞
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2039-01-10
Also published as: CN109763826A

Abstract

本发明公开了一种冻结岩土破掘机，解决了现有技术中人工冻土挖掘工作效率低、爆破开挖危险系数高的问题。本发明包括机架，机架上设有驱动装置、控制装置和破掘装置，控制装置分别与驱动装置、破掘装置相连接，所述破掘装置包括前置破掘机构和后置破掘机构，所述前置破掘机构包括第一竖轴，第一竖轴上部与驱动装置相连接，第一竖轴的下部设有至少一个分支滚筒组件；所述后置破掘机构包括传动机构，传动机构与驱动装置相连接，传动机构的两侧连接有驱动滚筒组件。本发明采用破掘机对冻土或岩石进行破掘，减少投入，降低工人劳动强度，有效加快施工进度，提高施工安全系数。

Description

一种冻结岩土破掘机

技术领域

本发明涉及岩土工程机械设备技术领域，特别是指一种冻结岩土破掘机。

背景技术

在冲积层中建设井筒时，通常采取冻结法凿井，即在井筒开挖之前，用人工制冷的方法，将井筒周围的土层、砂层或风化破碎的岩层冻结形成封闭的圆筒——冻结壁，以抵抗地压，隔绝地下水与井筒的联系，然后在其保护下，进行掘砌工作的一种特殊施工方法，其实质是利用人工制冷临时改变岩土性质以固结地层。冻结法凿井技术适用性强，安全可靠。但由于冻结土层强度高、韧性大，很难挖掘，且井筒空间狭小，大型挖掘机械难以施展，目前大部分冻土的挖掘工作由工人手持风镐进行，施工进度慢且耗费大量人力，使得整个井筒建设工作较为缓慢，影响矿井建设整个工期。另外，在冻结基岩段施工时，一般采用钻爆法施工，但由于岩石温度低，一般在-10℃以下，炸药在低温下很容易产生拒爆现象，不仅影响施工进度，而且带来极大的安全隐患。

另外，在一些特殊的地点比如城市内进行岩土工程施工时，遇到坚硬岩土的情况下，一般采用液压爆破或炸药爆破，但是液压爆破施工速度慢，造价高。炸药爆破审批手续繁琐，爆破振动大，对周围建筑和居民日常生活影响大。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种冻结岩土破掘机，解决了现有技术中人工冻土挖掘工作效率低、爆破开挖危险系数高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种冻结岩土破掘机，包括机架，机架上设有驱动装置、控制装置和破掘装置，控制装置分别与驱动装置、破掘装置相连接，所述破掘装置包括前置破掘机构和后置破掘机构，所述前置破掘机构包括第一竖轴，第一竖轴上部与驱动装置相连接，第一竖轴的下部设有至少一个分支滚筒组件；所述后置破掘机构包括传动机构，传动机构与驱动装置相连接，传动机构的两侧连接有驱动滚筒组件。

所述分支滚筒组件包括主轴，主轴沿周向设置在第一竖轴上，主轴与第一竖轴固定连接，主轴上设有至少一个滚筒节，滚筒节通过轴承与主轴相连接，滚筒节沿周向设有若干个钢钎或截齿。

所述滚筒节的外筒壁上设有若干个齿座，钢钎或截齿通过紧固螺栓安装在齿座上。

所述第一竖轴的上部通过固定轴承与机架相连接，第一竖轴通过齿轮副与驱动装置相连接。

所述驱动装置包括第一液压马达、第二液压马达和第三液压马达，第一液压马达通过齿轮副与第一竖轴相连接，第二液压马达和第三液压马达分别与传动机构相连接。

所述传动机构包括传动齿轮箱，传动齿轮箱两侧均伸出有驱动轴，驱动轴与驱动滚筒组件相连接。

所述驱动滚筒组件包括后滚筒节，后滚筒节套设在驱动轴上且与驱动轴固定连接，后滚筒节上沿周向设有截齿或钢钎，截齿或钢钎与后滚筒节固定连接。

所述机架上设有防爆电机、液压油箱和液压泵，液压泵分别与防爆电机、液压油箱相连接，液压油箱通过液压管与驱动装置连接。

本发明的有益效果如下：（1）采用破掘机对冻土或岩石进行破掘，减少投入，降低工人劳动强度，有效加快施工进度，提高施工安全系数。（2）破掘机滚筒上密集的钢钎可以有效地完成对岩土的破掘，破掘下的岩土颗粒小，方便渣土运输。（3）该破掘机结构紧凑，适合在较小空间使用。（4）将滚筒节上的钢钎可更换为强度更高的截齿，即可满足破掘坚硬岩石的要求，更换方便快捷，提高装置的利用率和适用范围。（6）机架上的液压泵的电机采用防爆电机，可满足在有瓦斯地点进行破掘工作的要求，提高施工安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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。

图1为本发明整体主视示意图。

图2为本发明整体俯视示意图。

图3为前置破掘机构结构示意图。

图4为钢钎或截齿与滚筒节连接结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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付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。

如图1-4所示，实施例1，一种冻结岩土破掘机，包括机架1，机架1上设有驱动装置2、控制装置3和破掘装置，控制装置3分别与驱动装置2、破掘装置相连接，控制该破掘机的整个动作，控制装置为该破掘机的控制中心。所述破掘装置包括前置破掘机构4和后置破掘机构5，前置破掘机构4设置在机架的前部，后置破掘机构5设置在电机的后部，均可对冻土或岩石进行挖掘。所述前置破掘机构4包括第一竖轴6，第一竖轴6竖直设置在机架上，第一竖轴通过轴承与机架转动连接，第一竖轴6上部与驱动装置2相连接，第一竖轴6的下部设有至少一个分支滚筒组件7，可根据需要设置3个或4个分支滚筒组件7，分支滚筒组件7等角度呈环形设置在第一竖轴6下部。驱动装置通过第一竖轴带动分支滚筒在水平面内转动，对冻土或岩石进行转动开挖。所述后置破掘机构5包括传动机构8，传动机构8与驱动装置2相连接，传动机构8的两侧连接有驱动滚筒组件9。驱动装置通过传动机构带动驱动滚筒组件在竖直面内转动，即可实现对冻土或岩石进行转动开挖，又可带动装置移动。

进一步，所述分支滚筒组件7包括主轴7-1，主轴7-1沿周向等角度设置在第一竖轴6上，主轴7-1与第一竖轴6固定连接，第一竖轴转动带动主轴转动。主轴7-1上设有至少一个滚筒节7-2，可根据主轴的长度设置1~6个滚筒节，滚筒节7-2通过轴承7-3与主轴7-1相连接，在工作中，当分支滚筒组件绕第一竖轴旋转时，各个滚筒节可以绕主轴以不同的转速进行旋转而互不影响。滚筒节7-2上沿周向设有若干个钢钎7-4或截齿9-2，钢钎用于对较软岩层或冻土的开挖，截齿用于对较硬岩层或冻土的开挖。所述滚筒节7-2的外筒壁上设有若干个齿座7-5，钢钎7-4通过紧固螺栓7-6安装在齿座7-5上，齿座可用于安装钢钎或截齿，通过紧固螺栓将钢钎或截齿固定在齿座上，当钢钎或截齿损坏时，只需将紧固螺栓拔出，钢钎或截齿取下更换即可，方便快捷，从而节约时间。在开挖过程中，滚筒节上的钢钎与岩土不停接触，在上部机架的重力下，钢钎插入岩土中，随着滚筒旋转，插入岩土中的钢钎被拔出，但拔出的路径和方向与插入的路径和方向存在一定的夹角，在钢钎拔出岩土的同时将岩土表面破碎，脱离岩土体，实现对岩土的开挖。

如图2、4所示，实施例2，一种冻结岩土破掘机，所述第一竖轴6的上部通过固定轴承7-7与机架1相连接，第一竖轴6通过齿轮副7-8与驱动装置2相连接，驱动装置的输出端设有主动齿轮，第一竖轴上设有从动齿轮，主动齿轮带动从动齿轮转动，进而实现驱动装置带动第一竖轴的转动，实现分支滚筒组件对冻土或岩石的破掘。

进一步，所述驱动装置2包括第一液压马达2-1、第二液压马达2-2和第三液压马达2-3，第一液压马达2-1通过齿轮副7-8与第一竖轴6相连接，第一液压马达2-1通过齿轮副带动第一竖轴转动，第二液压马达2-2和第三液压马达2-3分别与传动机构8相连接，第二液压马达2-2和第三液压马达2-3为传动机构提供动力，通过传动机构带动驱动滚筒组件转动。

进一步，所述传动机构8包括传动齿轮箱8-1，传动齿轮箱8-1与常用齿轮箱箱类似，齿轮箱相当于减速器，传动齿轮箱8-1两侧均伸出有驱动轴8-2，分为左驱动轴和右驱动轴，驱动轴8-2分别驱动滚筒组件9相连接。左驱动轴和右驱动轴分别在第二液压马达和第三液压马达作用下，通过独立的齿轮传动机构的驱动，可以同步旋转，也可以单独旋转，以实现岩土破碎机前后移动和拐弯。所述驱动滚筒组件9包括后滚筒节9-1，后滚筒节9-1套设在驱动轴8-2上且与驱动轴8-2固定连接，后滚筒节9-1随驱动轴进行同步转动，实现对岩土破碎的同时，实现其前后移动和拐弯。后滚筒节9-1上沿周向设有截齿9-2或钢钎。截齿9-2与后滚筒节9-1固定连接，后滚筒节破掘岩土的同时，在第二液压马达和第三液压马达的驱动下，机体可进行前后移动及拐弯，以完成对更大范围岩土的开挖。

进一步，所述机架1上设有防爆电机10、液压油箱11和液压泵12，液压泵12分别与防爆电机10、液压油箱11相连接，液压油箱11通过液压管13与驱动装置2相连接。防爆电机给液压泵提供机械能，液压泵通过液压管带动液压马达旋转，液压马达通过机械传动带动滚筒旋转。液压管中间设有操控装置，通过操控装置可对破掘滚筒、左右两个驱动滚筒独立控制，控制其运转或停止，并可控制转速的快慢。

其他结构与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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

1.一种冻结岩土破掘机，包括机架（1），机架（1）上设有驱动装置（2）、控制装置（3）和破掘装置，控制装置（3）分别与驱动装置（2）、破掘装置相连接，其特征在于：所述破掘装置包括前置破掘机构（4）和后置破掘机构（5），所述前置破掘机构（4）包括第一竖轴（6），第一竖轴（6）上部与驱动装置（2）相连接，第一竖轴（6）的下部设有至少一个分支滚筒组件（7）；所述后置破掘机构（5）包括传动机构（8），传动机构（8）与驱动装置（2）相连接，传动机构（8）的两侧连接有驱动滚筒组件（9）；所述分支滚筒组件（7）包括主轴（7-1），主轴（7-1）沿周向设置在第一竖轴（6）上，主轴（7-1）与第一竖轴（6）固定连接，主轴（7-1）上设有至少一个滚筒节（7-2），滚筒节（7-2）通过轴承（7-3）与主轴（7-1）相连接，滚筒节（7-2）沿周向设有若干个钢钎（7-4）或截齿（9-2）。

2.根据权利要求1所述的冻结岩土破掘机，其特征在于：所述滚筒节（7-2）的外筒壁上设有若干个齿座（7-5），钢钎（7-4）或截齿（9-2）通过紧固螺栓（7-6）安装在齿座（7-5）上。

3.根据权利要求1~2任一项所述的冻结岩土破掘机，其特征在于：所述第一竖轴（6）的上部通过固定轴承（7-7）与机架（1）相连接，第一竖轴（6）通过齿轮副（7-8）与驱动装置（2）相连接。

4.根据权利要求3所述的冻结岩土破掘机，其特征在于：所述驱动装置（2）包括第一液压马达（2-1）、第二液压马达（2-2）和第三液压马达（2-3），第一液压马达（2-1）通过齿轮副（7-8）与第一竖轴（6）相连接，第二液压马达（2-2）和第三液压马达（2-3）分别与传动机构（8）相连接。

5.根据权利要求4所述的冻结岩土破掘机，其特征在于：所述传动机构（8）包括传动齿轮箱（8-1），传动齿轮箱（8-1）两侧均伸出有驱动轴（8-2），驱动轴（8-2）与驱动滚筒组件（9）相连接。

6.根据权利要求5所述的冻结岩土破掘机，其特征在于：所述驱动滚筒组件（9）包括后滚筒节（9-1），后滚筒节（9-1）套设在驱动轴（8-2）上且与驱动轴（8-2）固定连接，后滚筒节（9-1）上沿周向设有截齿（9-2）或钢钎（7-4），截齿（9-2）或钢钎（7-4）与后滚筒节（9-1）固定连接。

7.根据权利要求1或6所述的冻结岩土破掘机，其特征在于：所述机架（1）上设有防爆电机（10）、液压油箱（11）和液压泵（12），液压泵（12）分别与防爆电机（10）、液压油箱（11）相连接，液压油箱（11）通过液压管（13）与驱动装置（2）相连接。