CN109797789A - 一种冻土挖掘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冻土挖掘装置，包括动力头、变幅机构、液压系统、电控系统、动力系统；所述动力头固定在变幅机构前端，变幅机构后端可转动固定在液压系统的前端并由液压系统控制转动，液压系统固定在中部，液压系统的后部固定有电控系统，在电控系统后方位置固定有动力系统，动力系统中设置有液压泵和空压机，液压泵为液压系统提供动力，空压机为动力头提供动力，电控系统对液压系统和动力系统进行控制。本发明可直接用于冻土挖掘，突破普通挖掘设备难以在冻土层开挖的问题；履带底盘提供稳定的工作平台，动力系统提供液压能和压缩空气，通过变幅机构俯仰动作和动力头翻转动作，实现连续挖掘和钻进施工。

Description

一种冻土挖掘装置

技术领域

本发明涉及一种冻土挖掘装置，属于工程机械技术领域。

背景技术

冻土是含水份的土体在零下温度时，水分转为结晶(即结冰)，并胶结固体颗粒的一种坚硬状态土体。由于冰的存在，其物理、力学和化学等性质发生了非常复杂的改变，其强度比非冻结状态提高几倍甚至几十倍。冻土的力学性质随温度变化而剧烈变化，表现出粘塑性和较强韧性，这种粘聚的特殊性质使其既比非冻土强度大，又不同于一般岩石所表现出的脆性。所以用于非冻土区和岩石工程的普通挖掘设备，一般难以直接用于冻土的挖掘。

自然环境中同一地点的冻土强度及状态性质并不是均一的，随着开挖深度的变化，强度逐渐降低，从脆性破坏逐渐变为塑性破坏，因此单一功能的普通动力头不能很好的适应这种变化，开挖效率很低，而本发明同时具备冲击、切削和刨挖功能，能适应复杂的冻土状态，可以应用于多年冻土环境的弹坑抢修、阵地抢建、道路清障、临时铺筑等应急救援和后勤保障，也可以应用于季节冻土区的管道铺设、输电桩孔、浅层基坑开挖等工程建设。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种冻土挖掘装置，该冻土挖掘装置能够为旋转切削冻土钻具提供载体，并实现刨、挖、钻等动作功能。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种冻土挖掘装置，包括动力头、变幅机构、液压系统、电控系统、动力系统；所述动力头固定在变幅机构前端，变幅机构后端可转动固定在液压系统的前端并由液压系统控制转动，液压系统固定在中部，液压系统的后部固定有电控系统，在电控系统后方位置固定有动力系统，动力系统中设置有液压泵和空压机，液压泵为液压系统提供动力，空压机为动力头提供动力，电控系统对液压系统和动力系统进行控制；所述变幅机构为四连杆构成的两自由度机械臂，变幅机构前端和后端各具有90°的转动自由度。

所述液压系统底部安装履带底盘，动力系统带动履带底盘动作使得整体移动。

所述变幅机构由翻转架、直连杆、弯连杆、大臂、翻转油缸、大臂油缸组成，大臂为变幅机构的主杆，翻转架可转动固定在大臂前端，大臂后端可转动固定于液压系统的前端位置，弯连杆的下端可转动固定在大臂的前部上方、上端可转动固定于直连杆的后端，直连杆的前端可转动固定在翻转架的上端，翻转油缸的前端可转动固定在弯连杆的上端、后端可转动固定于大臂后部上方，大臂油缸的前端可转动固定于大臂中部上方、后端可转动固定于液压系统的前端位置，翻转油缸和大臂油缸均由液压系统带动伸缩。

所述液压系统前端固定有基座，变幅机构固定在基座上。

所述大臂油缸为多个并行安装。

所述动力系统中设置的空压机为螺杆空压机，该螺杆空压机的输出通过管道连通至动力头。

所述动力头上设置有排渣管。

所述翻转架、直连杆、弯连杆、大臂、翻转油缸、大臂油缸的可转动固定方式均为铰接。

本发明的有益效果在于：可直接用于冻土挖掘，突破普通挖掘设备难以在冻土层开挖的问题；履带底盘提供稳定的工作平台，动力系统提供液压能和压缩空气，通过变幅机构俯仰动作和动力头翻转动作，实现连续挖掘和钻进施工，通过反循环方式实现冻土泥屑的连续排渣，工作效率高；具备冲击、切削和刨挖功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中变幅机构的放大示意图。

图中：1-动力头，2-变幅机构，3-履带底盘，4-液压系统，5-电控系统，6-动力系统，7-翻转架，8-直连杆，9-弯连杆，10-大臂，11-翻转油缸，12-大臂油缸，13-基座。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2所示的一种冻土挖掘装置，包括动力头1、变幅机构2、液压系统4、电控系统5、动力系统6；所述动力头1固定在变幅机构2前端，变幅机构2后端可转动固定在液压系统4的前端并由液压系统4控制转动，液压系统4固定在中部，液压系统4的后部固定有电控系统5，在电控系统5后方位置固定有动力系统6，动力系统6中设置有液压泵和空压机，液压泵为液压系统4提供动力，空压机为动力头1提供动力，电控系统5对液压系统4和动力系统6进行控制；所述变幅机构2为四连杆构成的两自由度机械臂，变幅机构2前端和后端各具有90°的转动自由度。

所述液压系统4底部安装履带底盘3，动力系统6带动履带底盘3动作使得整体移动。

所述变幅机构2由翻转架7、直连杆8、弯连杆9、大臂10、翻转油缸11、大臂油缸12组成，大臂10为变幅机构2的主杆，翻转架7可转动固定在大臂10前端，大臂10后端可转动固定于液压系统4的前端位置，弯连杆9的下端可转动固定在大臂10的前部上方、上端可转动固定于直连杆8的后端，直连杆8的前端可转动固定在翻转架7的上端，翻转油缸11的前端可转动固定在弯连杆9的上端、后端可转动固定于大臂10后部上方，大臂油缸12的前端可转动固定于大臂10中部上方、后端可转动固定于液压系统4的前端位置，翻转油缸11和大臂油缸12均由液压系统4带动伸缩。

所述液压系统4前端固定有基座13，变幅机构2固定在基座13上。

所述大臂油缸12为多个并行安装。

所述动力系统6中设置的空压机为螺杆空压机，该螺杆空压机的输出通过管道连通至动力头1。

所述动力头1上设置有排渣管。

所述翻转架7、直连杆8、弯连杆9、大臂10、翻转油缸11、大臂油缸12的可转动固定方式均为铰接。

由此，本发明实质上由动力头1、变幅机构2、履带底盘3、液压系统4、电控系统5、动力系统6组成。变幅机构2和动力头1组成一个二连杆平面机械臂，可以实现动力头1的挖、刨等动作。

变幅机构2由翻转架7、直连杆8、弯连杆9、大臂10、翻转油缸11、大臂油缸12、基座13组成，其中弯连杆9、直连杆8、翻转架7和大臂10组成四连杆平面机构。

大臂油缸12置于大臂10上方，数量若干，无杆腔进油时大臂10绕基座13逆时针旋转，有杆腔进油时大臂10绕基座13顺时针旋转。

动力系统6中有螺杆空压机，产生的压缩空气通过进气管、动力头1而作用于冻土17，然后通过动力头1由排渣管排出，动力头1有进气通道和排渣通道。

本发明的安装过程一般为：基座13与履带底盘3固接，翻转架7与动力头1固接，大臂10和基座13铰接，翻转架7与大臂10铰接，大臂10与弯连杆9铰接，直连杆8分别与弯连杆9和翻转架7铰接，动力头1形成二个自由度的多连杆平面机构，两个油缸分别控制一个自由度。

如图2所示，变幅机构2由翻转架7、直连杆8、弯连杆9、大臂10、翻转油缸11、大臂油缸12、基座13组成。大臂油缸12分别与基座13、大臂10铰接，实现大臂10围绕基座13转动；翻转油缸分别与大臂10、弯连杆9铰接，实现弯连杆9围绕大臂10转动；弯连杆9、直连杆8、翻转架7和大臂10组成四连杆平面机构。

本发明的工作原理：动力系统6的发动机通过液压泵和空压机机头为冻土挖掘装置的各种动作和功能提供动力。液压系统4和电控系统5实现对冻土挖掘装置各种动作和功能控制。

控制大臂油缸12和翻转油缸11的活塞杆伸缩行程，可以得到动力头不同的位置姿态和运动状态，实现刨挖动作。

如图2所示，动力头系统6中的螺杆空压机产生的压缩空气通过进气管、动力头1而作用于冻土，然后通过动力头1、排渣管14排出。在动力头1和冻土17之间形成负压区，该区域的冻土泥屑随着气流排出，实现反循环排渣。

Claims (8)

1.一种冻土挖掘装置，包括动力头(1)、变幅机构(2)、液压系统(4)、电控系统(5)、动力系统(6)，其特征在于：所述动力头(1)固定在变幅机构(2)前端，变幅机构(2)后端可转动固定在液压系统(4)的前端并由液压系统(4)控制转动，液压系统(4)固定在中部，液压系统(4)的后部固定有电控系统(5)，在电控系统(5)后方位置固定有动力系统(6)，动力系统(6)中设置有液压泵和空压机，液压泵为液压系统(4)提供动力，空压机为动力头(1)提供动力，电控系统(5)对液压系统(4)和动力系统(6)进行控制；所述变幅机构(2)为四连杆构成的两自由度机械臂，变幅机构(2)前端和后端各具有90°的转动自由度。

2.如权利要求1所述的冻土挖掘装置，其特征在于：所述液压系统(4)底部安装履带底盘(3)，动力系统(6)带动履带底盘(3)动作使得整体移动。

3.如权利要求1所述的冻土挖掘装置，其特征在于：所述变幅机构(2)由翻转架(7)、直连杆(8)、弯连杆(9)、大臂(10)、翻转油缸(11)、大臂油缸(12)组成，大臂(10)为变幅机构(2)的主杆，翻转架(7)可转动固定在大臂(10)前端，大臂(10)后端可转动固定于液压系统(4)的前端位置，弯连杆(9)的下端可转动固定在大臂(10)的前部上方、上端可转动固定于直连杆(8)的后端，直连杆(8)的前端可转动固定在翻转架(7)的上端，翻转油缸(11)的前端可转动固定在弯连杆(9)的上端、后端可转动固定于大臂(10)后部上方，大臂油缸(12)的前端可转动固定于大臂(10)中部上方、后端可转动固定于液压系统(4)的前端位置，翻转油缸(11)和大臂油缸(12)均由液压系统(4)带动伸缩。

4.如权利要求1所述的冻土挖掘装置，其特征在于：所述液压系统(4)前端固定有基座(13)，变幅机构(2)固定在基座(13)上。

5.如权利要求3所述的冻土挖掘装置，其特征在于：所述大臂油缸(12)为多个并行安装。

6.如权利要求1所述的冻土挖掘装置，其特征在于：所述动力系统(6)中设置的空压机为螺杆空压机，该螺杆空压机的输出通过管道连通至动力头(1)。

7.如权利要求1所述的冻土挖掘装置，其特征在于：所述动力头(1)上设置有排渣管。

8.如权利要求3所述的冻土挖掘装置，其特征在于：所述翻转架(7)、直连杆(8)、弯连杆(9)、大臂(10)、翻转油缸(11)、大臂油缸(12)的可转动固定方式均为铰接。