CN110273693A - 一种可更换刀排的泥水平衡顶管机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，包括圆筒状的壳体，壳体内设有换刀机构，壳体的一端设有刀盘，刀盘的中心位置设有中心刀头，刀盘上设置有切换槽组，切换槽组包括两个相对设置的刀槽，刀槽外侧设有固定机构，换刀机构包括电机、齿轮和两个伸缩单元，伸缩单元包括齿条、连接头和刀排，固定机构包括分别设置在刀槽两端的两个稳固组件，稳固组件包括两个控制单元，控制单元包括卡块和气缸，该可更换刀排的泥水平衡顶管机中，可在施工过程中对刀排进行实时更换，使其适用于复杂的土质环境，减少刀具磨损，延长使用寿命；刀排更换便捷高效，且固定效果可靠，减少施工周期及施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种可更换刀排的泥水平衡顶管机。
背景技术
随着城市化进程加快，城市内外穿越道路、河流和建筑物的液、气态介质的传输管道工程日趋增多，非开挖技术得到广发的应用。作为非开挖技术的一种，泥水平衡式顶管技术因其具有适应土层广，掘进面稳定，地面沉降小的优点，在大中型管道穿越道路、河流和跨越其它管线(城市给排水，综合管线等)工程中适应性强，因此得到广发应用。
现有的泥水平衡式顶管机的切削刀盘大多为单一的刀头形式，在掘进施工过程中，在不同的区间段可能遇到不同土质情况，单一的刀头形式有时就无法适应复杂的土层情况，而且易加剧刀头磨损，降低其使用寿命；施工现场临时更换刀头时，只能通过大开挖或人工对向掘进吊出机头进行更换，这样又增加施工成本及施工周期。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种可更换刀排的泥水平衡顶管机。
为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，包括圆筒状的壳体，所述壳体内设有换刀机构，壳体的一端设有刀盘，所述刀盘的中心位置设有中心刀头，刀盘上设置有切换槽组，所述切换槽组与换刀机构相对应，切换槽组包括两个相对设置的刀槽，两个刀槽的延伸线相交于刀盘的圆心，所述刀槽外侧设有固定机构；
所述换刀机构包括电机、齿轮和两个伸缩单元，所述电机安装在壳体内，所述齿轮设置在电机的一侧，二者传动连接，两个伸缩单元分别设置在齿轮两侧，两个伸缩单元分别与两个刀槽一一对应，所述伸缩单元包括齿条、连接头和刀排，所述齿条平行于壳体的轴线且与齿轮啮合，所述刀排与刀槽对应且匹配，刀排的两端均设有定位孔，刀排通过连接头与齿条的靠近刀盘的一端相连，两个刀排中，有且仅有一个刀排始终位于刀盘的端面上；
所述固定机构包括分别设置在刀槽两端的两个稳固组件，两个稳固组件分别与两个定位孔一一对应，所述稳固组件包括两个控制单元，两个控制单元分别设置在定位孔的两端，所述控制单元包括卡块和气缸，所述卡块与定位孔对应且匹配，所述气缸固定在刀盘内，气缸与卡块相连，气缸可驱动卡块伸进或移出定位孔。
作为优选，所述切换槽组有若干个，各切换槽组周向均匀分布在刀盘上。
作为优选，所述换刀机构有若干个，各换刀机构周向均匀分布在壳体内，各换刀机构与各切换槽组一一对应。为了通过增加刀排，提高切削效果。
作为优选，所述齿条上设有导向单元，所述导向单元包括燕尾槽和滑块，所述燕尾槽固定在壳体内且与壳体的轴线平行，所述滑块的一端设置在燕尾槽内且与燕尾槽滑动连接，其另一端与齿条相连。为了对齿条的移动起到稳定的导向作用，使其沿壳体的周向移动。
作为优选，所述连接头的一端与齿条固定连接，其另一端与刀排可拆式连接。为了便于拆卸更换不同的刀排。
作为优选，所述刀排上的定位孔为方形孔。方形的定位孔可以避免刀转动，即使只有一个卡块也可以对刀排起到限位固定效果。
作为优选，所述卡块的靠近刀排的一侧设有方形的凸起，所述凸起与定位孔对应且匹配。方形的凸起可以防止刀排转动，两个卡块还可以夹紧刀排，提高固定效果。
作为优选，所述刀排的制作材料为抗磨合金。为了保证刀排的使用寿命。
作为优选，两个刀槽的夹角为锐角。为了减少切换槽组的占用面积，增加可安装刀排的数量。
作为优选，所述壳体内设有处理器、无线通讯模块、距离传感器和力传感器，所述无线通讯模块、距离传感器和力传感器均与处理器电连接。为了通过无线通讯模块进行数据传输，便于施工人员远程操控设备，通过距离传感器检测待更换刀排的位置，通过力传感器检测卡块是否贴紧刀排。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该可更换刀排的泥水平衡顶管机中，可在施工过程中对刀排进行实时更换，使其适用于复杂的土质环境，减少刀具磨损，延长使用寿命；刀排更换便捷高效，且固定效果可靠，减少施工周期及施工成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，显然，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。
附图说明
图1为本发明的可更换刀排的泥水平衡顶管机的结构示意图。
图2为本发明的可更换刀排的泥水平衡顶管机的剖视图。
图3为本发明的可更换刀排的泥水平衡顶管机的换刀机构的结构示意图。
图4为图3的A部放大图。
图5为本发明的可更换刀排的泥水平衡顶管机的固定机构的结构示意图。
图中各标号和对应的名称为：1.壳体,2.刀盘,3.中心刀头,4.电机,5.齿轮,6.齿条，7.连接头，8.刀排，9.滑块，10.燕尾槽，11.气缸，12.卡块，201.刀槽,801.定位孔。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-2所示，一种可更换刀排8的泥水平衡顶管机，包括圆筒状的壳体1，壳体1内设有换刀机构，壳体1的一端设有刀盘2，刀盘2的中心位置设有中心刀头3，刀盘2上设置有切换槽组，切换槽组与换刀机构相对应，切换槽组包括两个相对设置的刀槽201，两个刀槽201的延伸线相交于刀盘2的圆心，刀槽201外侧设有固定机构；
如图3-4所示，换刀机构包括电机4、齿轮5和两个伸缩单元，电机4安装在壳体1内，齿轮5设置在电机4的一侧，二者传动连接，两个伸缩单元分别设置在齿轮5两侧，两个伸缩单元分别与两个刀槽201一一对应，伸缩单元包括齿条6、连接头7和刀排8，齿条6平行于壳体1的轴线且与齿轮5啮合，刀排8与刀槽201对应且匹配，刀排8的两端均设有定位孔801，刀排8通过连接头7与齿条6的靠近刀盘2的一端相连，两个刀排8中，有且仅有一个刀排8始终位于刀盘2的端面上；更换刀排8时，电机4带动齿轮5旋转，两个齿条6在齿轮5的两侧做相向运动，齿条6通过连接头7带动刀排8移动，两个刀排8中，其中一个刀排8从刀盘2上移至壳体1内，另一个刀盘2从壳体1内移至刀盘2上，从而实现不同刀排8的更换。
如图5所示，固定机构包括分别设置在刀槽201两端的两个稳固组件，两个稳固组件分别与两个定位孔801一一对应，稳固组件包括两个控制单元，两个控制单元分别设置在定位孔801的两端，控制单元包括卡块12和气缸11，卡块12与定位孔801对应且匹配，气缸11固定在刀盘2内，气缸11与卡块12相连，气缸11可驱动卡块12伸进或移出定位孔801。对刀排8固定时，气缸11带动卡块12靠向到刀排8，卡块12可以插入定位孔801内，通过四个卡块12对刀排8的两端两侧进行固定，保证固定的稳定性及可靠性；松开刀排8时，气缸11带动卡块12从定位孔801内移出，刀排8可在齿条6的作用下移动。
切换槽组有若干个，各切换槽组周向均匀分布在刀盘2上。
换刀机构有若干个，各换刀机构周向均匀分布在壳体1内，各换刀机构与各切换槽组一一对应。为了通过增加刀排8，提高切削效果。
齿条6上设有导向单元，导向单元包括燕尾槽10和滑块9，燕尾槽10固定在壳体1内且与壳体1的轴线平行，滑块9的一端设置在燕尾槽10内且与燕尾槽10滑动连接，其另一端与齿条6相连。为了对齿条6的移动起到稳定的导向作用，使其沿壳体1的周向移动。
连接头7的一端与齿条6固定连接，其另一端与刀排8可拆式连接。为了便于拆卸更换不同的刀排8。
刀排8上的定位孔801为方形孔。方形的定位孔801可以避免刀转动，即使只有一个卡块12也可以对刀排8起到限位固定效果。
卡块12的靠近刀排8的一侧设有方形的凸起，凸起与定位孔801对应且匹配。方形的凸起可以防止刀排8转动，两个卡块12还可以夹紧刀排8，提高固定效果。
刀排8的制作材料为抗磨合金。为了保证刀排8的使用寿命。
两个刀槽201的夹角为锐角。为了减少切换槽组的占用面积，增加可安装刀排8的数量。
壳体1内设有处理器、无线通讯模块、距离传感器和力传感器，无线通讯模块、距离传感器和力传感器均与处理器电连接。为了通过无线通讯模块进行数据传输，便于施工人员远程操控设备，通过距离传感器检测待更换刀排8的位置，通过力传感器检测卡块12是否贴紧刀排8。
工作原理：在掘进施工前，操作人员可根据预先探测到土质的情况，在壳体1内预先装入不同的刀排8。施工时，依靠中心刀头3和刀排8对土质进行切削顶进，需要更换刀排8时，操作人员通过无线通讯模块进行信号传输，壳体1内的处理器接收到信号后，控制气缸11和电机4启动，气缸11收缩，原先用于锁定刀盘2上刀排8的卡块12全部分离，然后电机4带动齿轮5旋转，两个齿条6做相向运动，其中一个齿条6通过一个连接头7带动原先的刀排8移进壳体1内，另一个齿条6通过另一个连接头7带动更换刀排8移出至刀盘2上，同时与其对应的气缸11启动，气缸11带动四个卡块12将更换后的刀排8进行固定，保证了更换刀排8的稳定性。
本发明可在施工过程中对刀排8进行实时更换，使其适用于复杂的土质环境，减少刀具磨损，延长使用寿命；刀排8更换便捷高效，且固定效果可靠，减少施工周期及施工成本。
本发明不局限于上述具体的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，包括圆筒状的壳体(1)，所述壳体(1)内设有换刀机构，壳体(1)的一端设有刀盘(2)，所述刀盘(2)的中心位置设有中心刀头(3)，刀盘(2)上设置有切换槽组，所述切换槽组与换刀机构相对应，切换槽组包括两个相对设置的刀槽(201)，两个刀槽(201)的延伸线相交于刀盘(2)的圆心，所述刀槽(201)外侧设有固定机构；
所述换刀机构包括电机(4)、齿轮(5)和两个伸缩单元，所述电机(4)安装在壳体(1)内，所述齿轮(5)设置在电机(4)的一侧，二者传动连接，两个伸缩单元分别设置在齿轮(5)两侧，两个伸缩单元分别与两个刀槽(201)一一对应，所述伸缩单元包括齿条(6)、连接头(7)和刀排(8)，所述齿条(6)平行于壳体(1)的轴线且与齿轮(5)啮合，所述刀排(8)与刀槽(201)对应且匹配，刀排(8)的两端均设有定位孔(801)，刀排(8)通过连接头(7)与齿条(6)的靠近刀盘(2)的一端相连，两个刀排(8)中，有且仅有一个刀排(8)始终位于刀盘(2)的端面上；
所述固定机构包括分别设置在刀槽(201)两端的两个稳固组件，两个稳固组件分别与两个定位孔(801)一一对应，所述稳固组件包括两个控制单元，两个控制单元分别设置在定位孔(801)的两端，所述控制单元包括卡块(12)和气缸(11)，所述卡块(12)与定位孔(801)对应且匹配，所述气缸(11)固定在刀盘(2)内，气缸(11)与卡块(12)相连，气缸(11)可驱动卡块(12)伸进或移出定位孔(801)。
2.如权利要求1所述的一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，所述切换槽组有若干个，各切换槽组周向均匀分布在刀盘(2)上。
3.如权利要求2所述的一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，所述换刀机构有若干个，各换刀机构周向均匀分布在壳体(1)内，各换刀机构与各切换槽组一一对应。
4.如权利要求3所述的一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，所述齿条(6)上设有导向单元，所述导向单元包括燕尾槽(10)和滑块(9)，所述燕尾槽(10)固定在壳体(1)内且与壳体(1)的轴线平行，所述滑块(9)的一端设置在燕尾槽(10)内且与燕尾槽(10)滑动连接，其另一端与齿条(6)相连。
5.如权利要求4所述的一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，所述连接头(7)的一端与齿条(6)固定连接，其另一端与刀排(8)可拆式连接。
6.如权利要求5所述的一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，所述刀排(8)上的定位孔(801)为方形孔。
7.如权利要求6所述的一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，所述卡块(12)的靠近刀排(8)的一侧设有方形的凸起，所述凸起与定位孔(801)对应且匹配。
8.如权利要求7所述的一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，所述刀排(8)的制作材料为抗磨合金。
9.如权利要求1所述的一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，两个刀槽(201)的夹角为锐角。
10.如权利要求1所述的一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，其特征在于，所述壳体(1)内设有处理器、无线通讯模块、距离传感器和力传感器，所述无线通讯模块、距离传感器和力传感器均与处理器电连接。
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