CN112267505A - 一种连续墙抓斗装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续墙抓斗装置及其控制方法，连续墙抓斗装置包括：架体；抓斗机构，其包括连杆和斗头，连杆的一端与所述斗头铰接，且斗头与架体的下端铰接；驱动机构，其设置于架体的内部空间，且驱动机构与连杆的另一端铰接，以驱动斗头打开或闭合；冲击振动机构，其设置于架体上，适于对斗头施加振动冲击。本发明通过在连续墙抓斗装置的架体上设置冲击振动机构，利用冲击振动机构对抓斗机构的斗头施加振动冲击，使得连续墙抓斗装置不仅仅局限于松软地层的抓取工作，还能够对较为坚硬的地层进行抓取工作；而且，当驱动机构驱动斗头闭合时，冲击振动机构继续工作，帮助斗头破碎疏松后的地层，以减小斗头闭合时的阻力。

Description

一种连续墙抓斗装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种连续墙抓斗装置及其控制方法。

背景技术

目前，抓斗装置主要应用于松软的黏土层、砂层或卵石层，对于较为坚硬的岩层和密实的砂层无法冲击进齿和闭合抓取。现有技术中，通常采用抓斗装置配合双轮铣、冲击钻或旋挖钻进行施工，先利用抓斗装置对较为松软的地表层进行抓掘，然后利用双轮铣、冲击钻或旋挖钻对较为坚硬的岩层或密实的砂层进行成槽施工。但冲击钻和旋挖钻的工艺复杂、成本较高，且效率较低；双轮铣的入岩施工效率虽然很高，但其清渣工艺较为复杂、配套设施较多，成本也相对较高。

发明内容

本发明解决的问题是：如何提高抓斗装置的使用范围，以保证抓斗装置在较为坚硬的岩层和密实的砂层上也能够进行深度抓掘工作。

为解决上述问题，本发明提供一种连续墙抓斗装置，包括：

架体；

抓斗机构，其包括连杆和斗头，所述连杆的一端与所述斗头铰接，且所述斗头与所述架体的下端铰接；

驱动机构，其设置于所述架体的内部空间，且所述驱动机构与所述连杆的另一端铰接，以驱动所述斗头打开或闭合；

冲击振动机构，其设置于所述架体上，适于对所述斗头施加振动冲击。

可选地，所述冲击振动机构设置于所述架体的内部空间，并位于所述驱动机构的上方或下方。

可选地，所述冲击振动机构包括冲击器和第一换向阀，所述第一换向阀内设有第一通道和第二通道，所述冲击器包括缸体和活塞，所述活塞的一端伸入所述缸体内，另一端伸出至所述缸体外，且所述缸体内设有活塞上腔和活塞下腔，所述缸体上设有与所述活塞上腔连通的第一油孔以及与所述活塞下腔连通的第二油孔；所述第一通道适于连通进油油路与所述第一油孔，以使液压油进入所述活塞上腔，促使所述活塞向下移动以撞击所述驱动机构或所述斗头；所述第二通道适于连通回油油路与所述第一油孔，以使液压油进入所述活塞下腔，促使所述活塞向上移动。

可选地，所述冲击振动机构还包括设置在所述架体上的蓄能器，所述蓄能器的油口连接至所述第二油孔与所述进油油路之间的管路上。

可选地，所述缸体内还设有位于所述活塞上腔和所述活塞下腔之间的活塞低压腔和活塞转换腔，所述缸体上还设有与所述活塞低压腔连通的第三油孔以及与所述活塞转换腔连通的第四油孔，所述第三油孔适于与所述回油油路连接。

可选地，所述缸体内还设有缓冲腔，所述缓冲腔位于所述活塞上腔的上方，所述活塞的上端置于所述缓冲腔内，并适于在所述缓冲腔内上下移动。

可选地，所述冲击振动机构包括冲击器、第二换向阀和蓄能器，所述第二换向阀内设有第一通路和第二通路，所述冲击器包括缸体和设置在所述缸体内的活塞，且所述缸体内设有活塞上腔和活塞下腔，所述缸体上设有与所述活塞上腔连通的第一油孔以及与所述活塞下腔连通的第二油孔；所述第一通路适于连通所述蓄能器的油口与所述第一油孔，以使液压油进入所述活塞上腔，促使所述活塞向下移动以撞击所述驱动机构或所述斗头；所述第二通路适于连通回油油路与所述第一油孔，以使液压油进入所述活塞下腔，促使所述活塞向上移动。

可选地，所述驱动机构包括抓斗油缸、滑块和滑架，所述滑块套设在所述抓斗油缸的上端，所述滑架的一端与所述抓斗油缸的伸缩轴连接，所述滑架位于所述抓斗油缸的外部，并与所述抓斗油缸的伸缩轴连接，且所述连杆的所述另一端与所述滑架铰接，以驱动所述斗头打开或闭合，所述冲击振动机构通过撞击所述滑块以将振动冲击传递至所述斗头上。

可选地，所述架体上设有第一限位结构，所述滑块上设有第二限位结构，所述第一限位结构与所述第二限位结构相配合以限制所述滑块向上滑动和向下滑动的位移。

可选地，所述第一限位结构为限位槽，所述第二限位结构为限位凸起，所述限位凸起置于所述限位槽内并适于在所述限位槽内上下滑动。

为解决上述问题，本发明还提供一种连续墙抓斗装置的控制方法，包括：

步骤A、在所述连续墙抓斗装置的抓斗机构的斗头接触到硬质地层或者所述斗头与硬质地层之间的垂直距离达到预设值时，控制所述连续墙抓斗装置的冲击振动机构开启，所述冲击振动机构带动所述抓斗机构振动；

步骤B、在所述斗头闭合后，控制所述冲击振动机构停止工作，以完成一次抓取操作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过在连续墙抓斗装置的架体上设置冲击振动机构，利用冲击振动机构对抓斗机构的斗头施加振动冲击，这样，在抓斗机构的斗头接触到或即将接触到较为坚硬的岩层和密实的砂层时，冲击振动机构开始工作，对斗头施加振动冲击，斗头将受到的振动冲击传递给较为坚硬的地层，对地层不断地进行振动冲击，以达到进齿和破碎地层的目的，使得连续墙抓斗装置不仅仅局限于松软地层的抓取工作，还能够对较为坚硬的地层进行抓取工作，大大提高了连续墙抓斗装置的使用范围；而且，当驱动机构驱动斗头闭合时，冲击振动机构继续工作，帮助斗头破碎疏松后的地层，以减小斗头闭合时的阻力，提高了斗头的抓取效率，进而提高了连续墙抓斗装置的工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例中连续墙抓斗装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中冲击器与驱动机构的结构示意图；

图3为本发明实施例中冲击振动机构采用液压和蓄能器驱动时活塞上移的原理示意图；

图4为本发明实施例中冲击振动机构采用液压和蓄能器驱动时活塞上移的原理示意图；

图5为本发明实施例中冲击振动机构采用液压和蓄能器驱动时活塞下移的另一种情况的原理示意图；

图6为本发明实施例中冲击振动机构采用液压和蓄能器驱动时活塞上移的另一种情况的原理示意图；

图7为本发明实施例中冲击振动机构采用蓄能器驱动时活塞下移的原理示意图；

图8为本发明实施例中冲击振动机构采用蓄能器驱动时活塞上移的原理示意图。

附图标记说明：

1-架体，12-第一限位结构，2-抓斗机构，21-连杆，22-斗头，3-驱动机构，31-抓斗油缸，311-油缸座，3112-第二轴孔，32-滑块，321-第一轴孔，322-第二限位结构，323-受撞凸起，33-滑架，4-冲击振动机构，41-冲击器，411-缸体，412-活塞，4121-第一活塞杆，4122-第一活塞凸台，4123-第二活塞杆，4124-第二活塞凸台，4125-第三活塞杆，413-活塞上腔，414-活塞下腔，415-活塞低压腔，416-活塞转换腔，417-缓冲腔，42-第一换向阀，421-第一通道，422-第二通道，43-蓄能器，44-第二换向阀，441-第一通路，442-第二通路；

a-第一阀口，b-第二阀口，c-第三阀口，d-第四阀口，e-第五阀口；m-第一油孔，n-第二油孔，r-第三油孔，s-第四油孔；g-第一接口，h-第二接口，i-第三接口，j-第四接口，k-第五接口。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，附图中的Z1轴的正向代表上方，Z2轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

结合图1至图8所示，本发明实施例提供一种连续墙抓斗装置(以下简称抓斗装置)，包括：架体1；抓斗机构2，其包括连杆21和斗头22，连杆21的一端与斗头22铰接，且斗头22与架体1的下端铰接；驱动机构3，其设置于架体1的内部空间，且驱动机构3与连杆21的另一端铰接，以驱动斗头22打开或闭合；冲击振动机构4，其设置于架体1上，适于对斗头22施加振动冲击。

驱动机构3和冲击振动机构4都设置在架体1上，抓斗机构2的连杆21的上端与驱动机构3的下端铰接，连杆21的下端与抓斗机构2的斗头22铰接，驱动机构3驱动连杆21上下移动以带动斗头22打开或闭合，从而在连续墙的成槽过程中对施工地层进行抓取工作。本实施例中，通过在连续墙抓斗装置的架体1上设置冲击振动机构4，利用冲击振动机构4对抓斗机构2的斗头22施加振动冲击，这样，在抓斗机构2的斗头22接触到或即将接触到较为坚硬的岩层和密实的砂层时，冲击振动机构4开始工作，对斗头22施加振动冲击，斗头22将受到的振动冲击传递给较为坚硬的地层，对地层不断地进行振动冲击，以达到进齿和破碎地层的目的，使得连续墙抓斗装置不仅仅局限于松软地层的抓取工作，还能够对较为坚硬的地层进行抓取工作，大大提高了连续墙抓斗装置的使用范围；而且，当驱动机构3驱动斗头22闭合时，冲击振动机构4继续工作，帮助斗头22破碎疏松后的地层，以减小斗头22闭合时的阻力，提高了斗头22的抓取效率，进而提高了连续墙抓斗装置的工作效率。

进一步地，由于施工地的地表层通常为较为松软的土壤层，在抓斗装置抓取地表的土壤层时，可以先不开启冲击振动机构4，以减少冲击振动机构4的使用次数，节省能量的消耗；当抓斗装置的斗头22挖到一定深度，到达较为坚硬的砂石层时，再开启冲击振动机构4，以帮助斗头22上的齿破碎砂石并进入砂石层，完成抓取工作。

进一步地，驱动机构3可以是电驱动也可以是液压驱动，例如可以采用电动伸缩杆驱动连杆21上下移动，也可以采用液压油缸驱动连杆21上下移动。由于抓斗装置的整体质量较大，采用电驱动的形式时耗电量较大，使用成本较高，故本实施例优选驱动机构3采用液压驱动的形式，在保证抓斗装置的正常工作的同时也能够降低使用成本，提高抓斗装置的经济性。

可选地，结合图1所示，冲击振动机构4设置于架体1的内部空间，并位于驱动机构3的上方或下方。

由于抓斗装置在抓取地层过程容易造成砂石飞溅，故本实施例将驱动机构3和冲击振动机构4设置在架体1的内部空间，利用架体1对驱动机构3和冲击振动机构4进行保护，以防止飞溅的砂石撞击驱动机构3和冲击振动机构4，对驱动机构3和冲击振动机构4造成损坏。另外，如图1所示，冲击振动机构4可以设置在驱动机构3的上方，此时，冲击振动机构4是直接对驱动机构3施加振动冲击，然后驱动机构3将振动冲击通过连杆21传递至斗头22上，也就是说，斗头22间接受到振动冲击，这样，可以防止斗头22长时间直接受到振动冲击时发生变形，降低使用寿命。冲击振动机构4也可以直接设置在驱动机构3的下方，使得冲击振动机构4正好位于斗头22的上方，此时，冲击振动机构4可以直接对斗头22施加振动冲击，从而更好地帮助斗头22进齿和破碎地层，使得斗头22的抓取深度更大。

进一步地，为了保证抓斗装置的动静平衡性和施工时的稳定性，冲击振动机构4设置在架体1的轴线上，以保证抓斗装置在冲击振动机构4工作时不会发生倾斜，进而能够平稳地进行抓取工作。

可选地，结合图3和图4所示，冲击振动机构4包括冲击器41和第一换向阀42，第一换向阀42内设有第一通道421和第二通道422，冲击器41包括缸体411和活塞412，活塞412的一端伸入缸体411内，另一端伸出至缸体411外，且缸体411内设有活塞上腔413和活塞下腔414，缸体411上设有与活塞上腔413连通的第一油孔m以及与活塞下腔414连通的第二油孔n；第一通道421适于连通进油油路与第一油孔m，以使液压油进入活塞上腔413，促使活塞412向下移动以撞击驱动机构3或斗头22；第二通道422适于连通回油油路与第一油孔m，以使液压油进入活塞下腔414，促使活塞412向上移动。

本实施例中，抓斗装置设置有液压系统，冲击振动机构4是由液压系统直接驱动的，液压系统包括进油油路和回油油路，且进油油路中的压力大于回油油路中的压力，图3至图8中的“IN”表示从液压系统的进油油路进油，“OUT”表示从液压系统的回油油路回油。具体地，第一换向阀42上设有适于与进油油路连接的第一阀口a、适于与回油油路连接的第二阀口b以及与冲击器41的第一油孔m连接的第三阀口c，第一换向阀42内的第一通道421适于将第一阀口a与第三阀口c连通，以使冲击器41的第一油孔m与进油油路连通，第二通道422适于将第二阀口b与第三阀口c连通，以使冲击器41的第一油孔m与回油油路连通。冲击器41的缸体411为中空结构，缸体411的上端呈封闭状，缸体411的下端设有开口，活塞412的上端置于缸体411内，活塞412的下端从该开口处伸出至缸体411外，且活塞412的下端位于驱动机构3或斗头22的正上方，以方便活塞412对驱动机构3或斗头22施加振动冲击。

以冲击振动机构4设置在驱动机构3的上方为例，液压系统驱动冲击振动机构4进行工作的过程为：当抓斗装置的斗头22接触到或即将接触到较为坚硬的砂石层时，开启冲击振动机构4，此时，第一换向阀42内的第一通道421将第一阀口a与第三阀口c连通，以使冲击器41的第一油孔m与进油油路连通，进而使得活塞上腔413与进油油路连通，此时，进油油路中的液压油从第一换向阀42的第一阀口a流进第一换向阀42，经过第一通道421从第三阀口c流出，然后沿第三阀口c与冲击器41的第一油孔m之间的管路进入活塞上腔413，促使活塞上腔413内的液压油推动活塞412向下移动以撞击位于冲击器41下方的驱动机构3；活塞412下移过程中，活塞下腔414内的液压油从冲击器41的第二油孔n流出活塞下腔414，汇入到第一换向阀42的第一阀口a与进油油路之间的管路内，进而从第一换向阀42流进活塞上腔413；驱动机构3受到撞击后沿架体1向下滑动以带动连杆21和斗头22向下移动，同时，驱动机构3在反作用力作用下向上滑动以复位，并带动连杆21和斗头22向上复位，如此以完成一次冲击；活塞412撞击驱动机构3后，第一换向阀42开始换向，第二通道422将第二阀口b与第三阀口c连通，使得冲击器41的第一油孔m与回油油路连通，进而使得活塞上腔413与回油油路连通，此时，进油油路中的液压油从冲击器41的第二油孔n进入活塞下腔414，促使活塞下腔414内的液压油推动活塞412向上移动，以离开驱动机构3；依此反复，以进行冲击振动机构4对驱动机构3的振动冲击，进而通过驱动机构3传递至斗头22上，实现冲击振动机构4对斗头22的振动冲击。

冲击振动机构4连续工作时，会连续撞击驱动机构3，即冲击振动机构4对驱动机构3施加连续的振动冲击，同时，驱动机构3将受到的振动冲击通过连杆21传递至斗头22上，使得斗头22在上下方向上振动，并对较为坚硬的砂石层施加连续的振动冲击，以破碎砂石层，实现进齿和抓取工作。

进一步地，第一换向阀42可以是电控阀，也可以是液压控制阀，实际使用过程中可以根据需要进行选择，此处不作具体限定。

进一步地，结合图2所示，活塞412包括从上至下依次连接的第一活塞杆4121、第一活塞凸台4122、第二活塞杆4123、第二活塞凸台4124和第三活塞杆4125，第一活塞杆4121、第二活塞杆4123和第三活塞杆4125均与缸体411的缸壁之间具有间距，第一活塞凸台4122和第二活塞凸台4124均与缸体411的缸壁贴合，并适于沿缸体411的缸壁上下滑动，且第一活塞凸台4122与第二活塞凸台4124的横截面的面积相同，第一活塞杆4121的横截面的面积小于第三活塞杆4125的横截面的面积。其中，以第一活塞凸台4122为例，第一活塞凸台4122的横截面指的是沿水平方向截断第一活塞凸台4122时所露出来的截面。

本实施例中，缸体411、第一活塞杆4121和第一活塞凸台4122共同围成活塞上腔413，使得活塞上腔413位于第一活塞凸台4122的上方，缸体411、第二活塞凸台4124和第三活塞杆4125共同围成活塞下腔414,，使得活塞下腔414位于第二活塞凸台4124的下方。活塞412可以是圆柱状结构，也可以是棱柱状结构，相对应地，缸体411内的空腔可以为圆柱腔，也可以为棱柱腔。实际使用过程中，为了减小液压油在缸体411内流动时的阻力，通常将活塞412设置为圆柱状，即第一活塞杆4121、第一活塞凸台4122、第二活塞杆4123、第二活塞凸台4124和第三活塞杆4125均为圆柱体结构且长短不一，同时，第一活塞凸台4122的直径等于第二活塞凸台4124的直径，第一活塞杆4121的直径小于第三活塞杆4125的直径。

在第一换向阀42内的第一通道421将第一阀口a与第三阀口c连通时，进油油路中的液压油从第一阀口a流进第一换向阀42，并经过第一通道421以及第三阀口c与第一油孔m之间的管路进入活塞上腔413，促使活塞上腔413内的液压油对第一活塞凸台4122施加向下的作用力，此过程中，由于冲击器41的第二油孔n也与进油油路连接，故进油油路中的液压油也会从冲击器41的第二油孔n进入活塞下腔414，促使活塞下腔414中的液压油对第二活塞凸台4125施加向上的作用力，使得活塞412同时受到向上和向下的作用力。由于第一活塞凸台4122与第二活塞凸台4124的直径相同，且第三活塞杆4125的直径大于第一活塞杆4121的直径，使得活塞下腔414内的液压油与第二活塞凸台4125之间的接触面积小于活塞上腔413内的液压油与第一活塞凸台4122之间的接触面积，在油压相同的情况下，活塞上腔413内的液压油对第一活塞凸台4122施加的向下的作用力大于活塞下腔414内的液压油对第二活塞凸台4124施加的向上的作用力，从而使得活塞412能够克服活塞下腔414内的液压油所施加的向上的作用力并向下移动，以撞击驱动机构3或斗头22。

可选地，结合图5和图6所示，冲击振动机构4还包括设置在架体1上的蓄能器43，蓄能器43的油口连接至第二油孔n与进油油路之间的管路上。

与上述实施例不同的是，本实施例中的冲击振动机构4由液压系统和蓄能器43共同驱动，即通过设置蓄能器43，利用液压系统和蓄能器43共同驱动冲击器41内的活塞运动，以便于在液压油驱动活塞412向上移动时，利用蓄能器43内所储蓄的能量辅助活塞412快速向上移动，实现快速复位。具体地，当第一换向阀42内的第一通道421将第一阀口a与第三阀口c连通时，进油油路中的液压油除了会进入活塞上腔413和活塞下腔414外，还会从蓄能器43的油口进入蓄能器43内，压缩蓄能器43内的弹簧，并在蓄能器43内的液压油的压力达到设定值时停止进油，从而储蓄压缩弹簧的能量，当第一换向阀42内的第二通道422将第二阀口b与第三阀口c连通时，进油油路中的液压油从冲击器41的第二油孔n进入活塞下腔414，此时，蓄能器43释放压缩弹簧的能量，将液压油快速充入活塞下腔414，以便加速活塞412向上复位，从而可以缩短冲击振动机构4对驱动机构3或斗头22所施加的振动冲击的频率，不仅提高了抓斗装置的斗头22破碎地层的效果，还提高了抓斗装置的工作效率。

可选地，结合图5和图6所示，缸体411内还设有位于活塞上腔413和活塞下腔414之间的活塞低压腔415和活塞转换腔416，缸体411上还设有与活塞低压腔415连通的第三油孔r以及与活塞转换腔416连通的第四油孔s。

本实施例中，活塞低压腔415与活塞转换腔416为缸体411的缸壁上开设的环形槽，且与活塞低压腔415连通的第三油孔r通过管路与回油油路连通，而回油油路中的油压较低，使得活塞低压腔415在活塞412上下移动过程中始终充满低压油，维持在一个低压状态。第一换向阀42上还设有适于与第四油孔s连接的第四阀口d以及适于与进油油路连接的第五阀口e。具体地，第一换向阀42包括第一阀体和设置在第一阀体内的第一换向块，第一换向块在第一阀体内上下滑动，第一换向块将第一阀体的内部空间分隔为第一上腔体和第一下腔体，第一通道421和第二通道422设置在第一换向块上，第一阀口a、第二阀口b、第三阀口c、第四阀口d和第五阀口e设置在第一阀体上，且第四阀口d和第五阀口e分别与第一下腔体和第一上腔体连通。第一换向阀42内的第一换向块向上滑动时，如图5所示，第一换向阀42内的第一通道421将第一阀口a与第三阀口c连通，使得进油油路中的液压油进入活塞412的活塞上腔413，促使活塞412向下移动，同时，第二阀口b与第四阀口d均与第一换向阀42的第一下腔体连通，使得与活塞转换腔416连通的第四油孔s与回油油路连通，此时活塞转换腔416内充满低压油；第一换向阀42内的第一换向块向下滑动时，如图6所示，第一换向阀42内的第二通道422将第二阀口b与第三阀口c连通，而第二阀口b与第四阀口d不连通，进油油路中的液压油从第二油孔n进入活塞412的活塞下腔414，促使活塞412向上移动，且随着活塞412的上移，活塞转换腔416与活塞下腔414连通，此时进油油路内的高压油充满活塞转换腔416，也就是说，在活塞412上下移动过程中，活塞转换腔416内的油压在高压与低压之间转变，以方便第一换向阀42通过液压控制活塞412上下移动。具体地，第一换向阀42为两位三通的液压控制阀，当活塞412向下移动至与驱动机构3或斗头22碰撞时，进油油路内的液压油从第五阀口e进入第一换向阀42的第一上腔体内，促使第一换向阀42内的第一阀块向下移动以使第二通道422将第二阀口b与第三阀口c连通，进而触发活塞412由向下移动转变为向上移动，当活塞412向上移动至活塞转换腔416内充满进油油路内的高压液压油时，该高压液压油依次从第四油口s和第四阀口d进入第一换向阀42的第一下腔体内，促使第一换向阀42内的第一阀块向上移动以使第一通道421将第一阀口a与第三阀口c连通、且第二阀口b与第四阀口d通过第一换向阀42的第一下腔体连通，进而触发活塞412由向上移动转变为向下移动。如此，利用液压控制第一换向阀42的换向动作以触发活塞412在向上移动和向下移动之间转变，结构简单且操作方便。

可选地，结合图5和图6所示，缸体411内还设有缓冲腔417，缓冲腔417位于活塞上腔413的上方，活塞412的上端置于缓冲腔417内，并适于在缓冲腔417内上下移动。

本实施例中，缓冲腔417用于填充缓冲物质，以在活塞412向上移动时对活塞412起到缓冲作用，防止活塞412撞击缸体411的上缸壁。

进一步地，缓冲腔417的腔口与活塞412的第一活塞杆4121密封连接，以防止缓冲腔417内的缓冲物质进入活塞上腔413影响活塞412的运动。

可选地，缓冲腔417内充有惰性气体。这样，活塞412的上端向上移动时压缩惰性气体，而在活塞412下移时，被压缩的惰性气体能够对活塞412施加向下的作用力，促使活塞412快速向下移动，从而可以增大活塞412对驱动机构3或斗头22的冲击力，进一步提高了斗头22的进齿深度和破碎效果。

可选地，结合图7和图8所示，冲击振动机构4包括冲击器41、第二换向阀44和蓄能器43，第二换向阀44内设有第一通路441和第二通路442，冲击器41包括缸体411和设置在缸体411内的活塞412，且缸体411内设有活塞上腔413和活塞下腔414，缸体411上设有与所活塞上腔413连通的第一油孔m以及与活塞下腔414连通的第二油孔n；第一通路441适于连通蓄能器43的油口与第一油孔m，以使液压油进入活塞上腔413，促使活塞412向下移动以撞击驱动机构3或斗头22，第二通路442适于连通回油油路与第一油孔m，以使液压油进入活塞下腔414，促使活塞412向上移动。

与上述实施例不同的是，本实施例中的冲击振动机构4由蓄能器43直接驱动，由于蓄能器43一次所储蓄的能量有限，经过一次充液蓄能只能驱动冲击振动机构4完成若干次振动冲击，而液压系统只在蓄能器43完成若干次振动冲击后，由进油油路给蓄能器43充液蓄能，故利用蓄能器43驱动时，冲击振动机构4作用到驱动机构3或斗头22上的振动冲击力是间歇性的。

具体地，第二换向阀44上设有适于与蓄能器43的油口连接的第一接口g、适于与回油油路连接的第二接口h以及与冲击器41的第一油孔m连接的第三接口i，第二换向阀44内的第一通路441适于将第一接口g与第三接口i连通，以使冲击器41的第一油孔m与蓄能器43的油口连通，第二通路442适于将第二接口h与第三接口i连通，以使冲击器41的第一油孔m与回油油路连通。

以冲击振动机构4设置在驱动机构3的上方为例，蓄能器43驱动冲击振动机构4进行工作的过程为：当抓斗装置的斗头22接触到或即将接触到较为坚硬的砂石层时，开启冲击振动机构4，此时，第二换向阀44内设有第一通路441将第一接口g与第三接口i连通，以使冲击器41的第一油孔m与蓄能器43的油口连通，进而使得活塞上腔413与蓄能器43的油口连通，此时，蓄能器43中的液压油从第二换向阀44的第一接口g流进第二换向阀44，经过第一通路441从第三接口i流出，然后沿第三接口i与冲击器41的第一油孔m之间的管路进入活塞上腔413，促使活塞上腔413内的液压油推动活塞412向下移动以撞击位于冲击器41下方的驱动机构3；活塞412下移过程中，活塞下腔414内的液压油从冲击器41的第二油孔n流出活塞下腔414，汇入到第二换向阀44的第一接口g与蓄能器43的油口之间的管路内，进而从第二换向阀44流进活塞上腔413；驱动机构3受到撞击后沿架体1向下滑动以带动连杆21和斗头22向下移动，同时，驱动机构3在反作用力作用下向上滑动以复位，并带动连杆21和斗头22向上复位，如此以完成一次冲击；活塞412撞击驱动机构3后，第二换向阀44开始换向，第二通路442将第二接口h与第三接口i连通，使得冲击器41的第一油孔m与回油油路连通，进而使得活塞上腔413与回油油路连通，此时，蓄能器43中的液压油从冲击器41的第二油孔n进入活塞下腔414，促使活塞下腔414内的液压油推动活塞412向上移动，以离开驱动机构3；依此反复，以进行冲击振动机构4对驱动机构3的振动冲击，进而通过驱动机构3传递至斗头22上，实现冲击振动机构4对斗头22的振动冲击。

进一步地，蓄能器43的油口处设有三通阀，三通阀的三个阀口分别与蓄能器43的油口、第二换向阀44的第一接口g以及进油油路连通。如此，在蓄能器43完成若干次振动冲击后，液压系统的进油油路通过三通阀给蓄能器43充液蓄能。

进一步地，结合图7和图8所示，第二换向阀44上还设有适于与第四油孔s连接的第四接口j以及适于与蓄能器43的油口连接的第五接口k，当第一通路441连通蓄能器43的油口与第一油孔m时，第二换向阀44的第四接口j与第五接口k连通。

本实施例中，第二换向阀44包括第二阀体和设置在第二阀体内的第二换向块，第二换向块在第二阀体内上下滑动，第二换向块将第二阀体的内部空间分隔为第二上腔体和第二下腔体，第一通路441和第二通路442设置在第二换向块上，第一接口g、第二接口h、第三接口i、第四接口j和第五接口k设置在第二阀体上，且第四接口j和第五接口k分别与第二下腔体和第二上腔体连通。第二换向阀442内的第二换向块向上滑动时，如图7所示，第二换向阀44内的第一通路441将第一接口g与第三接口i连通，使得蓄能器43中的液压油进入活塞412的活塞上腔413，促使活塞412向下移动，同时，第二接口h与第四接口j均与第二换向阀442的第二下腔体连通，使得与活塞转换腔416连通的第四油孔s与回油油路连通，此时活塞转换腔416内充满低压油；第二换向阀442内的第二换向块向下滑动时，如图8所示，第二换向阀44内的第二通路442将第二接口h与第三接口i连通，而第二接口h与第四接口j不连通，蓄能器43中的液压油从第二油孔n进入活塞412的活塞下腔414，促使活塞412向上移动，且随着活塞412的上移，活塞转换腔416与活塞下腔414连通，此时蓄能器43内的高压油充满活塞转换腔416，也就是说，在活塞412上下移动过程中，活塞转换腔416内的油压在高压与低压之间转变，以方便第二换向阀44通过液压控制活塞412上下移动。具体地，第二换向阀44控制活塞412上下移动的原理与第一换向阀42相同，此处不再赘述。如此，利用液压控制第二换向阀44的换向动作以触发活塞412在向上移动和向下移动之间转变，结构简单且操作方便。

进一步地，第一换向阀42与第二换向阀44可以采用相同的结构，例如，第一换向阀42与第二换向阀44均采用两位三通液压阀或两位三通电磁阀；也可以采用不同的结构，例如，第一换向阀42为两位三通液压阀，第二换向阀44为两位三通电磁阀，本实施例中不作具体限定。

可选地，结合图1所示，驱动机构3包括抓斗油缸31、滑块32和滑架33，滑块32套设在抓斗油缸31的上端，滑架33的一端与抓斗油缸31的伸缩轴连接，滑架33位于抓斗油缸31的外部，并与抓斗油缸31的伸缩轴连接，且连杆21的另一端与滑架33铰接，以驱动斗头22打开或闭合，冲击振动机构4通过撞击滑块32以将振动冲击传递至斗头22上。

本实施例中，驱动机构3采用液压驱动的形式驱动斗头22打开或闭合，利用液压系统的油路的循环作用以实现驱动机构3内的抓斗油缸31的往复运动，使得驱动机构3在实现连续工作的同时可以减少电能的消耗。具体地，驱动机构3的抓斗油缸31与液压系统的进油油路和回油油路连接，当液压系统驱动抓斗油缸31内的伸缩轴向下移动时，抓斗油缸31的伸缩轴带动设置在伸缩轴上的滑架33向下滑动，使得铰接在滑架33上的连杆21绕该铰接点转动并向下移动，以促使铰接在连杆21另一端的斗头22闭合，以方便将土壤从连续墙的沟槽中运输至地面上；当液压系统驱动抓斗油缸31内的伸缩轴向上移动时，带动设置在伸缩轴上的滑架33向上滑动，使得铰接在滑架33上的连杆21绕该铰接点转动并向上移动，以促使铰接在连杆21另一端的斗头22打开，以便于将斗头22内的土壤卸至指定区域，或者方便斗头22在连续墙的沟槽内进行抓取工作。冲击振动机构4的活塞412位于驱动机构3的滑块32的正上方，活塞412向下移动时撞击滑块32，使得滑块32带动抓斗油缸31向下滑动，并在向下滑动至一定位置时受到架体1的反作用力而向上滑动以带动抓斗油缸31复位，如此往复，从而形成上下振动，滑块32将振动冲击传递至抓斗油缸31，进而通过滑架33、连杆21传递至斗头22上。如此以完成振动冲击的传递，结构简单，容易制造。

进一步地，结合图2所示，滑块32上设有第一轴孔321，抓斗油缸31的上端设有油缸座311，油缸座311上设有第二轴孔3112，滑块32与油缸座311在第一轴孔321与第二轴孔3112处通过销轴连接。具体地，第一轴孔321沿水平方向贯穿滑块32，第二轴孔3112沿水平方向贯穿油缸座311，且第一轴孔321等于或略大于第二轴孔3112，以方便销轴的安装。如此，滑块32与抓斗油缸31通过销轴形成可拆卸连接，连接稳固且方便拆卸，同时也便于滑块32将振动冲击传递至抓斗油缸31，进而传递至斗头22上。

可选地，结合图2所示，架体1上设有第一限位结构12，滑块32上设有第二限位结构322，第一限位结构12与所第二限位结构322相配合以限制滑块32向上滑动和向下滑动的位移。如此，通过设置第一限位结构12和第二限位结构322来限制滑块32向上滑动和向下滑动的位移，以将滑块32上下滑动的位移控制在一个合适范围内，即将滑块32上下振动的振幅控制在合适的范围内，进而限定斗头22上下振动的幅度，以便于斗头22更好地进齿和破碎地层；而且，滑块32受到活塞412的撞击后向下滑动时，滑块32上的第二限位结构322与架体1上的第一限位结构12相碰撞，使得架体1能够给滑块32施加向上的反作用力，促使滑块32向上滑动以复位。

可选地，结合图2所示，第一限位结构12为限位槽，第二限位结构322为限位凸起，限位凸起置于限位槽内并适于在限位槽内上下滑动。本实施例中，通过在架体1上设置限位槽，在滑块32上设置限位凸起，并将限位凸起插在限位槽内，这样，滑块32向下滑动时，限位凸起也在限位槽内向下滑动，当限位凸起滑动至与限位槽的下槽壁碰撞时，限位槽的下槽壁给滑块32施加向上的反作用力，促使滑块32向上滑动以复位，结构简单，容易制造；同时，由于滑块32与抓斗油缸31上端的油缸座311通过销轴连接，滑块32在限位槽内上下滑动也会带动抓斗油缸向下运动，使得抓斗油缸31具有一定的浮动功能，进而传递至斗头22上，从而使得斗头22产生振动。

进一步地，可以通过限定限位凸起与限位槽之间在竖直方向上的间隙大小，来调整滑块上下滑动的行程，进而调节斗头22的振动幅度。例如在一个实施例中，限位凸起与限位槽之间在竖直方向上的间隙范围为小于10mm，使得滑块32带动抓斗油缸31上下运动的幅度在10mm以内，使得斗头22产生振幅较小的微振动，以缩短斗头22进齿或破碎地层的时间，提高抓斗装置的抓取效果。

进一步地，结合图2所示，滑块32上还设有受撞凸起323，受撞凸起323位于滑块32的上端。本实施例中，受撞凸起323由滑块32的上端朝向活塞412凸起所形成，且受撞凸起323位于活塞412的正下方，活塞412向下移动时撞击在滑块32的受撞凸起323上，受撞凸起323的上端面为平面，以便于与活塞412形成面面接触，更好地承受活塞412的撞击。这样，通过设置受撞凸起323以缩短滑块32与活塞412之间的距离来减小活塞412上下运动的行程，从而可以提高活塞412施加给滑块32的振动冲击的频率，进一步提高斗头22的进齿深度和破碎地层的效果。

本发明实施例还提供一种连续墙抓斗装置的控制方法，采用如上述任一所述的连续墙抓斗装置，包括以下步骤：

步骤A、在连续墙抓斗装置的抓斗机构2的斗头22接触到硬质地层或者斗头22与硬质地层之间的垂直距离达到预设值时，控制连续墙抓斗装置的冲击振动机构4开启，冲击振动机构4带动抓斗机构2振动；

具体地，步骤A中的预设值指的是预先设定的距离值，例如，在一个实施例中，该预设值设置为10cm，在另一个实施例中，该预设值设置为15cm，其是可以根据实际情况进行设定的，本实施例中不作具体限定。这样，在抓斗机构2的斗头22接触到或即将接触到较为坚硬的地层时，控制冲击振动机构4开始工作，对斗头22施加振动冲击，斗头22将受到的振动冲击传递给较为坚硬的地层，对地层不断地进行振动冲击，以达到进齿和破碎地层的目的，使得连续墙抓斗装置不仅仅局限于松软地层的抓取工作，还能够对较为坚硬的地层进行抓取工作，大大提高了连续墙抓斗装置的使用范围。

步骤B、在斗头22闭合后，控制冲击振动机构4停止工作，以完成一次抓取操作。

具体地，步骤B中，当驱动机构3驱动斗头22进行闭合动作时，控制冲击振动机构4继续工作，而在斗头22完全闭合后才控制冲击振动机构4停止工作，这样，可以帮助斗头22在闭合过程中继续破碎疏松后的地层，以减小斗头22闭合时的阻力，提高了斗头22的抓取效率，进而提高了连续墙抓斗装置的工作效率。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种连续墙抓斗装置，其特征在于，包括：

架体(1)；

抓斗机构(2)，其包括连杆(21)和斗头(22)，所述连杆(21)的一端与所述斗头(22)铰接，且所述斗头(22)与所述架体(1)的下端铰接；

驱动机构(3)，其设置于所述架体(1)的内部空间，且所述驱动机构(3)与所述连杆(21)的另一端铰接，以驱动所述斗头(22)打开或闭合；

冲击振动机构(4)，其设置于所述架体(1)上，适于对所述斗头(22)施加振动冲击。

2.根据权利要求1所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，所述冲击振动机构(4)设置于所述架体(1)的内部空间，并位于所述驱动机构(3)的上方或下方。

3.根据权利要求1或2所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，所述冲击振动机构(4)包括冲击器(41)和第一换向阀(42)，所述第一换向阀(42)内设有第一通道(421)和第二通道(422)，所述冲击器(41)包括缸体(411)和活塞(412)，所述活塞(412)的一端伸入所述缸体(411)内，另一端伸出至所述缸体(411)外，且所述缸体(411)内设有活塞上腔(413)和活塞下腔(414)，所述缸体(411)上设有与所述活塞上腔(413)连通的第一油孔(m)以及与所述活塞下腔(414)连通的第二油孔(n)；所述第一通道(421)适于连通进油油路与所述第一油孔(m)，以使液压油进入所述活塞上腔(413)，促使所述活塞(412)向下移动以撞击所述驱动机构(3)或所述斗头(22)；所述第二通道(422)适于连通回油油路与所述第一油孔(m)，以使液压油进入所述活塞下腔(414)，促使所述活塞(412)向上移动。

4.根据权利要求3所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，所述冲击振动机构(4)还包括设置在所述架体(1)上的蓄能器(43)，所述蓄能器(43)的油口连接至所述第二油孔(n)与所述进油油路之间的管路上。

5.根据权利要求3所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，所述缸体(411)内还设有位于所述活塞上腔(413)和所述活塞下腔(414)之间的活塞低压腔(415)和活塞转换腔(416)，所述缸体(411)上还设有与所述活塞低压腔(415)连通的第三油孔(r)以及与所述活塞转换腔(416)连通的第四油孔(s)，所述第三油孔(r)适于与所述回油油路连接。

6.根据权利要求3所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，所述缸体(411)内还设有缓冲腔(417)，所述缓冲腔(417)位于所述活塞上腔(413)的上方，所述活塞(412)的上端置于所述缓冲腔(417)内，并适于在所述缓冲腔(417)内上下移动。

7.根据权利要求1或2所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，所述冲击振动机构(4)包括冲击器(41)、第二换向阀(44)和蓄能器(43)，所述第二换向阀(44)内设有第一通路(441)和第二通路(442)，所述冲击器(41)包括缸体(411)和设置在所述缸体(411)内的活塞(412)，且所述缸体(411)内设有活塞上腔(413)和活塞下腔(414)，所述缸体(411)上设有与所述活塞上腔(413)连通的第一油孔(m)以及与所述活塞下腔(414)连通的第二油孔(n)；所述第一通路(441)适于连通所述蓄能器(43)的油口与所述第一油孔(m)，以使液压油进入所述活塞上腔(413)，促使所述活塞(412)向下移动以撞击所述驱动机构(3)或所述斗头(22)；所述第二通路(442)适于连通回油油路与所述第一油孔(m)，以使液压油进入所述活塞下腔(414)，促使所述活塞(412)向上移动。

8.根据权利要求1所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，所述驱动机构(3)包括抓斗油缸(31)、滑块(32)和滑架(33)，所述滑块(32)套设在所述抓斗油缸(31)的上端，所述滑架(33)位于所述抓斗油缸(31)的外部，并与所述抓斗油缸(31)的伸缩轴连接，且所述连杆(21)的所述另一端与所述滑架(33)铰接，以驱动所述斗头(22)打开或闭合，所述冲击振动机构(4)通过撞击所述滑块(32)以将振动冲击传递至所述斗头(22)上。

9.根据权利要求8所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，所述架体(1)上设有第一限位结构(12)，所述滑块(32)上设有第二限位结构(322)，所述第一限位结构(12)与所述第二限位结构(322)相配合以限制所述滑块(32)向上滑动和向下滑动的位移。

10.根据权利要求9所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，所述第一限位结构(12)为限位槽，所述第二限位结构(322)为限位凸起，所述限位凸起置于所述限位槽内并适于在所述限位槽内上下滑动。

11.一种连续墙抓斗装置的控制方法，采用如权利要求1-10中任一项所述的连续墙抓斗装置，其特征在于，包括：

步骤A、在所述连续墙抓斗装置的抓斗机构(2)的斗头(22)接触到硬质地层或者所述斗头(22)与硬质地层之间的垂直距离达到预设值时，控制所述连续墙抓斗装置的冲击振动机构(4)开启，所述冲击振动机构(4)带动所述抓斗机构(2)振动；

步骤B、在所述斗头(22)闭合后，控制所述冲击振动机构(4)停止工作，以完成一次抓取操作。

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