CN113250611B - 一种工程施工用土石方钻挖设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工程施工用土石方钻挖设备，包括钻具、移动组件、找平组件、推进组件和箱体,箱体的两侧安装有移动组件，箱体的一侧设置有两组移动组件，所述箱体内顶部安装有推进组件，推进组件的底部安装有钻具，钻具在推进组件的驱动下钻入地面，所述箱体内四周安装有找平组件，找平组件用于保证钻具与地面保持垂直，通过移动组件带动箱体在土石方场地内移动，配合找平组件、推进组件和钻具，可对土石方场地内大量测试点进行连续测量勘探，大大节省了人力并可网格化获取土石方场地内地面地形以及地面硬度分布。
Description
技术领域
本发明涉及土石方钻挖技术领域，具体涉及一种工程施工用土石方钻挖设备。
背景技术
土石方工程是道路、桥梁、水利、建筑、园林、农业和地下等各种工程施工的首项工程，主要包括场地平整、土石方开挖和填筑等主要施工过程。土石方测量与计算是一项很重要的工作，计算结果的准确性关系到双方的利益，在现实中的一些工程项目中，因土石方测量计算的精确性和最优性而产生的纠纷也是比较常见的，如何精确的确定土石方就成了人们日益关注的问题。在土石方项目进行之前需要对土石方场地进行勘探测量来了解场地的信息，土石方的硬度在后期施工时会对挖掘速度产生极大的影响，提前测量土石方硬度可进行机械调配实现高效开采。
现有技术中需要多人现场测量，采集数据，且对于测量面积较大、测区可视性较差的区域，不仅测量不方便，而且需要耗费较多人力，对于测量的数据需要进行手动记录，存在很大误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程施工用土石方钻挖设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
在本发明的描述中需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明实施例公开了一种工程施工用土石方钻挖设备，包括箱体、移动组件、找平组件、推进组件和钻具，箱体的两侧安装有移动组件，所述箱体的一侧设置有两组移动组件，所述箱体内顶部安装有推进组件，推进组件的底部安装有钻具，箱体内顶部安装有封装盒，封装盒内安装有水平陀螺仪，水平陀螺仪位于箱体内顶部中央位置，所述箱体内四周安装有找平组件。
优选的，所述封装盒内安装有调节组件，调节组件与移动组件、找平组件和推进组件的接线端连接，箱体的顶部安装有发射组件，发射组件上连接有天线，发射组件与调节组件连接，发射组件将天线接收的信号放大并发送给调节组件，调节组件发出的信号经过发射组件的放大后通过天线发给终端，水平陀螺仪用于采集箱体的水平位置信息并发送给调节组件。
优选的，所述移动组件包括滚轮、安装板、定位板和第一电机，所述安装板为“L”型板，安装板开口向下，安装板侧面安装有第一电机，第一电机的输出端安装有滚轮，箱体上安装有定位板和连接板，连接板位于定位板的下方，安装板顶部靠近箱体的一侧与连接板转动连接，安装板上安装有第一限位块，定位板的底部安装有第二限位块，第一限位块与第二限位块之间连接有钢索，第一限位块与第二限位块外侧固定连接有第一弹簧。
优选的，箱体上同侧的两组第一电机的接线端相连。
优选的，所述找平组件包括密封盒、第一推板和支撑杆，所述箱体内底部四周安装有密封盒，第一推板顶部一侧安装有内螺纹套筒，密封盒内顶部转动安装有螺纹杆，螺纹杆上安装有传动齿轮，密封盒内顶部安装有第二电机，第二电机的输出端安装有驱动齿轮，驱动齿轮与传动齿轮传动配合，第一推板远离内螺纹套筒的一侧安装有导向管，密封盒内顶部安装有导向杆，导向杆与导向管滑动配合，箱体的底部设置有通孔，通孔与支撑杆位于同一垂直线上，支撑杆与通孔滑动配合，支撑杆的底部安装有支撑板,箱体内周向安装有若干组配重组件。
优选的，四组第二电机的接线端分别与调节组件单独连接，各组第二电机可单独通电转动。
优选的，所述推进组件包括安装架、第一伸缩杆、第二推板和第二伸缩杆，安装架通过连杆固定安装在箱体内顶部，安装架底部中央固定安装有导向柱，第一伸缩杆的底部连接有第二推板，安装架与箱体的底部之间对称连接有若干组导向柱，第二推板上安装有圆管，圆管与导向柱滑动配合，第一伸缩杆的伸长长度可调，第二推板底部安装有第二伸缩杆，第二伸缩杆伸出长度固定，第二伸缩杆的底部安装有第三推板，第三推板底部安装有钻具。
优选的，所述钻具包括导向套筒、钻杆和钻头，所述导向套筒安装在第三推板底部，导向套筒内顶部安装有第一压力传感器，导向套筒内滑动配合有钻杆，钻杆底部安装有钻头，钻头底部内嵌设置有第二压力传感器，第二压力传感器用于采集压力信号并发送给调节组件，钻杆顶部与第一压力传感器之间设置有第二弹簧。
优选的，所述调节组件包括信号处理模块、信号采集模块、卫星定位模块、调整模块和信号发射模块，信号采集模块用于接收水平陀螺仪、发射组件、第一压力传感器和第二压力传感器发送的信号并发送给信号处理模块，卫星定位模块用于获取箱体的位置信息并发送给信号处理模块，信号处理模块将位置信号通过信号发射模块发送给发射组件，发射组件将信号放大后通过天线发送给终端，天线和发射组件接收到信号后发送给信号采集模块，信号采集模块将指令信号发送给信号处理模块，信号处理模块在编译信号指令后对调整模块进行通断电反馈，调整模块与第一电机、第二电机、第一伸缩杆和第二伸缩杆的接线端连接。
优选的，配重组件包括置物盒和配重片，箱体内顶部安装有若干组置物盒，置物盒内安装有一对限位杆，限位杆上滑动配合有若干组配重片，每组置物盒内配重片个数相同。
与现有技术相比，本发明通过移动组件带动箱体在土石方场地内移动，配合找平组件、推进组件和钻具，可对土石方场地内大量测试点进行连续测量勘探，大大节省了人力并可网格化获取土石方场地内地面地形以及地面硬度分布。
附图说明
图1为本发明一种工程施工用土石方钻挖设备示意图。
图2为本发明一种工程施工用土石方钻挖设备中A区域示意图。
图3为本发明一种工程施工用土石方钻挖设备中调节组件示意图。
图4为本发明一种工程施工用土石方钻挖设备中钻具示意图。
图5为本发明一种工程施工用土石方钻挖设备中箱体底面示意图。
图6为本发明一种工程施工用土石方钻挖设备中B区域示意图。
附图标记：
1-箱体，2-移动组件，21-滚轮，22-安装板，23-定位板，24-第一电机，25-第一弹簧，26-连接板，27-第一限位块,28-第二限位块,29-钢索,3-找平组件，31-密封盒，32-第一推板，33-支撑杆，34-内螺纹套筒，35-螺纹杆，36-第二电机，37-驱动齿轮，38-传动齿轮，39-支撑板，4-配重组件，41-置物盒，42-限位杆，43-配重片，5-推进组件，51-安装架，52-导向柱，53-第一伸缩杆，54-第二推板，55-第二伸缩杆，56-第三推板，6-调节组件，61-信号处理模块，62-信号采集模块，63-卫星定位模块，64-调整模块，65-信号发射模块，7-钻具，71-导向套筒，72-第一压力传感器，73-钻杆，74-钻头，75-第二压力传感器，76-第二弹簧，8-水平陀螺仪，9-发射组件，10-天线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1所示，一种工程施工用土石方钻挖设备，包括箱体1、移动组件2、找平组件3、推进组件5和钻具7，箱体1的两侧安装有移动组件2，箱体1的一侧设置有两组移动组件2，四组移动组件2可保证箱体1相对于地面保持平行以及移动过程中的稳定性，通过移动组件2的驱动可带动箱体1在较大范围内进行移动，所述箱体1内顶部安装有推进组件5，推进组件5的底部安装有钻具7，钻具7在定长推出后可根据地面凹陷的深度来反馈地面硬度，在移动组件2带动箱体1到达预定地点后，推进组件5带动钻具7伸出压紧目标区域地面，对地面土石硬度进行探测，箱体1内顶部安装有封装盒，封装盒内安装有水平陀螺仪8，水平陀螺仪8位于箱体1内顶部中央位置，可对箱体1的整体水平位置以及高度做出反馈，所述箱体1内四周安装有找平组件3，通过水平陀螺仪8反馈箱体1所处的水平位置，调节各个角的找平组件3伸缩对箱体1进行找平，使得箱体1在坑洼地面上与水平面平行，使得推进组件5可推动钻具7垂直插入地面，可获得较为准确的压力数值。
所述封装盒内安装有调节组件6，调节组件6与移动组件2、找平组件3和推进组件5的接线端连接，箱体1的顶部安装有发射组件9，发射组件9上连接有天线10，发射组件9与调节组件6连接，发射组件9将天线10接收的信号放大并发送给调节组件6，调节组件6发出的信号经过发射组件9的放大后通过天线10发给终端，通过调节组件6可确定箱体1在整个土石方场地所处的位置，可有目的的驱动移动组件2来实现对箱体1的位置调整，终端通过计算机模拟在土石方场地选取若干组测试点，调节组件6通过发射组件9和天线10将自身位置反馈给终端，终端通过对比预设测试点位置对调节组件6反馈信息来驱动移动组件2在土石方场地移动到测试点，水平陀螺仪8用于采集箱体1的水平位置信息并发送给调节组件6，调节组件6通过水平陀螺仪8反馈的水平位置信息对找平组件3进行伸缩长度调整，使得箱体1保持水平。
如图1和图6所示，所述移动组件2包括滚轮21、安装板22、定位板23和第一电机24，所述安装板22为“L”型板，安装板22开口向下，安装板22侧面安装有第一电机24，第一电机24的输出端安装有滚轮21，箱体1上安装有定位板23和连接板26，连接板26位于定位板23的下方，安装板22顶部靠近箱体1的一侧与连接板26转动连接，安装板22上安装有第一限位块27，定位板23的底部安装有第二限位块28，第一限位块27与第二限位块28之间连接有钢索29，第一限位块27与第二限位块28外侧固定连接有第一弹簧25，在箱体1保持静止时，第一弹簧25使得安装板22与定位板23之间有相互远离的趋势，在钢索29的牵制下使得定位板23和安装板22之间保持距离稳定，从而使得箱体1保持平稳，在路过坑洼路面时，在惯性力的作用下箱体1下沉使得安装板22绕连接板26转动，在第一弹簧25的弹力作用下使得箱体1晃动减小并快速恢复平稳，箱体1上同侧的两组第一电机24的接线端相连，使得箱体1上两侧的第一电机24可同时转动也可单侧转动，一侧转动另一侧保持静止可实现箱体1向另一侧转向，实现箱体1在土石方场地的灵活移动。
如图4和图5所示，所述钻具7包括导向套筒71、钻杆73和钻头74，所述导向套筒71安装在第三推板56底部，导向套筒71内顶部安装有第一压力传感器72，导向套筒71内滑动配合有钻杆73，钻杆73底部安装有钻头74，钻头74底部内嵌设置有第二压力传感器75，第二压力传感器75用于采集压力信号并发送给调节组件6，在第一伸缩杆53推出时带动导向套筒71和钻杆73整体伸出，钻头74接触地面后通过第二压力传感器75反馈压力信号给调节组件6，钻杆73顶部与第一压力传感器72之间设置有第二弹簧76，钻头74未接触地面时，在第二弹簧76的弹力作用下使得第一压力传感器72与钻杆73之间保持固定距离，距离的大小为第二弹簧76自然伸长的长度，第一压力传感器72上没有钻杆73和第二弹簧76施加的挤压力，在第二伸缩杆55定长伸出后导向套筒71向外定长伸出，钻头74陷入地面可使得钻杆73与第一压力传感器72之间距离缩小，第二弹簧76在第一压力传感器72与钻杆73之间被挤压缩短，钻头74伸入地面越深则第二弹簧76的缩短量越少，从而反应地面硬度越低，可通过预先定点测量与人工测量数值进行对比，建立等值关系从而实现获得线性关系表，通过将第一压力传感器72反馈的压力值代入线性关系表中可实现快速获取地面硬度值。
钻杆73底部内嵌设置有微型电机，微型电机的输出端安装有钻头74，在钻杆73推出的同时可带动钻头74转动，实现对土层钻挖的同时将土层进行抚平，可使测量的结果更加准确，以确保无法继续往下钻挖。
如图1、图2和图5所示，所述找平组件3包括密封盒31、第一推板32和支撑杆33，所述箱体1内底部四周安装有密封盒31，第一推板32顶部一侧安装有内螺纹套筒34，密封盒31内顶部转动安装有螺纹杆35，螺纹杆35上安装有传动齿轮38，密封盒31内顶部安装有第二电机36，第二电机36的输出端安装有驱动齿轮37，驱动齿轮37与传动齿轮38传动配合，第一推板32远离内螺纹套筒34的一侧安装有导向管，密封盒31内顶部安装有导向杆，导向杆与导向管滑动配合，可为第一推板32的升降提供导向，在导向杆与导向管滑动配合提供导向的同时，正反向转动的螺纹杆35与内螺纹套筒34螺纹转动配合可实现带动第一推板32上下移动，箱体1的底部设置有通孔，通孔与支撑杆33位于同一垂直线上，支撑杆33与通孔滑动配合，可防止支撑杆33在伸出时发生偏斜，支撑杆33的底部安装有支撑板39，支撑板39可增大与地面的接触面积，减少因局部压强过大导致陷入地面之下导致箱体1发生偏斜，可能会导致压力测量失准，四组第二电机36的接线端与调节组件6连接，各组第二电机36可单独通电转动，能够对四个角的支撑杆33进行单独控制伸出，可使箱体1快速恢复水平状态。
所述推进组件5包括安装架51、第一伸缩杆53、第二推板54和第二伸缩杆55，安装架51通过连杆固定安装在箱体1内顶部，安装架51底部中央固定安装有导向柱52，第一伸缩杆53的底部连接有第二推板54，安装架51与箱体1的底部之间对称连接有若干组导向柱52，第二推板54上安装有圆管，圆管与导向柱52滑动配合，可为第二推板54的升降提供导向，防止第二推板54以及钻具7发生偏斜，第一伸缩杆53的伸长长度可调，使得第一伸缩杆53可将钻具7推出至接触地面，第二推板54底部安装有第二伸缩杆55，第二伸缩杆55伸出长度固定，可通过预先设置来调节第二伸缩杆55的伸出长度，第二伸缩杆55在设置后每次伸出的长度固定，第二伸缩杆55的底部安装有第三推板56，第三推板56底部安装有钻具7，在第一伸缩杆53推动第二推板54带动钻具7接触地面后，第二伸缩杆55带动钻具7向下定长推出，钻具7在陷入土石方场地面后可对钻具7产生不同大小的反作用力，通过反作用力的大小可体现出目标区域的地面硬度大小，配合水平陀螺仪8对调节组件6反馈的水平位置信息，可在预设的每个目标区域点提供高度以及地面硬度的信息，用数值分析软件可得到立体的三维土石方场地信息，方便后期开采的选择。
如图3所示，所述调节组件6包括信号处理模块61、信号采集模块62、卫星定位模块63、调整模块64和信号发射模块65，信号采集模块62用于接收发射组件9、第一压力传感器72和第二压力传感器75发送的信号并发送给信号处理模块61，在移动到目标区域位置过程中，卫星定位模块63用于获取箱体1的位置信息并发送给信号处理模块61，信号处理模块61将位置信号通过信号发射模块65发送给发射组件9，发射组件9将信号放大后通过天线10发送给终端，可使终端实时掌握箱体1在土石方场地内的位置，通过计算机预设位置对比，终端发送移动指令，天线10和发射组件9接收到信号后发送给信号采集模块62，信号采集模块62将指令信号发送给信号处理模块61，信号处理模块61在编译信号指令后对调整模块64进行通断电反馈，调整模块64与第一电机24、第二电机36、第一伸缩杆53和第二伸缩杆55的接线端连接，信号处理模块61根据指令信号驱动箱体1上两侧的移动组件2单边转动或同时转动，来实现向目标区域移动；在勘探地面硬度过程中，到达目标区域后，水平陀螺仪8将箱体1的水平位置信息以及水平高度发送给信号采集模块62，信号采集模块62将信号发送信号处理模块61，信号处理模块61在对比分析水平位置信号后通过调整模块64对箱体1内各组第二电机36进行通电来调节支撑杆33的伸出长度，使得箱体1与水平面平行，信号处理模块61发送通电信号给调整模块64，调整模块64对第一伸缩杆53进行通电，带动导向套筒71和钻杆73整体往外推出，在钻头74和第二压力传感器75接触地面后，第二压力传感器75将压力信号发送给信号采集模块62，信号采集模块62将信号发送给信号处理模块61，在达到预设压力值后调整模块64对第一伸缩杆53断电并对第二伸缩杆55通电，第二伸缩杆55定长推出钻具7后，第一压力传感器72将压力信号反馈给信号采集模块62，信号采集模块62将压力信号发送给信号处理模块61，信号处理模块61通过信号发射模块65将目标区域的水平高度信息和压力值发送给发射组件9，发射组件9将信号信息放大后通过天线10发送给终端，从而使终端获取目标区域的水平高度以及地面硬度值，箱体1内周向安装有若干组配重组件4，配重组件4可保证钻具7在伸出的同时箱体1不会离开地面。
如图1所示，配重组件4包括置物盒41和配重片43，箱体1内顶部安装有若干组置物盒41，置物盒41内安装有一对限位杆42，限位杆42上滑动配合有若干组配重片43，每组置物盒41内配重片43个数相同，可保证箱体1在运行过程中保持平稳。
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，凡在本发明型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种工程施工用土石方钻挖设备，其特征在于，包括钻具、移动组件、找平组件、推进组件和箱体,箱体的两侧安装有移动组件，箱体的一侧设置有两组移动组件，所述箱体内顶部安装有推进组件，推进组件的底部安装有钻具，钻具在推进组件的驱动下钻入地面，所述箱体内四周安装有找平组件，找平组件用于实现钻具与地面保持垂直；
所述钻具包括导向套筒、钻杆和钻头，所述导向套筒安装在第三推板底部，导向套筒内顶部安装有第一压力传感器，导向套筒内滑动配合有钻杆，钻杆底部安装有钻头，钻头底部内嵌设置有第二压力传感器，第二压力传感器用于采集压力信号并发送给调节组件，钻杆顶部与第一压力传感器之间设置有第二弹簧，钻头未接触地面时，在第二弹簧的弹力作用下使得第一压力传感器与钻杆之间保持固定距离，距离的大小为第二弹簧自然伸长的长度，第一压力传感器上没有钻杆和第二弹簧施加的挤压力，在第二伸缩杆定长伸出后导向套筒向外定长伸出，钻头陷入地面使得钻杆与第一压力传感器之间距离缩小，第二弹簧在第一压力传感器与钻杆之间被挤压缩短，钻头伸入地面越深则第二弹簧的缩短量越少，从而反应地面硬度越低，通过预先定点测量与人工测量数值进行对比，建立等值关系从而实现获得线性关系表，通过将第一压力传感器反馈的压力值代入线性关系表中实现快速获取地面硬度值；
所述推进组件包括安装架、第一伸缩杆、第二推板和第二伸缩杆，安装架通过连杆固定安装在箱体内顶部，安装架底部中央固定安装有导向柱，第一伸缩杆的底部连接有第二推板，安装架与箱体的底部之间对称连接有若干组导向柱，第二推板上安装有圆管，圆管与导向柱滑动配合，第一伸缩杆的伸长长度可调，第二推板底部安装有第二伸缩杆，第二伸缩杆伸出长度固定，第二伸缩杆的底部安装有第三推板，第三推板底部安装有钻具。
2.根据权利要求1所述的工程施工用土石方钻挖设备，其特征在于，箱体的顶部安装有发射组件，发射组件上连接有天线。
3.根据权利要求2所述的工程施工用土石方钻挖设备，其特征在于，所述移动组件包括滚轮、安装板、定位板和第一电机，所述安装板为“L”型板，安装板开口向下，安装板侧面安装有第一电机，第一电机的输出端安装有滚轮，箱体上安装有定位板和连接板，连接板位于定位板的下方，安装板顶部靠近箱体的一侧与连接板转动连接，安装板上安装有第一限位块，定位板的底部安装有第二限位块，第一限位块与第二限位块之间连接有钢索，第一限位块与第二限位块外侧固定连接有第一弹簧。
4.根据权利要求3所述的工程施工用土石方钻挖设备，其特征在于，箱体上同侧的两组第一电机的接线端相连。
5.根据权利要求1所述的工程施工用土石方钻挖设备，其特征在于，钻杆底部内嵌设置有微型电机，微型电机的输出端安装有钻头。
6.根据权利要求5所述的工程施工用土石方钻挖设备，其特征在于，所述找平组件包括密封盒、第一推板和支撑杆，所述箱体内底部四周安装有密封盒，第一推板顶部一侧安装有内螺纹套筒，密封盒内顶部转动安装有螺纹杆，螺纹杆上安装有传动齿轮，密封盒内顶部安装有第二电机，第二电机的输出端安装有驱动齿轮，驱动齿轮与传动齿轮传动配合，第一推板远离内螺纹套筒的一侧安装有导向管，密封盒内顶部安装有导向杆，导向杆与导向管滑动配合，箱体的底部设置有通孔，通孔与支撑杆位于同一垂直线上，支撑杆与通孔滑动配合，支撑杆的底部安装有支撑板,箱体内周向环绕设置有若干组配重组件。
7.根据权利要求6所述的工程施工用土石方钻挖设备，其特征在于，四组第二电机的接线端分别与调节组件单独连接，各组第二电机单独通电转动。
8.根据权利要求7所述的工程施工用土石方钻挖设备，其特征在于，配重组件包括置物盒和配重片，箱体内顶部安装有若干组置物盒，置物盒内安装有一对限位杆，限位杆上滑动配合有若干组配重片，每组置物盒内配重片个数相同。
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