CN113914881A - 一种用于顶管工程的掘进机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于顶管工程的掘进机，包括底板，底板的顶部固定连接有壳体，其底部安装有一对带轮，带轮之间传动连接有履带，底板的底部两侧均设置有定位机构，壳体的一侧外壁固定连接有罩体，罩体内安装有电机，电机的输出轴末端贯穿罩体并固定连接有安装块，安装块上固定连接有安装杆，安装杆的末端固定连接有掘进头，掘进头的上方设置有清洗机构，其下方设置有刮刷机构，壳体的顶部设置有保护机构。本发明具有结构新颖，操作方便，定位效果好，稳定性高，在进行顶管工程时不易发生打滑和位移，便于对掘进头表面的泥土进行清理，并且坑道内部出现坍塌时，可对掘进机的顶部进行保护等特点。
Description
技术领域
本发明涉及顶管工程技术领域，具体为一种用于顶管工程的掘进机。
背景技术
顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。
顶管工程中需要用到顶进设备，而掘进机是其中最主要的设备之一。目前市面上的掘进机由于结构设计的原因，在进行顶管工程时，掘进机容易发生打滑和位移，从而影响顶管工程的稳定性，并且在长时间工作后，掘进头的表面往往会粘附有大量的泥土，难以进行清理，从而影响后续的使用，此外，现有的掘进机顶部缺少保护措施，当坑道内部出现坍塌时，掘进机的顶部容易因外力冲击而损坏。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的掘进机容易发生打滑和位移，长时间工作后，掘进头的表面会粘附大量的泥土，难以进行清洗，并且掘进机顶部缺少保护措施等缺陷，提供一种用于顶管工程的掘进机。所述一种用于顶管工程的掘进机具有结构新颖，操作方便，定位效果好，稳定性高，在进行顶管工程时不易发生打滑和位移，便于对掘进头表面的泥土进行清理，并且坑道内部出现坍塌时，可对掘进机的顶部进行保护等特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于顶管工程的掘进机，包括底板，所述底板的顶部固定连接有壳体，其底部安装有一对带轮，所述带轮之间传动连接有履带，所述底板的底部两侧均设置有定位机构，所述壳体的一侧外壁固定连接有罩体，所述罩体内安装有电机，所述电机的输出轴末端贯穿罩体并固定连接有安装块，所述安装块上固定连接有安装杆，所述安装杆的末端固定连接有掘进头，所述掘进头的上方设置有清洗机构，其下方设置有刮刷机构，所述壳体的顶部设置有保护机构。
优选的，所述定位机构包括液压缸，所述液压缸的输出轴底端固定连接有压板，所述压板的底部固定连接有若干根定位杆，所述定位杆呈等距设置，其底端为尖刺状，且所述定位杆的杆身均匀设置有若干个三角形倒刺。
优选的，所述清洗机构包括储水箱，所述储水箱安装在底板上，并位于壳体内，其一侧固定连接有进水管，所述进水管的另一端管口贯穿壳体的侧壁并延伸至壳体外，所述储水箱的一侧设置有抽水泵，所述抽水泵安装在底板上，且所述抽水泵上分别安装有抽水管和导水管，所述抽水管的另一端管口贯穿储水箱的侧壁并延伸至储水箱内，所述导水管的另一端贯穿壳体的侧壁并延伸至壳体外，其末端管口安装有喷头，所述喷头延伸至掘进头的上方，其表面为弧形，且所述喷头的弧形端面上均匀设置有若干个喷嘴。
优选的，所述导水管的管身分别套设有第一限位管和第二限位管，所述第一限位管和第二限位管分别位于壳体的内部和外部，所述第一限位管和壳体的内壁之间固定连接有连接杆，所述第二限位管的底部固定连接有支撑架，所述支撑架为L形，其另一端固定连接在壳体的外壁。
优选的，所述刮刷机构包括固定板，所述固定板固定连接在壳体的一侧，并位于掘进头的正下方，且所述固定板上安装有气缸，所述气缸的输出轴顶端固定连接有刮板，所述刮板为弧形，其弧形内壁表面设置有一层毛刷。
优选的，所述保护机构包括缓冲盖和固定架，所述缓冲盖位于壳体的上方，其顶部为弧形，且所述缓冲盖的底部两侧均固定连接有若干根缓冲杆，所述壳体的顶部两侧均固定连接有若干个缓冲筒，所述缓冲筒的数量与缓冲杆相同，且所述缓冲筒与对应的缓冲杆中心位于同一条直线上，所述缓冲杆的底端分别贯穿对应的缓冲筒顶部并固定连接有滑块，所述滑块位于缓冲筒内，其底部固定连接有弹簧，所述弹簧的底端固定连接在壳体上，所述缓冲筒的两侧侧壁均开设有与滑块相配合的滑槽，所述滑块的两端均穿过滑槽并延伸至缓冲筒外，所述固定架固定连接在壳体的顶部内壁，其内部设置有活动板，所述活动板与固定架的底部内壁之间设置有缓冲垫，其顶部固定连接有若干根活动杆，所述活动杆的顶端贯穿壳体的顶部并固定连接有凸块，所述凸块位于缓冲盖与壳体之间。
优选的，所述活动杆呈等距设置，每个所述凸块的顶部表面均设置有一层垫片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、结构新颖，操作方便，本发明通过掘进头可进行顶管工程，并且通过定位机构中各个构件之间的相互配合可有效提高该掘进机的稳定性，以便防止其在进行顶管工程时发生打滑和位移；
2、便于清理，本发明通过清洗机构中各个构件之间的相互配合可在该掘进机长时间使用后对掘进头进行清洗，以便将掘进头表面粘附的泥土冲洗干净；
3、清理效果好，本发明并通过刮刷机构中各个构件之间的相互配合可在冲洗过程中对掘进头表面粘附的泥土进行刮刷处理，以便提高清理效果，从而有效避免泥土残留在掘进头的表面而影响其后续使用效果；
4、防护性能强，本发明通过保护机构中各个构件之间的相互配合可在坑道因意外发生坍塌时可起到缓冲的作用，并有效防止缓冲盖因外力冲击而发生弯曲变形，从而可对壳体的顶部进行保护，以避免该掘进机损坏。
附图说明
图1为本发明的外部结构立体图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为掘进头的结构示意图；
图4为本发明中定位机构的侧视图；
图5为本发明中清洗机构的结构示意图；
图6为本发明中刮刷机构的侧视图；
图7为本发明中保护机构的结构示意图；
图8为图7中的A处放大图。
图中标号：1、底板；2、壳体；3、带轮；4、履带；5、罩体；6、电机；7、安装块；8、安装杆；9、掘进头；10、液压缸；11、压板；12、定位杆；13、储水箱；14、进水管；15、抽水泵；16、抽水管；17、导水管；18、喷头；19、喷嘴；20、第一限位管；21、第二限位管；22、连接杆；23、支撑架；24、固定板；25、气缸；26、刮板；27、毛刷；28、缓冲盖；29、固定架；30、缓冲杆；31、缓冲筒；32、滑块；33、弹簧；34、滑槽；35、活动板；36、缓冲垫；37、活动杆；38、凸块；39、垫片。
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做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。
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种用于顶管工程的掘进机，包括底板1，底板1的顶部固定连接有壳体2，其底部安装有一对带轮3，带轮3之间传动连接有履带4，通过该掘进机上集成的驱动系统可驱动带轮3连同履带4一起旋转，从而可通过履带4带动该掘进机进行移动，底板1的底部两侧均设置有定位机构，壳体2的一侧外壁固定连接有罩体5，罩体5内安装有电机6，电机6的输出轴末端贯穿罩体5并固定连接有安装块7，安装块7上固定连接有安装杆8，安装杆8的末端固定连接有掘进头9，通过驱动电机6可带动安装块7和安装杆8连同掘进头9一起旋转，以便通过掘进头9转动时所产生的顶力克服管道与周围土壤的摩擦力，从而将管道按设计的坡度顶入土中，掘进头9的上方设置有清洗机构，其下方设置有刮刷机构，壳体2的顶部设置有保护机构；
定位机构包括液压缸10，液压缸10的输出轴底端固定连接有压板11，压板11的底部固定连接有若干根定位杆12，通过驱动液压缸10可带动压板11连同定位杆12一起向下运动，直至将各个定位杆12插入至地面，定位杆12呈等距设置，其底端为尖刺状，且定位杆12的杆身均匀设置有若干个三角形倒刺，通过倒刺可增大定位杆12与地面之间的抓地力，从而有效提高了该掘进机的稳定性，以便防止其在进行顶管工程时发生打滑和位移；
清洗机构包括储水箱13，储水箱13安装在底板1上，并位于壳体2内，其一侧固定连接有进水管14，进水管14的另一端管口贯穿壳体2的侧壁并延伸至壳体2外，通过进水管14可将清水注入至储水箱13中，储水箱13的一侧设置有抽水泵15，抽水泵15安装在底板1上，且抽水泵15上分别安装有抽水管16和导水管17，抽水管16的另一端管口贯穿储水箱13的侧壁并延伸至储水箱13内，导水管17的另一端贯穿壳体2的侧壁并延伸至壳体2外，其末端管口安装有喷头18，通过驱动抽水泵15可将储水箱13中的清水吸入抽水管16，并通过导水管17导入至喷头18，喷头18延伸至掘进头9的上方，其表面为弧形，且喷头18的弧形端面上均匀设置有若干个喷嘴19，通过喷嘴19可将清水喷洒至掘进头9的表面，从而可对掘进头9进行清洗，以便将掘进头9表面粘附的泥土冲洗干净，导水管17的管身分别套设有第一限位管20和第二限位管21，第一限位管20和第二限位管21分别位于壳体2的内部和外部，第一限位管20和壳体2的内壁之间固定连接有连接杆22，第二限位管21的底部固定连接有支撑架23，支撑架23为L形，其另一端固定连接在壳体2的外壁，通过第一限位管20和第二限位管21可对导水管17进行限位，以便提高导水管17的稳定性，从而防止其在导水过程中发生晃动而影响喷头18的清洗效果；
刮刷机构包括固定板24，固定板24固定连接在壳体2的一侧，并位于掘进头9的正下方，且固定板24上安装有气缸25，气缸25的输出轴顶端固定连接有刮板26，通过驱动气缸25可带动刮板26上下运动，刮板26为弧形，其弧形内壁表面设置有一层毛刷27，刮板26可贴合在掘进头9的表面，此时通过毛刷27可对掘进头9表面粘附的泥土进行刮刷处理，以便提高清理效果，从而有效避免泥土残留在掘进头9的表面而影响其后续使用效果；
保护机构包括缓冲盖28和固定架29，缓冲盖28位于壳体2的上方，其顶部为弧形，当坑道发生坍塌时，通过缓冲盖28可分解部分受力，缓冲盖28的底部两侧均固定连接有若干根缓冲杆30，壳体2的顶部两侧均固定连接有若干个缓冲筒31，缓冲筒31的数量与缓冲杆30相同，且缓冲筒31与对应的缓冲杆30中心位于同一条直线上，缓冲杆30的底端分别贯穿对应的缓冲筒31顶部并固定连接有滑块32，滑块32位于缓冲筒31内，其底部固定连接有弹簧33，弹簧33的底端固定连接在壳体2上，缓冲筒31的两侧侧壁均开设有与滑块32相配合的滑槽34，滑块32的两端均穿过滑槽34并延伸至缓冲筒31外，当缓冲盖28受到外力冲击时会带动缓冲杆30连同滑块32一起沿着滑槽34向下运动并压缩弹簧33，此时通过弹簧33的弹性复位作用可对缓冲盖28进行缓冲，以避免缓冲盖28的底部与壳体2的顶部之间发生接触而产生碰撞，固定架29固定连接在壳体2的顶部内壁，其内部设置有活动板35，活动板35与固定架29的底部内壁之间设置有缓冲垫36，缓冲垫36为海绵材质，具有弹性，当受到挤压时会发生弹性变形，活动板35的顶部固定连接有若干根活动杆37，活动杆37呈等距设置，其顶端贯穿壳体2的顶部并固定连接有凸块38，当缓冲盖28向下运动并与凸块38相接触时，凸块38会带动活动杆37连同活动板35一起向下运动，此时通过缓冲垫36可起到缓冲的作用，以便通过活动杆37顶部的凸块38对缓冲盖28进行支撑，从而有效防止缓冲盖28因外力冲击而发生弯曲变形，凸块38位于缓冲盖28与壳体2之间，每个凸块38的顶部表面均设置有一层垫片39，垫片39为橡胶材质，具有弹性，可起到缓冲的效果，从而避免凸块38的表面与缓冲盖28的底部直接接触而产生磨损。
其中，对于电机6来说，开关磁阻电机的控制技术还未成熟，低速时噪声和振动明显，效率也较低，感应电机转子上则有二次侧铜耗，发热严重，效率偏低，体积大，电励磁同步电机系统体积大，电刷滑环需要维护且存在可靠性隐患，因此本发明中的电机6选用直流电机。
工作原理：本发明在使用时，首先将该掘进机中的电器元件均通过导线外接控制开关和电源，然后通过该掘进机上集成的驱动系统驱动带轮3连同履带4一起旋转，以便通过履带4带动该掘进机进行移动，当到达指定位置后，驱动液压缸10使其带动压板11连同定位杆12一起向下运动，直至将各个定位杆12插入至地面，接着驱动电机6使其带动安装块7和安装杆8连同掘进头9一起旋转，以便通过掘进头9转动时所产生的顶力克服管道与周围土壤的摩擦力，从而将管道按设计的坡度顶入土中，继而完成顶管工程，当坑道内部因意外而发生坍塌时，通过缓冲盖28可首先分解部分受力，并带动缓冲杆30连同滑块32一起沿着滑槽34向下运动并压缩弹簧33，此时通过弹簧33的弹性复位作用可对缓冲盖28进行缓冲，以避免缓冲盖28的底部与壳体2的顶部之间发生接触而产生碰撞，与此同时，通过缓冲垫36可起到缓冲的作用，以便通过活动杆37顶部的凸块38对缓冲盖28进行支撑，从而有效防止缓冲盖28因外力冲击而发生弯曲变形，继而可对壳体2的顶部进行保护，以避免该掘进机损坏，当该掘进机长时间使用后，驱动抽水泵15将储水箱13中的清水吸入抽水管16，并通过导水管17导入至喷头18，此时通过喷嘴19可将清水喷洒至掘进头9的表面，从而可对掘进头9进行清洗，以便将掘进头9表面粘附的泥土冲洗干净，冲洗过程中，可驱动气缸25使其带动刮板26向着掘进头9的方向移动，直至刮板26内壁表面的毛刷27与掘进头9的表面相接触，此时通过毛刷27可对掘进头9表面粘附的泥土进行刮刷处理，以便提高清理效果，从而有效避免泥土残留在掘进头9的表面而影响其后续使用效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种用于顶管工程的掘进机，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)的顶部固定连接有壳体(2)，其底部安装有一对带轮(3)，所述带轮(3)之间传动连接有履带(4)，所述底板(1)的底部两侧均设置有定位机构，所述壳体(2)的一侧外壁固定连接有罩体(5)，所述罩体(5)内安装有电机(6)，所述电机(6)的输出轴末端贯穿罩体(5)并固定连接有安装块(7)，所述安装块(7)上固定连接有安装杆(8)，所述安装杆(8)的末端固定连接有掘进头(9)，所述掘进头(9)的上方设置有清洗机构，其下方设置有刮刷机构，所述壳体(2)的顶部设置有保护机构。
2.根据权利要求1所述的一种用于顶管工程的掘进机，其特征在于：所述定位机构包括液压缸(10)，所述液压缸(10)的输出轴底端固定连接有压板(11)，所述压板(11)的底部固定连接有若干根定位杆(12)，所述定位杆(12)呈等距设置，其底端为尖刺状，且所述定位杆(12)的杆身均匀设置有若干个三角形倒刺。
3.根据权利要求1所述的一种用于顶管工程的掘进机，其特征在于：所述清洗机构包括储水箱(13)，所述储水箱(13)安装在底板(1)上，并位于壳体(2)内，其一侧固定连接有进水管(14)，所述进水管(14)的另一端管口贯穿壳体(2)的侧壁并延伸至壳体(2)外，所述储水箱(13)的一侧设置有抽水泵(15)，所述抽水泵(15)安装在底板(1)上，且所述抽水泵(15)上分别安装有抽水管(16)和导水管(17)，所述抽水管(16)的另一端管口贯穿储水箱(13)的侧壁并延伸至储水箱(13)内，所述导水管(17)的另一端贯穿壳体(2)的侧壁并延伸至壳体(2)外，其末端管口安装有喷头(18)，所述喷头(18)延伸至掘进头(9)的上方，其表面为弧形，且所述喷头(18)的弧形端面上均匀设置有若干个喷嘴(19)。
4.根据权利要求3所述的一种用于顶管工程的掘进机，其特征在于：所述导水管(17)的管身分别套设有第一限位管(20)和第二限位管(21)，所述第一限位管(20)和第二限位管(21)分别位于壳体(2)的内部和外部，所述第一限位管(20)和壳体(2)的内壁之间固定连接有连接杆(22)，所述第二限位管(21)的底部固定连接有支撑架(23)，所述支撑架(23)为L形，其另一端固定连接在壳体(2)的外壁。
5.根据权利要求1所述的一种用于顶管工程的掘进机，其特征在于：所述刮刷机构包括固定板(24)，所述固定板(24)固定连接在壳体(2)的一侧，并位于掘进头(9)的正下方，且所述固定板(24)上安装有气缸(25)，所述气缸(25)的输出轴顶端固定连接有刮板(26)，所述刮板(26)为弧形，其弧形内壁表面设置有一层毛刷(27)。
6.根据权利要求1所述的一种用于顶管工程的掘进机，其特征在于：所述保护机构包括缓冲盖(28)和固定架(29)，所述缓冲盖(28)位于壳体(2)的上方，其顶部为弧形，且所述缓冲盖(28)的底部两侧均固定连接有若干根缓冲杆(30)，所述壳体(2)的顶部两侧均固定连接有若干个缓冲筒(31)，所述缓冲筒(31)的数量与缓冲杆(30)相同，且所述缓冲筒(31)与对应的缓冲杆(30)中心位于同一条直线上，所述缓冲杆(30)的底端分别贯穿对应的缓冲筒(31)顶部并固定连接有滑块(32)，所述滑块(32)位于缓冲筒(31)内，其底部固定连接有弹簧(33)，所述弹簧(33)的底端固定连接在壳体(2)上，所述缓冲筒(31)的两侧侧壁均开设有与滑块(32)相配合的滑槽(34)，所述滑块(32)的两端均穿过滑槽(34)并延伸至缓冲筒(31)外，所述固定架(29)固定连接在壳体(2)的顶部内壁，其内部设置有活动板(35)，所述活动板(35)与固定架(29)的底部内壁之间设置有缓冲垫(36)，其顶部固定连接有若干根活动杆(37)，所述活动杆(37)的顶端贯穿壳体(2)的顶部并固定连接有凸块(38)，所述凸块(38)位于缓冲盖(28)与壳体(2)之间。
7.根据权利要求6所述的一种用于顶管工程的掘进机，其特征在于：所述活动杆(37)呈等距设置，每个所述凸块(38)的顶部表面均设置有一层垫片(39)。
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| CN116856941B (zh) * | 2023-08-31 | 2023-11-21 | 中铁九局集团第四工程有限公司 | 一种小直径管幕顶管施工方法 |
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