两轴向旋切式冻土连续开挖装置的制作方法

本发明涉及冻土挖掘设备领域，尤其涉及两轴向旋切式冻土连续开挖装置。

背景技术：

1、战争实践表明，构筑露天工事、掩盖工事等野战工事能有效减轻敌方武器的破坏作用，减少人员和装备的损失，提高部队战场生存能力。开挖平底坑作为构筑野战工事的重要组成部分，其作业效率直接影响到野战工事构筑的响应速度和防御体系形成的时效性。在常温条件下，通常采用挖掘机或含有挖掘作业装置工程车实施平底坑开挖任务，平底坑的开挖速度与挖掘作业装置的挖掘能力直接相关。但在我国东北、西部地区，冬季冻土期间长，一般有4-5个月，在山地高原高海拔地区还存在永冻层，冻土的强度比非冻土高10-20倍，且冻土力学特性非常复杂，挖掘机等常规军用工程机械无法在冻土条件下实施平底坑开挖作业任务，导致部队在冻土地区实施野战工事构筑任务十分困难，现有的开凿隧道用的盾构机，设备体积大，成本高、施工程序复杂、重复利用率低、需要其他机械设备辅助，也无法满足快速、机动的多样化冻土挖掘任务的需求，因此急需一种能够在冻土条件下高效实施冻土开挖的机械装备，为特殊时间段内在特定区域快速实施野战防护体系构建提供有效手段。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种两轴向旋切式冻土连续开挖装置。

2、本发明的目的创新点在于：采用旋转框，侧壁底部均布设刀具、旋转铣削、旋转排土与旋转抛土一体化协同作业方式，可进行轴向、侧向稳定高效开挖冻土作业，以及变向抛土作业，实现冻土条件下多层次小切削量连续高效开挖任务。

3、为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

4、两轴向旋切式冻土连续开挖装置，包括集土装置、旋转挖土装置、螺旋排土装置、抛土装置及方向调节装置；所述集土装置包括圆柱形集土框，所述集土框底部开口，顶部设置中心开口的圆环形固定板；所述集土框侧壁为等间距纵横筋条组成的网格状；所述固定板中心开口处转动连接抛土装置；所述集土框内设置截面为半圆弧形的推土挡板，所述推土挡板顶部与固定板底面连接、外侧壁与集土框内壁连接；

5、所述旋转挖土装置包括套设在集土框外侧且与集土框同轴的旋转框；所述旋转框顶部开口，底部为等间距径向筋条与周向筋条组成的网格状，侧壁为等间距纵横加强筋条组成的网格状；所述旋转框底部与集土框底部之间由回转支承连接形成可旋转结构；所述旋转框侧壁设置侧面刀具组，所述旋转框底面设置底面刀具组；所述螺旋排土装置设置于旋转框中心，底部与旋转框底部中心连接，顶部穿过抛土装置后与设置在抛土装置上方的驱动马达连接，所述推土挡板位于螺旋排土装置的外侧。

6、进一步地，所述抛土装置包括抛土筒及抛土叶片，所述抛土筒包括与固定板中心开口处旋转连接的圆筒部以及与圆筒部连通的设置在圆筒部侧壁四分之一弧面开口的直筒部；所述直筒部的自由端设置出土口，所述圆筒部顶部还设置封板；所述抛土叶片套设于螺旋排土装置顶部、且位于圆筒部内，所述螺旋排土装置与封板之间设置滚动轴承。

7、进一步地，所述方向调节单元包括设置在固定板顶面的铰接支架及对称设置在铰接支架两侧的油缸连接支架；所述油缸连接支架与控制油缸连接。

8、进一步地，所述侧面刀具组包括设置在旋转框侧壁的侧面刀头及设置在旋转框侧面底部的侧面修正刀头；所述侧面刀头以人字形方式对称排布在旋转框侧壁的纵向加强筋条上，且相邻侧面刀头的刀刃在纵向上有重叠；所述侧面修正刀头沿旋转框底部周向均匀排布；所述侧面刀头及侧面修正刀头的刀刃均朝外。

9、进一步地，所述底面刀具组包括设置在旋转框底部中心的中心刀头、设置在径向筋条上的底面刀头及均匀设置在旋转框底部外周圈的底面修正刀头，相邻径向筋条上的底面刀头错位设置；所述中心刀头与底面刀头刀刃朝下，所述底面修正刀头的刀刃朝斜上方及正下方。

10、进一步地，所述侧面刀具组的刀刃在轴向分布形成的长度连续且大于旋转框的高度。

11、进一步地，所述底面刀具组的刀刃在径向分布形成的长度连续且大于旋转框的直径。

12、本发明的有益效果是：

13、采用旋转框，侧壁底部均布设刀具、旋转铣削、旋转排土与旋转抛土一体化协同作业方式，可进行轴向、侧向稳定高效开挖冻土作业，以及变向抛土作业，实现冻土条件下多层次小切削量连续高效开挖任务。

14、本装置与盾构机的区别在于：一是不仅能够实现深洞一次成型连续挖掘，还能实现斜坡、平底坑、壕沟和集水井等一次成型连续挖掘，作业功能多，且作业过程中不需要其他机械设备与之配合使用，能够独立高效地完成多样化工程作业任务；二是结构简单、重量轻、成本低，便于远距离机动运输和维护保养，经济性好；三是采用了“切削-排土-抛土”一体化协同作业方式，抛土方向可调，作业效果更好；四是本装置体积小、不需要现场组装、使用灵活、可重复使用。

技术特征：

1.两轴向旋切式冻土连续开挖装置，其特征在于：包括集土装置(10)、旋转挖土装置(20)、螺旋排土装置(30)、抛土装置(40)及方向调节装置(50)；

2.根据权利要求1所述的两轴向旋切式冻土连续开挖装置，其特征在于：所述抛土装置(40)包括抛土筒(41)及抛土叶片(42)，所述抛土筒(41)包括与固定板(12)中心开口处旋转连接的圆筒部(41.1)以及与圆筒部(41.1)连通的设置在圆筒部(41.1)侧壁四分之一弧面开口的直筒部(41.2)；所述直筒部(41.2)的自由端设置出土口(41.3)，所述圆筒部(41.1)顶部还设置封板(41.4)；所述抛土叶片(42)套设于螺旋排土装置(30)顶部、且位于圆筒部(41.1)内，所述螺旋排土装置(30)与封板(41.4)之间设置滚动轴承(71)。

3.根据权利要求1所述的两轴向旋切式冻土连续开挖装置，其特征在于：所述方向调节单元(50)包括设置在固定板(12)顶面的铰接支架(51)及对称设置在铰接支架(51)两侧的油缸连接支架(52)；所述油缸连接支架(52)与控制油缸连接(53)。

4.根据权利要求1所述的两轴向旋切式冻土连续开挖装置，其特征在于：所述侧面刀具组(22)包括设置在旋转框(21)侧壁的侧面刀头(22.1)及设置在旋转框(21)侧面底部的侧面修正刀头(22.2)；所述侧面刀头(22.1)以人字形方式对称排布在旋转框(21)侧壁的纵向加强筋条上，且相邻侧面刀头(22.1)的刀刃在纵向上有重叠；所述侧面修正刀头(22.2)沿旋转框(21)底部周向均匀排布；所述侧面刀头(22.1)及侧面修正刀头(22.2)的刀刃均朝外。

5.根据权利要求1所述的两轴向旋切式冻土连续开挖装置，其特征在于：所述底面刀具组(23)包括设置在旋转框(21)底部中心的中心刀头(23.1)、设置在径向筋条上的底面刀头(23.2)及均匀设置在旋转框(21)底部外周圈的底面修正刀头(23.3)，相邻径向筋条上的底面刀头(23.2)错位设置；所述中心刀头(23.1)与底面刀头(23.2)刀刃朝下，所述底面修正刀头(23.3)的刀刃朝斜上方及正下方。

6.根据权利要求4所述的两轴向旋切式冻土连续开挖装置，其特征在于：所述侧面刀具组(22)的刀刃在轴向分布形成的长度连续且大于旋转框(21)的高度。

7.根据权利要求5所述的两轴向旋切式冻土连续开挖装置，其特征在于：所述底面刀具组(23)的刀刃在径向分布形成的长度连续且大于旋转框(21)的直径。

技术总结
本发明公开了两轴向旋切式冻土连续开挖装置，包括集土装置、旋转挖土装置、螺旋排土装置、抛土装置及方向调节装置；所述集土装置包括圆柱形集土框，所述集土框底部开口，顶部设置中心开口的圆环形固定板；所述固定板中心开口处转动连接抛土装置；所述旋转挖土装置包括套设在集土框外侧且与集土框同轴的旋转框；所述旋转框底部与集土框底部之间由回转支承连接形成可旋转结构；所述旋转框侧壁设置侧面刀具组，所述旋转框底面设置底面刀具组；所述旋转框中心设置螺旋排土装置，本装置采用旋转框，侧壁底部均布设刀具、旋转铣削、旋转排土与旋转抛土一体化协同作业方式，可进行轴向、侧向稳定高效开挖冻土作业，以及变向抛土作业，实现冻土条件下多层次小切削量连续高效开挖任务。

技术研发人员：陈高杰,韩军,熊为水,顾俊,邵立福,孙彦青,朱仁贵,刘津,朱会杰,戴辞海
受保护的技术使用者：中国人民解放军63983部队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13