铣削震荡冲砸式工程开槽机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铣削震荡冲砸式工程开槽机，属于开槽设备技术领域。
【背景技术】
[0002]据发明人了解，在水利、交通、建筑等工程领域，需要在不同地质条件下修建各种地下连续的墙体。在实际施工过程中，若要在含有砾石、孤石、飘石的地层以及较坚硬岩层上开深槽修建各种地下连续的墙体，则是很棘手且有待解决的问题。采用发明人已经研发出的开槽机即能高效率、低成本地完成开槽作业，效果良好。
[0003]发明人于2011年9月14日申请的中国发明专利(申请号201110273179.4，授权公告号CN102409972B)公开了一种多钻头回旋冲砸工程开槽机，利用多钻头及冲砸锤，同时进行钻削、冲击和夯砸；利用辅助钻头扩大冲击钻削面积，并钻削掉主钻头之间的月牙，使剩下部分相互独立易于破碎；利用刀排将成槽投影平面上剩余的岩土破碎。实际使用时，可根据地层岩土的力学性质，调整开槽机工作状态，对软质地层以切削为主，硬质地层以冲击为主，特硬地层以夯砸为主，高效地在复杂地层上直接完成开槽。发明人在实践研宄中发现，上述开槽机中从地面延伸至槽底的行程钻杆为刚性双钻杆，在不均匀的地层掘进时易导致两刚性钻杆受力不均，进而发生折断、埋钻等事故，这就需要取消行程钻杆以避免此问题的发生。同时，上述开槽机采用多钻头结构，不仅需要多个钻头以及相应的密封结构，还需要用以传动多钻头的分动箱，同时多个钻头密封的摩阻力也增大了其功率消耗。
[0004]此外，在发明人之前还申请过的相关专利中(如专利号CN99230153.X授权公告号CN2404804Y的中国实用新型专利、专利号CN00112009.3授权公告号CN1094554C的中国发明专利、专利号CN200710025498.7授权公告号CN101100865B的中国发明专利)，采用了换向装置与铣削轴相配合的结构，但是发明人在之后的实践应用中发现，由于减速机构或行程钻杆体积较大，需要使用较大体积的换向装置，不仅行程钻杆的接拆工序较为耗时费工，同时使得整个开槽机无法开凿厚度较小的窄槽，限制了开槽机的应用范围。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术存在的问题，提供一种铣削震荡冲砸式工程开槽机，采用悬挂式框架以取消行程钻杆，以铣削轴代替多钻头结构，同时取消换向装置或减小换向装置体积以减小开槽机掘进装置的体积，使其能在各种岩土地层中开凿出窄槽深槽。
[0006]为实现上述发明目的，发明人进行了深入地实践研宄并发现，虽然采用悬挂式框架可取消行程钻杆、采用铣削轴可代替多钻头结构，但是铣削轴掘进时会因岩土反作用力带动整个框架偏离垂直方向，无法保证开槽的垂直度。有基于此，发明人做出了进一步地深入实践研宄，并得出了如下技术方案:
[0007]一种铣削震荡冲砸式工程开槽机，包括带有卷扬设备和动力系统的行走装置，以及监控装置；所述卷扬设备牵引端悬挂有震荡冲砸铣削装置；其特征是，所述震荡冲砸铣削装置包括纵向的导向框架、舵板纠偏装置、具有铣切刀具的铣削轴、以及震冲锤；所述舵板纠偏装置安置于导向框架内，所述铣削轴为单支且安置于导向框架底梁外侧，所述震冲锤位于导向框架底梁内侧并起落于底梁上端面；所述铣削轴的轴线位于导向框架所处平面内，且水平或倾斜布置；所述铣削轴由横卧的液压马达驱动，或由竖向的液压马达通过换向装置驱动；所述铣削轴具有外廓偏心旋转的转动铣削状态，所述液压马达具有按预设周期变换转动方向的驱动状态；所述导向框架具有与液压马达相通的液压油管路。
[0008]该结构中，一方面，采用舵板纠偏装置使偏离的导向框架回到垂直方向，从而确保开槽的垂直度；另一方面，单支铣削轴偏心旋转、液压马达周期换向，铣削轴除上下冲击以夕卜，带铣刀的外廓产生左右震荡，有利于在掘进过程中将地层中的砾石更多地挤入槽壁，无需完全粉碎砾石，提高开槽效率，减少粉碎砾石的能耗，同时旋转过程中出现的偏心间隙方便出渣，提高掘进效率。此外，在采用竖向的液压马达时，由于与换向装置相连不是行程钻杆而是短驱动轴，只需较小直径即可满足强度要求，因此换向装置可采用较小的体积。
[0009]该结构在遇到较坚硬的岩层时，可由卷扬设备将震荡冲砸铣削装置牵引起落对砾石、岩石进行冲砸，利于对坚硬岩层的破碎。
[0010]本发明进一步完善的技术方案如下:
[0011]优选地，所述铣削轴整支或分段与铣削轴旋转中心保持有偏心距。
[0012]优选地，所述舵板纠偏装置位于导向框架顶端或下部；所述舵板纠偏装置包括前侧推板、后侧推板、与导向框架固连的支架；所述前侧、后侧推板分别经转轴与支架铰接，所述前侧推板、后侧推板分别由液压装置驱动；所述舵板纠偏装置具有当导向框架偏离垂直方向时、控制装置控制前侧推板或后侧推板推顶槽壁、使导向框架回到垂直方向的纠偏状
??τ O
[0013]这样即可进一步确保导向框架回到垂直方向，确保开槽垂直度。同时，当舵板作左右布置时，可实施导向框架左右旋转的调控。
[0014]优选地，所述铣削轴具有环状或螺旋形齿条，所述齿条顶端设有平行于主轴的合金刀齿。
[0015]优选地，所述震冲锤为潜水型惯性力激振器振冲式锤、高压流体驱动式冲砸锤、由电磁激振装置带动的振动锤、或由机械振动冲击装置带动的振动锤；所述震冲锤为竖向放置或横卧；当所述震冲锤为横卧式时，所述震冲锤具有竖向排水通道，所述导向框架在震冲锤上下起落行程范围内、在震冲锤外侧设置有侧挡板，可防止水击对槽壁稳定造成影响。
[0016]优选地，所述导向框架还设有从地面向铣削轴供给冷却润滑水的供水管路；所述导向框架顶部设有朝向上方的刀具；所述导向框架还设有旋转纠偏器；所述导向框架底梁处还设有重力纠偏装置，所述重力纠偏装置包括重锤及配重。
[0017]优选地，所述铣削轴分段，包括水平铣削轴、位于水平铣削轴两侧的倾斜铣削轴；所述倾斜铣削轴端头铣削范围覆盖导向框架端柱底端。
[0018]优选地，当采用竖向的液压马达时，所述换向装置为伞齿轮，所述液压马达通过直齿齿轮与垂直传动杆连接，所述垂直传动杆通过所述伞齿轮驱动铣削轴，所述垂直传动杆的底部与覆盖伞齿轮的定位钻头连接。
[0019]优选地，所述导向框架具有的顶梁和侧梁内设有与外部吸渣管连通的吸渣通道，所述导向框架底梁具有若干与吸渣通道连通的孔口 ；所述吸渣管与外部泥浆泵或砂石泵连通。以便采取正循环或泵吸反循环排渣。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0021](I)采用悬挂的导向框架，取消了从地面到槽底的行程钻杆，省略接钻杆的工序，掘削装置移动方便，整机机动灵活，避免采用刚性双钻杆易发生的折断、埋钻等事故。采用纠偏装置有效保证开槽的垂直度。
[0022](2)无论是横卧的液压马达驱动铣削轴，还是竖向的液压马达先经短而直径小的传动杆再经体积较小的换向装置使垂直旋转转换为水平旋转来驱动铣削轴，整个导向框架及铣削装置的厚度可以进一步缩小，从而能够开更窄的槽(可开凿厚度仅为20cm以内的窄槽)。在许多实际工程中，如水利工程中水库及江河堤防的地下防渗的修筑，一般情况下主要是要求满足防渗墙的防渗性能，采用窄槽可以大量节省工程量和工程经费。本发明开槽机与以往各种开槽机相比，对于存在砾石、岩石等的复杂地层中开窄槽具有无可取代的技术优势。
[0023](3)采用偏心震荡式冲击钻削，这样除垂直震荡外还增加了左右方向的震荡，在掘进过程中有利于将地层中的砾石更多地挤入槽壁，无需完全粉碎砾石，提高开槽效率，沉渣落石在铣削轴震荡旋转作用下形成上下翻动(包括辅助覆盖钻头的钻渣)，出渣方便；特别是在黏性很大的粘土层中掘削时，该方式有利于避免粘土对铣削装置的附着，提高掘进效率。
[0024](4)采用铣削轴代替多钻头结构，可省去多个钻头及其密封，同时也可减少多个钻头密封的摩阻力及其功率消耗；能一次铣削成矩形槽，而不需要对月部分进行二次切削；能避免齿板阻隔带来出渣不便的弊端，工效高，设备简洁造价低。
[0025](5)液压马达采用低速大扭矩径向多曲线液压马达，其性能与掘进的工况要求十分匹配，具有较强的径向抗冲击能力，因而可以直接驱动，省略复杂的传动环节和机构，高度精简结构，提高效率。
[0026](6)在导向框架顶部设有刀具，当槽壁塌落时可以在多方向震冲力的作用下将导向框架提出地面，保证机具安全和正常施工。
[0027]本发明在震动锤冲击的同时可以将导向框架整体起落对岩土进行冲击，利用行高频激震，或冲砸与震荡相结合，根据不同地层高效掘削，导向及纠偏性能好；行走方向可与导向框架平面平行或垂直，对操作面及道路宽度要求低，对复杂地形适应性强。
【附图说明】
[0028]图1为本发明【具体实施方式】的结构示意图。
[0029]图2为本发明实施例1导向框架主体的示意图。
[0030]图3为图2的A区域放大图。
[0031]图4为图2实施例的纠偏装置侧视示意图。
[0032]图5为本发明实施例2导向框架主体的示意图。
[0033]图6为本发明实施例3导向框架主体的示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
[0035]实施例1
[0036]如图1至图4所示，本实施例铣削震荡冲砸式工程开槽机，包括带有卷扬设备I和动力系统的行走装置2，以及监控装置(图中未示)；卷扬设备I牵引端悬挂有震荡冲砸铣削装置；震荡冲砸铣削装置包括纵向的导向框架3、舵板纠偏装置4、具有铣切刀具的铣削轴9、以及震冲锤6 ;舵板纠偏装置4安置于导向框架3内，铣削轴9为单支且安置于导向框架底梁5外侧