顶管机的制作方法

本实用新型涉及一种顶管机。

背景技术：

顶管机是利用外部油缸推力进入工作土层内进行挖掘作业的机器。一般地，针对不同地质结构会采用不同刀盘结构与土体仓设计。例如，针对粉质、流沙或者黑黄土等土质结构，顶管机会采用平板刀盘，而针对含量≦20%卵砾石或者杂填土等土质结构，顶管机会采用大开口刀盘并结合锥体土体仓，针对含量≥20%卵砾石或者杂填土等土质结构，顶管机会采用岩石滚刀刀盘并结合锥体土体仓。在不同地质区域段的土质进行施工时，各需要不同的顶管机进行施工。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种至少能够针对至少两种土质进行挖掘施工的顶管机。

一种顶管机，其特征在于，包括土仓壳、刀盘、中心破碎轮、至少二主动破碎轮与驱动件，所述土仓壳内设置有至少二强制引料件，所述至少二强制引料件之间形成有强制破碎通道，所述刀盘包括刀盘架与中心刀，所述刀盘架安装于所述土仓壳上，所述刀盘架上开设有破碎入口，所述破碎入口用于引导非岩石土体进入所述土仓壳内，所述中心刀安装于所述刀盘架上，所述中心破碎轮及所述至少二主动破碎轮均安装于所述土仓壳内，所述中心破碎轮位于所述强制破碎通道内并与所述中心刀相固定，所述至少二主动破碎轮分别邻近所述至少二强制引料件设置，所述至少二主动破碎轮均与所述中心破碎轮传动连接，所述驱动件用于直接驱动其中至少一个所述主动破碎轮旋转，以带动所述中心破碎轮旋转。

在其中一个实施方式中，所述非岩石土体包括硬质物和泥土，所述硬质物包括卵石及砾石，所述驱动件通过第一传动轴与对应的主动破碎轮连接，所述中心破碎轮同轴固定于第二传动轴上，所述第二传动轴与所述第一传动轴相互平行，且二者互相传动连接。

在其中一个实施方式中，所述中心刀与所述中心破碎轮同轴固定，所述中心刀位于所述刀盘架的中心位置，所述至少二主动破碎轮的旋转轴线均与所述刀盘架的中轴线相互平行或等边且间隔设置。

在其中一个实施方式中，所述驱动件通过第一减速机与所述第一传动轴连接，所述第一传动轴上固定套设有驱动齿轮，所述第二传动轴上固定套设有从动齿轮，所述驱动齿轮与所述从动齿轮相互啮合。

在其中一个实施方式中，所述至少二主动破碎轮的数目为二，所述第一传动轴包括第一传动轴杆与第二传动轴杆，所述第一传动轴杆与所述第二传动轴杆分别同轴固定于所述两个主动破碎轮上，并分别从两侧啮合于所述第二传动轴上，所述驱动件包括第一驱动部与第二驱动部，所述第一驱动部与所述第二驱动部分别通过减速机与所述第一传动轴杆与所述第二传动轴杆连接。

在其中一个实施方式中，所述至少二强制引料件均为弧形架体，每个所述强制引料件朝向所述土仓壳中心的一侧形成有凹弧面，所述至少二强制引料件的凹弧面围绕形成所述强制破碎通道，所述中心破碎轮位于所述强制破碎通道的中心位置。

在其中一个实施方式中，每个所述强制引料件的中部凹设有安装槽，所述安装槽贯通所述凹弧面，每个所述主动破碎轮安装于所述安装槽内，且部分露出于所述强制破碎通道中。

在其中一个实施方式中，所述至少两个强制引料件围绕所述土仓壳的周缘设置，所述主动破碎轮的中轴线位于所述凹弧面上。

在其中一个实施方式中，所述土仓壳包括安装圆板与围绕侧板，所述围绕侧板围绕于所述安装圆板上，所述至少两个强制引料件一体形成于所述安装圆板上，所述刀盘架上开设有多个所述破碎入口，所述多个破碎入口围绕所述中心刀设置并均与所述强制破碎通道连通。

由于所述土仓壳内设置有中心破碎轮与至少二主动破碎轮，因此可以利用所述中心破碎轮及所述至少二主动破碎轮搅拌所述土仓壳内注入的液态化介质及所述非岩石土体并将其排出。而且由于所述刀盘上开设有破碎入口，所述破碎入口能够将包含硬质物的非岩石土体，例如包含卵、砾石等巨石的非岩石土体引入所述强制破碎通道进行破碎，而所述驱动件直接驱动其中至少一个所述主动破碎轮旋转，因此使得对应的主动破碎轮的动力较为强劲，能够达到快速、大扭矩地破裂卵、砾石等巨石的目的。综上所述，通过设置由所述驱动件直接驱动的主动破碎轮并设置所述强制破碎通道，从而使得所述顶管机既能够适应流质泥土的土层的施工，又能够适应具有卵、砾石的土层的施工，即能够针对至少两种土质(即非岩石土质均可)进行挖掘施工。

附图说明

图1为一实施例的顶管机的平面示意图。

图2为一实施例的顶管机的立体分解示意图。

图3为一实施例的顶管机的剖面示意图。

图4为图3中a处的局部放大图。

图5为一实施例的顶管机内部结构的立体示意图。

图6为一实施例的顶管机的使用方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型涉及一种顶管机。例如，所述顶管机包括土仓壳、刀盘、中心破碎轮、至少二主动破碎轮与驱动件，所述土仓壳内设置有至少二强制引料件，所述至少二强制引料件之间形成有强制破碎通道。例如，所述刀盘包括刀盘架与中心刀，所述刀盘架安装于所述土仓壳上，所述刀盘架上开设有破碎入口，所述破碎入口用于引导非岩石土体进入所述土仓壳内。例如，所述非岩石土体包括硬质物和泥土，所述中心刀安装于所述刀盘架上，所述中心破碎轮及所述至少二主动破碎轮均安装于所述土仓壳内，所述中心破碎轮位于所述强制破碎通道内并与所述中心刀相固定。例如，所述至少二主动破碎轮分别邻近所述至少二强制引料件设置，所述至少二主动破碎轮均与所述中心破碎轮传动连接。例如，所述驱动件用于直接驱动其中至少一个所述主动破碎轮旋转，以带动所述中心破碎轮旋转。

请参阅图1至图5，一种顶管机，包括土仓壳10、刀盘20、中心破碎轮25、至少二主动破碎轮28与驱动件30，土仓壳10内设置有至少二强制引料件15，至少二强制引料件15之间形成有强制破碎通道18，刀盘20包括刀盘架21与中心刀23，刀盘架21安装于土仓壳10上，刀盘架21上开设有破碎入口211，破碎入口211用于引导非岩石土体进入土仓壳10内，中心刀23转动地安装于刀盘架21上，中心破碎轮25及至少二主动破碎轮28均安装于土仓壳10内，中心破碎轮25位于强制破碎通道18内并与中心刀23相固定，至少二主动破碎轮28分别邻近至少二强制引料件15设置，至少二主动破碎轮28均与中心破碎轮25传动连接，驱动件30用于直接驱动其中至少一个主动破碎轮28旋转，以带动中心破碎轮25旋转。

例如，顶管机在使用时，将利用动力油缸将顶管机顶入工作涂层进行挖掘作业。驱动件30直接驱动其中至少一个主动破碎轮28旋转，以带动中心破碎轮25旋转。中心破碎轮25带动刀盘20即中心刀23旋转以切削土仓壳10前端的非岩石土体，并拨动非岩石土体从破碎入口211进入强制破碎通道18；中心破碎轮25及至少二主动破碎轮28搅拌土仓壳10内注入的液态化介质及非岩石土体并排出；中心破碎轮25及至少二主动破碎轮28相互配合以将非岩石土体中的硬质物破碎成较小粒径的颗粒物，然后将颗粒物排出土仓壳10。例如，非岩石土体包括硬质物和泥土。例如，硬质物包括卵石及砾石等巨石。

由于土仓壳10内设置有中心破碎轮25与至少二主动破碎轮28，因此可以利用中心破碎轮25及至少二主动破碎轮28搅拌土仓壳10内注入的液态化介质及非岩石土体并将其排出。而且由于刀盘20上开设有破碎入口211，破碎入口211能够将包含硬质物的非岩石土体，例如包含卵、砾石等巨石的非岩石土体引入强制破碎通道18进行破碎，而驱动件30直接驱动其中至少一个主动破碎轮28旋转，因此使得对应的主动破碎轮28的动力较为强劲，能够达到快速、大扭矩地破裂卵、砾石等巨石的目的。综上，通过设置由驱动件30直接驱动的主动破碎轮28并设置强制破碎通道18，从而使得顶管机既能够适应流质泥土的土层的施工，又能够适应具有卵、砾石的土层的施工，即能够针对至少两种土质(即非岩石土质均可)进行挖掘施工。

例如，本领域普通技术人员能够知晓破碎入口211的尺寸，即破碎入口211是普通的大开口刀盘20中的大开口，破碎入口211以能够引入硬质物如卵石及砾石等巨石为限。例如，驱动件30同轴驱动其中一个所述主动破碎轮28

例如，在使用过程中，刀盘架21带动中心刀23于正面进行切削工作，背面的中心破碎轮25及至少二主动破碎轮28刀盘架21转动，以使得液态化介质和切削下来介质融合至一体化介质或较小颗粒物直接筛选排出，大颗粒物介质随非岩石土体挤压及刀盘架21及中心刀23拨动，强制进入-强制破碎通道18，主破碎轮与小破碎轮分别开始对大颗粒物介质例如巨石等硬质物进行主动咬、轧、碾，由此形成更宜排出的小颗粒，并通过进排泥总成55从另一管道通过真空方式抽离至外界。

例如，驱动件30可以通过驱动其中一个主动破碎轮28旋转，带动中心破碎轮25旋转，再带动一个主动破碎轮28旋转，以实施破碎作业。同样地，在一实施例中，驱动件30也可以同时驱动至少二主动破碎轮28旋转，进而利用至少二主动破碎轮28同时驱动中心破碎轮25旋转。

例如，为了便于驱动至少一个主动破碎轮28旋转，进而驱动中心破碎轮25运转，驱动件30通过第一传动轴与对应的主动破碎轮28连接，中心破碎轮25同轴固定于第二传动轴251上，第二传动轴251与第一传动轴相互平行，且二者互相传动连接。中心刀23与中心破碎轮25同轴固定，中心刀23位于刀盘架21的中心位置，至少二主动破碎轮28的旋转轴线均与刀盘架21的中轴线相互平行或等边且间隔设置。驱动件30通过第一减速机与第一传动轴连接，第一传动轴上固定套设有驱动齿轮，第二传动轴251上固定套设有从动齿轮，驱动齿轮与从动齿轮相互啮合。通过利用第一减速机连接驱动件30，进而驱动第一传动轴旋转，带动对应的主动破碎轮28旋转。而第一传动轴则通过驱动齿轮带动第二传动轴251旋转，再带动中心破碎轮25旋转，提高了传动效率。而由驱动件30直接驱动的主动破碎轮28能够以较大扭矩进行筛选及破碎作业。

例如，为了提高驱动效率，至少二主动破碎轮28的数目为二，第一传动轴包括第一传动轴杆282与第二传动轴杆283，第一传动轴杆282与第二传动轴杆283分别同轴固定于两个主动破碎轮28上，并分别从两侧啮合于第二传动轴251上，驱动件30包括第一驱动部34与第二驱动部35，第一驱动部34与第二驱动部35分别通过减速机285与第一传动轴杆282与第二传动轴杆283连接。例如，第一驱动部34及第二驱动部35均为电机。在本实施=例中，第一传动轴由两个轴杆组成，通过设置两个传动轴杆，进而可以利用第一驱动部34与第二驱动部35分别驱动两个主动破碎轮28旋转，在间接带动主动轮旋转，提高了驱动效率和破碎效率。例如，驱动件30的输出轴与第一传动轴杆282同轴设置。

例如，为了便于提高强制破碎时的引导效率，至少二强制引料件15均为弧形架体，每个强制引料件15朝向土仓壳10中心的一侧形成有凹弧面151，至少二强制引料件15的凹弧面151围绕形成强制破碎通道18，中心破碎轮25位于强制破碎通道18的中心位置。每个强制引料件15的中部凹设有安装槽155，安装槽155贯通凹弧面151，每个主动破碎轮28安装于安装槽155内，且部分露出于强制破碎通道18中。至少两个强制引料件15围绕土仓壳10的周缘设置，主动破碎轮28的中轴线位于凹弧面151上。通过设置两个弧形架体的强制引料件15，从而方便利用强制引料件15上的凹弧面151将巨石等硬质物从破碎入口211进入强制破碎通道18内，提高了引导效率。而通过将中心破碎轮25设置于强制破碎通道18的中心，将主动破碎轮28设置于强制引料件15的凹弧面151处，即利用中心破碎轮25与主动破碎轮28分别从两侧相互配合，以对巨石等硬质物进行破碎，提高破碎效率。

例如，为了便于将巨石等硬质物引导进入强制破碎通道18内，土仓壳10包括安装圆板12与围绕侧板14，围绕侧板14围绕于安装圆板12上，至少两个强制引料件15一体形成于安装圆板12上，刀盘架21上开设有多个破碎入口211，多个破碎入口211围绕中心刀23设置并均与强制破碎通道18连通。通过将多个破碎入口211围绕中心刀23设置，从而可以利用中心刀23在切削土体的时候，将硬质物拨动至所述多个破碎入口211中，进而引导进入强制破碎通道18中，以便于后续对巨石的破碎作业。

例如，顶管机还包括外壳组件40，外壳组件40包括相互连接的第一壳体41与第二壳体42，第一壳体41连接于土仓壳10上。第二壳体42的中部设置有光靶总成45及电控测量控制系统48，第二壳体42的侧壁上设置有纠偏系统52。在使用过程中，土仓壳10及第一壳体41会相对第二壳体42发生经纬度偏移，此时可以通过光靶总成45与电控测量控制系统48的数据，控制纠偏系统52进行上、下、左、右等方向偏差更正，有效解决了施工过程中顶管机的经纬度偏差。顶管机尾仓密封系统57在工作时打开，非工作时关闭，舱内(第一壳体41及第二壳体42)设有自动排水系统，如遇到仓内部积水，可以实现自动排水，不会使得电控测量控制系统48进水，能够实现全天候施工。

例如，为了提高切削效率，第二传动轴251中开设有注水通道2511，注水通道2511的一端延伸至中心刀23处，另一端延伸至第二壳体42内，注水通道2511远离中心刀23的一端设置有注水系统53。注水系统53用于将液态水排出至中心刀23处以使得土体预先变湿，以方便切削。例如，第二壳体42的端部设置有进排泥总成55，进排泥总成55通过管道连通土仓壳10以抽真空的方式排除土仓壳10内的泥土。进排泥总成55上设置有智能密封系统57，用于提高顶管机的密封性能。

请一并参阅图6，一种如上的顶管机的使用方法，包括以下步骤：

于步骤s101中，驱动件30直接驱动其中至少一个主动破碎轮28旋转，以带动中心破碎轮25旋转；

于步骤s102中，中心破碎轮25带动中心刀23旋转以切削非岩石土体，并拨动非岩石土体从破碎入口211进入强制破碎通道18；

于步骤s103中，中心破碎轮25及至少二主动破碎轮28搅拌土仓壳10内注入的液态化介质及非岩石土体，以混合成碎土且流动性强介质；例如，其中碎土介质包括一体化介质及较小颗粒物。可以理解，碎土介质即流动性强的介质。当然利用碎土和液态化介质可以混合成流动性更强的介质。

于步骤s104中，将碎土且流动性强的介质排出土仓壳10；

于步骤s105中，中心破碎轮25及至少二主动破碎轮28相互配合以将限制于强制破碎通道18内的非岩石土体中的硬质物破碎成颗粒物，其中颗粒物的粒径小于硬质物的粒径；

于步骤s106中，将颗粒物排出土仓壳10。

例如，在步骤s101之前还包括：向土仓壳10内注入液态化介质。

在顶管机的使用方法中，由于土仓壳10内设置有中心破碎轮25与至少二主动破碎轮28，因此可以利用中心破碎轮25及至少二主动破碎轮28搅拌土仓壳10内注入的液态化介质及非岩石土体并将其排出。而且由于刀盘20上开设有破碎入口211，破碎入口211能够将包含硬质物的非岩石土体，例如包含卵、砾石等巨石的非岩石土体引入强制破碎通道18进行破碎，而驱动件30直接驱动其中至少一个主动破碎轮28旋转，因此使得对应的主动破碎轮28的动力较为强劲，能够达到快速、大扭矩地破裂卵、砾石等巨石的目的。综上，通过设置由驱动件30直接驱动的主动破碎轮28并设置强制破碎通道18，从而使得顶管机既能够适应流质泥土的土层的施工，又能够适应具有卵、砾石的土层的施工，即能够针对至少两种土质(即非岩石土质均可)进行挖掘施工。

例如，在本实施方式中，采用大开口刀盘20设计，最大化包容巨石；综合利用原动力机构，加装主动撕裂刀具(主动破碎轮28)，并加设卵、砾石筛选系统，强制破碎入口211，以达到快速大扭矩破裂卵、砾石的目的。结合进排污件的独立控制，以及土压仓(土仓壳10)、进排污管道内压力监控，以达到机头挖掘面压力平衡的目的。排污口模块设计，实现灵活转化土压平衡与泥水平衡施工不同排污机构的互换。本实施方式的顶管机可实现非岩石面以外复杂与一般地质结构同设备高效率施工。a、采用大开口(破碎入口211)刀盘20面板(刀盘架21)设计，在刀盘20面板土体仓面加装卵砾石筛选机构(中心破碎轮25与至少二主破碎轮)。随刀盘20转动以主轴为中心，形成无死角360℃筛选与小颗粒物、流动体的首次搅拌排出。b、引用动力系统各传动轴，加装主动撕裂刀盘20(主动破碎轮28)。c、腔板(安装圆板12)上焊接强制破碎入口211，随筛选机构的拨动即设备顶进土仓面压力，大直径颗粒物随入口通道变化，主动进入破碎刀具工作区域。本实施方案的有益效果包括：a1、合理有效的土仓周边与腔板中心弹性排污机构，结合进排污管道、土体仓压力监控，确保在流动性较强地质结构施工过程中大开口刀盘20的使用安全，保证土体面不下陷与塌方所需的压力平衡。b1、主撕裂刀(主动破碎轮28)的合理化设计，综合利用动力箱各传动轴动能，在卵砾石施工过程中主动实现咬、轧、碾，以达到快速高效解体石块并顺利排出的目的。在一般地质结构施工中通过其各刀体螺旋面与偏心体转动，匀速搅拌切削入土体仓中弃土，以达到更易排出的液态流动体的目的。c1、高效筛选机构设计，在主轴(第二传动轴251)驱动刀盘20转动的动态下，在卵、砾石施工过程中，实现360℃土体仓外围石块的筛选排出功能；在一般地质结构施工中匀速搅拌切削入土体仓中弃土，以达到更易排出的液态流动体的目的。d1、顶管机内增植有电流保护装置，在巨砾石施工过程中，当在大当量石块需撕裂排出状态下，通过电流保护装置反馈信息，并根据实时电流数值，限制顶进、全仓破碎作业；在超大负荷状态下，紧急关机，并自动反转卸压，以达到保护主传动与破裂装置的目的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。