一种可更换刀排的泥水平衡顶管机的制作方法

本实用新型涉及建筑施工领域，特别涉及一种可更换刀排的泥水平衡顶管机。

背景技术：

随着城市化进程加快，城市内外穿越道路、河流和建筑物的液、气态介质的传输管道工程日趋增多，非开挖技术得到广发的应用。作为非开挖技术的一种，泥水平衡式顶管技术因其具有适应土层广，掘进面稳定，地面沉降小的优点，在大中型管道穿越道路、河流和跨越其它管线(城市给排水，综合管线等)工程中适应性强，因此得到广发应用。

现有的泥水平衡式顶管机的切削刀盘大多为单一的刀头形式，在掘进施工过程中，在不同的区间段可能遇到不同土质情况，单一的刀头形式有时就无法适应复杂的土层情况，而且易加剧刀头磨损，降低其使用寿命；施工现场临时更换刀头时，只能通过大开挖或人工对向掘进吊出机头进行更换，这样又增加施工成本及施工周期。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种可更换刀排的泥水平衡顶管机。

为了达到上述技术效果，本实用新型采用的技术方案是：一种可更换刀排的泥水平衡顶管机，包括圆筒状的壳体，所述壳体内设有换刀机构，壳体的一端设有刀盘，所述刀盘的中心位置设有中心刀头，刀盘上设置有切换槽组，所述切换槽组与换刀机构相对应，切换槽组包括两个相对设置的刀槽，两个刀槽的延伸线相交于刀盘的圆心，所述刀槽外侧设有固定机构；

所述换刀机构包括电机、齿轮和两个伸缩单元，所述电机安装在壳体内，所述齿轮设置在电机的一侧，二者传动连接，两个伸缩单元分别设置在齿轮两侧，两个伸缩单元分别与两个刀槽一一对应，所述伸缩单元包括齿条、连接头和刀排，所述齿条平行于壳体的轴线且与齿轮啮合，所述刀排与刀槽对应且匹配，刀排的两端均设有定位孔，刀排通过连接头与齿条的靠近刀盘的一端相连，两个刀排中，有且仅有一个刀排始终位于刀盘的端面上；

所述固定机构包括分别设置在刀槽两端的两个稳固组件，两个稳固组件分别与两个定位孔一一对应，所述稳固组件包括两个控制单元，两个控制单元分别设置在定位孔的两端，所述控制单元包括卡块和气缸，所述卡块与定位孔对应且匹配，所述气缸固定在刀盘内，气缸与卡块相连，气缸可驱动卡块伸进或移出定位孔。

作为优选，所述切换槽组有若干个，各切换槽组周向均匀分布在刀盘上。

作为优选，所述换刀机构有若干个，各换刀机构周向均匀分布在壳体内，各换刀机构与各切换槽组一一对应。为了通过增加刀排，提高切削效果。

作为优选，所述齿条上设有导向单元，所述导向单元包括燕尾槽和滑块，所述燕尾槽固定在壳体内且与壳体的轴线平行，所述滑块的一端设置在燕尾槽内且与燕尾槽滑动连接，其另一端与齿条相连。为了对齿条的移动起到稳定的导向作用，使其沿壳体的周向移动。

作为优选，所述连接头的一端与齿条固定连接，其另一端与刀排可拆式连接。为了便于拆卸更换不同的刀排。

作为优选，所述刀排上的定位孔为方形孔。方形的定位孔可以避免刀转动，即使只有一个卡块也可以对刀排起到限位固定效果。

作为优选，所述卡块的靠近刀排的一侧设有方形的凸起，所述凸起与定位孔对应且匹配。方形的凸起可以防止刀排转动，两个卡块还可以夹紧刀排，提高固定效果。

作为优选，所述刀排的制作材料为抗磨合金。为了保证刀排的使用寿命。

作为优选，两个刀槽的夹角为锐角。为了减少切换槽组的占用面积，增加可安装刀排的数量。

作为优选，所述壳体内设有处理器、无线通讯模块、距离传感器和力传感器，所述无线通讯模块、距离传感器和力传感器均与处理器电连接。为了通过无线通讯模块进行数据传输，便于施工人员远程操控设备，通过距离传感器检测待更换刀排的位置，通过力传感器检测卡块是否贴紧刀排。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该可更换刀排的泥水平衡顶管机中，可在施工过程中对刀排进行实时更换，使其适用于复杂的土质环境，减少刀具磨损，延长使用寿命；刀排更换便捷高效，且固定效果可靠，减少施工周期及施工成本。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

附图说明

图1为本实用新型的可更换刀排的泥水平衡顶管机的结构示意图。

图2为本实用新型的可更换刀排的泥水平衡顶管机的剖视图。

图3为本实用新型的可更换刀排的泥水平衡顶管机的换刀机构的结构示意图。

图4为图3的a部放大图。

图5为本实用新型的可更换刀排的泥水平衡顶管机的固定机构的结构示意图。

图中各标号和对应的名称为：1.壳体,2.刀盘,3.中心刀头,4.电机,5.齿轮,6.齿条，7.连接头，8.刀排，9.滑块，10.燕尾槽，11.气缸，12.卡块，201.刀槽,801.定位孔。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1-2所示，一种可更换刀排8的泥水平衡顶管机，包括圆筒状的壳体1，壳体1内设有换刀机构，壳体1的一端设有刀盘2，刀盘2的中心位置设有中心刀头3，刀盘2上设置有切换槽组，切换槽组与换刀机构相对应，切换槽组包括两个相对设置的刀槽201，两个刀槽201的延伸线相交于刀盘2的圆心，刀槽201外侧设有固定机构；

如图3-4所示，换刀机构包括电机4、齿轮5和两个伸缩单元，电机4安装在壳体1内，齿轮5设置在电机4的一侧，二者传动连接，两个伸缩单元分别设置在齿轮5两侧，两个伸缩单元分别与两个刀槽201一一对应，伸缩单元包括齿条6、连接头7和刀排8，齿条6平行于壳体1的轴线且与齿轮5啮合，刀排8与刀槽201对应且匹配，刀排8的两端均设有定位孔801，刀排8通过连接头7与齿条6的靠近刀盘2的一端相连，两个刀排8中，有且仅有一个刀排8始终位于刀盘2的端面上；更换刀排8时，电机4带动齿轮5旋转，两个齿条6在齿轮5的两侧做相向运动，齿条6通过连接头7带动刀排8移动，两个刀排8中，其中一个刀排8从刀盘2上移至壳体1内，另一个刀盘2从壳体1内移至刀盘2上，从而实现不同刀排8的更换。

如图5所示，固定机构包括分别设置在刀槽201两端的两个稳固组件，两个稳固组件分别与两个定位孔801一一对应，稳固组件包括两个控制单元，两个控制单元分别设置在定位孔801的两端，控制单元包括卡块12和气缸11，卡块12与定位孔801对应且匹配，气缸11固定在刀盘2内，气缸11与卡块12相连，气缸11可驱动卡块12伸进或移出定位孔801。对刀排8固定时，气缸11带动卡块12靠向到刀排8，卡块12可以插入定位孔801内，通过四个卡块12对刀排8的两端两侧进行固定，保证固定的稳定性及可靠性；松开刀排8时，气缸11带动卡块12从定位孔801内移出，刀排8可在齿条6的作用下移动。

切换槽组有若干个，各切换槽组周向均匀分布在刀盘2上。

换刀机构有若干个，各换刀机构周向均匀分布在壳体1内，各换刀机构与各切换槽组一一对应。为了通过增加刀排8，提高切削效果。

齿条6上设有导向单元，导向单元包括燕尾槽10和滑块9，燕尾槽10固定在壳体1内且与壳体1的轴线平行，滑块9的一端设置在燕尾槽10内且与燕尾槽10滑动连接，其另一端与齿条6相连。为了对齿条6的移动起到稳定的导向作用，使其沿壳体1的周向移动。

连接头7的一端与齿条6固定连接，其另一端与刀排8可拆式连接。为了便于拆卸更换不同的刀排8。

刀排8上的定位孔801为方形孔。方形的定位孔801可以避免刀转动，即使只有一个卡块12也可以对刀排8起到限位固定效果。

卡块12的靠近刀排8的一侧设有方形的凸起，凸起与定位孔801对应且匹配。方形的凸起可以防止刀排8转动，两个卡块12还可以夹紧刀排8，提高固定效果。

刀排8的制作材料为抗磨合金。为了保证刀排8的使用寿命。

两个刀槽201的夹角为锐角。为了减少切换槽组的占用面积，增加可安装刀排8的数量。

壳体1内设有处理器、无线通讯模块、距离传感器和力传感器，无线通讯模块、距离传感器和力传感器均与处理器电连接。为了通过无线通讯模块进行数据传输，便于施工人员远程操控设备，通过距离传感器检测待更换刀排8的位置，通过力传感器检测卡块12是否贴紧刀排8。

工作原理：在掘进施工前，操作人员可根据预先探测到土质的情况，在壳体1内预先装入不同的刀排8。施工时，依靠中心刀头3和刀排8对土质进行切削顶进，需要更换刀排8时，操作人员通过无线通讯模块进行信号传输，壳体1内的处理器接收到信号后，控制气缸11和电机4启动，气缸11收缩，原先用于锁定刀盘2上刀排8的卡块12全部分离，然后电机4带动齿轮5旋转，两个齿条6做相向运动，其中一个齿条6通过一个连接头7带动原先的刀排8移进壳体1内，另一个齿条6通过另一个连接头7带动更换刀排8移出至刀盘2上，同时与其对应的气缸11启动，气缸11带动四个卡块12将更换后的刀排8进行固定，保证了更换刀排8的稳定性。

本实用新型可在施工过程中对刀排8进行实时更换，使其适用于复杂的土质环境，减少刀具磨损，延长使用寿命；刀排8更换便捷高效，且固定效果可靠，减少施工周期及施工成本。

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。