一种顶管作业装置的制作方法

1.本技术涉及工程机械的领域，特别是涉及一种顶管作业装置。


背景技术：

2.顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
3.公告号为cn207905860u的中国专利公开了一种无接收井顶管机，包括顶管机机体和固定连接在顶管机机体后部的支撑梁，支撑梁上安装有滑移油缸，滑移油缸上安装有滑移座，滑移座上安装有撑靴油缸，所述撑靴油缸上安装有撑靴。工作时，顶管机机体沿管道掘进。当顶管机机体遇到无法排除的障碍物时，撑靴油缸推动撑靴，使撑靴将管道的管壁抵紧，撑靴将撑靴油缸以及滑移座固定在管道的内壁上。然后，滑移油缸的输出端伸长，支撑梁以及顶管机机体在滑移油缸的反作用力下向后移动。当滑移油缸无法继续后退时，撑靴油缸将撑靴收回，然后滑移油缸向后推动滑移座，然后撑靴油缸在后方推动撑靴。撑靴重新将管道内壁抵紧。多次重复上述操作后，顶管机机体最终从始发井退出。然后，操作者进入管道内将障碍物清除，使顶管机能够继续掘进。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为相关技术中，顶管机在工作时后方始终与顶管构件抵紧，而顶管机的直径大于顶管构件的直径，顶管构件具有一定的厚度，顶管机机体沿管道后退时，顶管构件将对顶管机机体造成阻碍。


技术实现要素：

5.为了改善顶管机机体沿管道后退时，顶管构件对顶管机机体造成阻碍的缺陷，本技术提供一种顶管作业装置。
6.本技术提供的一种顶管作业装置，采用如下的技术方案得出：
7.一种顶管作业装置，包括刀盘、刀环以及机体,所述机体上转动连接有转动杆，所述转动杆远离机体的一端与刀盘固定连接，所述机体上设有用于驱动转动杆转动的电机，所述刀环套设在刀盘的外侧,所述刀环与刀盘同轴连接,所述刀盘朝向机体的一侧固定连接有多个第一连接块，所述刀环包括多个弧形分体，多个所述弧形分体首尾依次连接，所述弧形分体朝向机体的一侧固定连接有第二连接块，一个所述第一连接块与一个第二连接块连接，所述刀环上设有多个刀头，所述机体远离刀盘的一侧固定连接有气缸，所述气缸的输出端固定连接有支撑头，所述支撑头的外周固定连接有多个第一液压缸，所述第一液压缸的输出端固定连接有第一垫块，所述机体的外侧固定连接有多个第二液压缸，所述第二液压缸的输出端固定连接有第二垫块，所述机体下方设有用于支撑机体的支撑机构。
8.通过上述技术方案，工作时，操作者将机体设置在顶管构件内，并使刀环靠近机体
一侧的端面与顶管构件靠近刀环一侧的端面贴合，支撑机构对机体进行支撑。第二液压缸推动第二垫块，直到第二垫块与顶管构件的内侧壁抵触。然后，设于始发井内的顶进装置抵接在顶管构件的另一端，并向顶管构件施加推力。同时，电机带动转动杆转动，转动杆带动刀盘和刀环转动，刀盘和刀环上的多个刀头对地层进行旋转切削，并在刀盘前方形成管道。当顶管构件完全进入地层内部之后，顶进装置将另一个顶管构件抵接在前一个顶管构件后方，并继续进行顶进。按照同样的方法多次循环操作之后，多个顶管构件被依次埋设在管道内。
9.当刀盘前方遇到难以清除的障碍物，机体难以前进时，电机暂停带动转动杆，操作者解除第一连接块与第二连接块之间的连接，使刀盘与刀环分离，然后，气缸的输出端伸长并推动支撑头，支撑头向机体后方移动。气缸的输出端伸长后，第一液压缸推动第一垫块，使第一垫块抵触在顶管构件的内壁上。然后，第二液压缸带动第二垫块，使第二垫块缩回，第二垫块解除与顶管构件的抵触。接着，气缸的输出端缩回，由于支撑头在第一垫块的作用下位置保持固定，因此机体将在反作用力下后退，并带动滚轮转动，机体后退时带动着刀盘一起后退。然后，第二液压缸的输出端再次伸长，并推动第二垫块，使第二垫块与顶管构件的内壁抵触。然后，气缸的输出端再次伸长，并重复同样的操作。经过多次循环后，机体与刀盘移动到管道外。
10.此后，操作者再进入管道内对障碍物进行清理。清理结束之后，机体按照同样的方法再将刀盘送进管道内，再将第一连接块与第二连接块连接成一体，然后继续进行作业。操作时，刀环始终留在管道内，由于刀盘与刀环之间为可拆卸连接，而受到顶管构件阻挡的只有刀环，因此减少了机体带动刀盘后退时遇到阻碍的可能。操作结束后，机体与刀盘沿管道退回到始发井内，然后操作者进入管道，解除多个弧形分体之间的连接，再将多个弧形分体带出管道，实现了对刀环的回收。
11.优选的：所述支撑机构包括两个侧板，两个所述侧板分别设于机体两侧，所述侧板上穿设有多个活动杆，所述活动杆伸到侧板上方的一端固定连接有挡块，所述活动杆的另一端固定连接有挡板，所述活动杆上套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与侧板固定连接，另一端与所述挡板固定连接，所述挡板背离活动杆的一侧转动连接有滚轮。
12.通过上述技术方案，工作时，滚轮遇到顶管构件内的坑洼处，滚轮产生震动时，压缩弹簧对机体进行缓冲，减少了震动幅度过大使机体的稳定性受到影响的可能，从而增加了机体移动时的平稳度。挡块对活动杆进行限位，减少了活动杆脱离侧板的可能。
13.优选的：多个所述滚轮外共同套设有皮履带。
14.通过上述技术方案，皮履带增大了滚轮与地面的接触面积，将机体的重力分散，从而减少了滚轮在支撑机体时对顶管构件的内壁压力过大，造成顶管构件的内壁出现损伤的可能。
15.优选的：所述皮履带背离滚轮的一侧设有多个凸棱，所述凸棱均沿皮履带的宽度方向设置，且多个所述凸棱间隔设置。
16.通过上述技术方案，凸棱能够增大皮履带与顶管构件内壁的摩擦力，减少了皮履带发生打滑的可能，对机体的移动效率造成影响的可能。
17.优选的：所述皮履带朝向滚轮的一侧沿长度方向设有两个环形凸起，所述滚轮被限制在两个环形凸起之间。
18.通过上述技术方案，环形凸起对皮履带进行限位，减小了机体移动过程中皮履带从滚轮的侧面脱离的可能。
19.优选的：所述弧形分体上设有弧形滑轨，多个所述弧形滑轨首尾依次连通，所述弧形滑轨内设有弧形滑块，所述弧形滑块与弧形滑轨滑移配合，所述弧形滑块背离弧形滑轨的一侧固定连接有弧形连接块，多个所述弧形连接块首尾依次连接。
20.通过上述技术方案，工作时，弧形滑轨连接成环形，并与刀环同轴转动。弧形连接块也连接成环形，并与顶管构件的端面贴合，弧形连接块依靠与顶管构件之间的摩擦力保持位置固定，并限制弧形滑块的转动，减少了弧形滑块随弧形滑轨一起转动的可能。弧形连接块减少了顶管构件与刀片直接接触的可能，从而减少了刀片在转动过程中对顶管构件的端面造成磨损的可能，对顶管构件起到了保护作用。
21.优选的：所述弧形连接块背离弧形滑块的一侧固定连接有弧形摩擦片。
22.通过上述技术方案，弧形摩擦片能够减少回转支承内圈与顶管构件之间发生相对滑动的可能，从而进一步减少了顶管构件端面被磨损的可能。
23.优选的：所述刀盘外侧沿周缘固定连接有防水垫圈，所述防水垫圈背离刀盘的一侧与刀环贴合。
24.通过上述技术方案，工作时，操作者在刀盘前方注水，水将刀环掘进时产生的土体冲洗为泥浆，操作者通过抽取泥浆来清除刀头切下的土体，从而便于刀头正常推进。防水垫圈将刀盘与刀环之间的缝隙封堵住，减少了泥浆流到顶管构件内，对顶管构件内部造成污染的可能。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
26.1.刀盘前方遇到不可清除的障碍物时，操作者解除刀盘与刀环之间的连接，然后通过气缸、第一液压缸与第二液压缸的配合使机体和刀盘依次经过多个顶管构件，将刀环留在管道内，然后，操作者对障碍物进行清理。由于刀盘直径小于顶管构件的内径，因此减小了机体带动刀盘后退时受到顶管构件阻碍的可能；
27.2.工作时，弧形连接块将刀盘与顶管构件隔离开，从而减少了由于刀盘的转动而使得顶管构件的端面发生磨损的可能。
附图说明
28.图1是本技术实施例的顶管作业装置的整体结构示意图。
29.图2是本技术实施例的用于展示机体内部结构的示意图。
30.图3是本技术实施例的用于展示弧形滑块与弧形滑轨配合关系的结构示意图。
31.图4是图2中a部的放大图。
32.附图标记：1、刀盘；2、机体；3、转动杆；4、刀环；41、弧形分体；5、第一连接块；6、第二连接块；7、支撑机构；71、侧板；72、活动杆；73、挡块；74、挡板；75、压缩弹簧；76、滚轮；77、皮履带；78、凸棱；79、环形凸起；8、刀头；9、气缸；10、支撑头；11、第一液压缸；12、第一垫块；13、第二液压缸；14、第二垫块；15、弧形滑轨；16、弧形滑块；17、弧形连接块；18、弧形摩擦片；19、防水垫圈；20、螺栓；21、电机；22、减速器。
具体实施方式
33.以下结合附图1
‑
4对本技术作进一步详细说明。
34.本技术实施例公开了一种顶管作业装置。参照图1和图2，顶管作业装置包括刀盘1、刀环4以及机体2。机体2上转动连接有转动杆3，转动杆3沿机体2的长度方向设置。转动杆3远离机体2的一端与刀盘1固定连接，并伸到机体2前方。机体2上固定连接有电机21和减速器22，电机21的输出端与减速器22连接，减速器22的输出端与转动杆3同轴连接，刀盘1与刀环4同轴连接，刀盘1外侧沿周缘固定连接有防水垫圈19，防水垫圈19背离刀盘1的一侧与刀环4的内侧环面贴合。刀盘1与刀环4上均固定连接有刀头8，机体2下方设有支撑机构7。
35.参照图1和图2，工作时，操作者将机体2设置在顶管构件内，支撑机构7对机体2进行支撑，刀盘1与刀环4伸到顶管构件的开口端外。然后，始发井内的顶进装置对顶管构件施加推力，顶管构件向前推动刀环4。同时，电机21通过减速器22带动转动杆3，转动杆3带动刀盘1与刀环4转动，刀头8对土体进行切削。操作者通过注水将刀头8切下的土体冲洗为泥浆，从而使刀头8顺利推进，防水垫圈19将刀头8与刀盘1之间的缝隙封堵住，减少了泥浆通过刀盘1与刀环4之间的缝隙流入顶管构件内，对顶管构件内部造成污染的可能。切削过程中，刀盘1与刀环4后方形成管道，顶管构件沿着管道移动。当一个顶管构件完全进入管道内后，操作者在顶管构件后方放置另一个顶管构件，顶进装置继续对顶管构件进行顶进操作。多次重复上述操作之后，多个顶管构件首尾相连，依次排列在管道内。
36.参照图2和图3，刀环4包括三个弧形分体41，三个弧形分体41首尾依次通过螺栓20连接。弧形分体41靠近机体2的一侧固定连接设有弧形滑轨15，三个弧形滑轨15首尾依次连接，弧形滑轨15内设有弧形滑块16，弧形滑块16与弧形滑轨15滑移配合，三个弧形滑块16首尾依次连接，弧形滑块16的截面设为梯形。弧形滑块16背离弧形滑轨15的一侧固定连接有弧形连接块17，三个弧形连接块17首尾依次连接。弧形连接块17背离弧形滑块16的一侧固定连接有弧形摩擦片18，三个弧形摩擦片18首尾依次贴合，弧形摩擦片18与顶管构件的端面贴合。
37.参照图2和图3，工作时，弧形分体41带动弧形滑轨15，并与弧形滑轨15同轴转动，弧形滑块16和弧形连接块17均与顶管构件的管壁保持固定，此时，弧形滑块16与弧形滑轨15之间发生相对转动。弧形摩擦片18增大了顶管构件与弧形连接块17之间的摩擦力，减少了弧形连接块17与顶管构件发生相对转动的可能。刀盘1在转动时，弧形连接块17将刀环4和顶管构件隔离开，顶管构件通过弧形连接块17向刀环4传递推力，弧形滑块16和弧形滑轨15相配合，刀环4仍然能够对土体进行旋转切削，并且减少了刀环4在转动时对顶管构件的端面造成磨损的可能。由于弧形滑块16的截面为梯形，因此减少了工作状态下弧形滑块16与弧形滑轨15分离的可能。顶管施工完成后，操作者将相邻的两个弧形分体41之间的螺栓20拆卸掉，再将三个弧形分体41以及弧形分体41上的弧形滑块16、弧形滑轨15、弧形连接块17以及弧形摩擦片18拆卸掉，从而实现了对刀环4的回收。
38.参照图2，刀盘1朝向机体2的一侧固定连接有三个第一连接块5，弧形分体41朝向机体2的一侧固定连接有第二连接块6，第一连接块5与第二连接块6通过螺栓20连接。机体2远离转动杆3的一端固定连接有气缸9，气缸9的输出端同轴连接有支撑头10，支撑头10上沿轴向固定连接有四个第一液压缸11，四个第一液压缸11沿支撑头10的周缘等间隔设置。第一液压缸11的输出端固定连接有第一垫块12。机体2下方固定连接有两个第二液压缸13，第
二液压缸13的输出端固定连接有第二垫块14，第一垫块12与第二垫块14均为橡胶材质。
39.参照图2，当刀盘1前方遇到难以清除的障碍物时，操作者解除第一连接块5与第二连接块6之间的螺栓20连接，使刀环4与刀盘1分离。然后，第二液压缸13的输出端伸长，并推动第二垫块14，直到第二垫块14与顶管构件的内壁抵触。第二垫块14发生变形，直到贴合顶管构件内壁的形状，并依靠摩擦力将机体2的位置固定在顶管构件内。然后，气缸9的输出端伸长，气缸9的输出端伸长后，第一液压缸11的输出端伸长，直到第二垫块14接触顶管构件的内壁，第二垫块14以采用与第一垫块12相同的方式与顶管构件的内壁抵触。然后，第二液压缸13的输出端缩回，气缸9的输出端也缩回，机体2在气缸9的反作用力下带动刀盘1后退。气缸9的输出端缩回后，第一垫块12再次与顶管构件的内壁抵触，然后气缸9的输出端再次伸长。多次重复操作之后，机体2从管道的开口端处退回到始发井内。在机体2移动的过程中，支撑机构7始终对机体2进行支撑。
40.参照图4，支撑机构7包括两个侧板71，两个侧板71均沿机体2的长度方向设置，两个侧板71分别焊接于机体2两侧。侧板71上穿设有五个活动杆72，活动杆72位于侧板71上方的一端固定连接有挡块73，侧板71背离挡块73的一侧固定连接有压缩弹簧75，压缩弹簧75套设在活动杆72外侧，活动杆72远离挡块73的一端固定连接有挡板74，挡板74远离活动杆72的一端设有倾斜部，侧板71下方设有滚轮76，滚轮76与侧板71的倾斜部转动连接，五个滚轮76上共同绕设有皮履带77。皮履带77背离滚轮76的一侧固定连接有多个凸棱78，凸棱78为橡胶材质。凸棱78沿皮履带77的宽度方向设置，且多个凸棱78之间间隔设置。皮履带77朝向滚轮76的一侧沿长度方向固定连接有两个环形凸起79，环形凸起79为橡胶材质，且滚轮76限制在两个环形凸起79之间。
41.参照图4，工作时，皮履带77能够增加滚轮76与顶管构件内壁的接触面积，并通过变形来贴合顶管构件的内壁，从而将机体2对顶管构件内壁的压力分散，减少了机体2由于自重较大而对顶管构件的内壁造成损伤的可能。压缩弹簧75始终将挡板74抵紧，并对滚轮76传来的振动进行缓冲，增加了机体2的平稳度。凸棱78能够增加皮履带77的抓地力，减少皮履带77与顶管构件内壁发生相对滑动的可能，从而提高了机体2移动时的稳定性。环形凸起79对皮履带77进行限位，减少了皮履带77因与滚轮76发生相对滑动与滚轮76分离的可能。
42.参照图4，机体2回到始发井内后，始发井内的操作者进入管道，对障碍物进行清理，清理完成之后，机体2再以同样的方式带动刀盘1移动，直到刀盘1与刀环4对接，然后操作者将第一连接块5与第二连接块6通过螺栓连接，刀盘1与刀环4继续对前方的土体进行旋转切削。管道施工完毕之后，操作者再解除第一连接块5与第二连接块6之间的连接，使刀盘1与刀环4分离，机体2带动刀盘1移动，直到离开管道。然后，操作者进入管道内将多个弧形分体41之间的连接解除，再将弧形分体41回收。工作结束后，由于刀盘1能够与刀环4分离，而刀环4又可以拆分，因此机体2、刀盘1与刀环4均可沿管道回到始发井内，无需在管道的另一端开挖接收井，增加了施工时的便捷度。
43.本技术实施例一种顶管作业装置的实施原理为：工作时，操作者将机体2设置在顶管构件内，电机21通过减速器22和转动杆3带动刀盘1与刀环4转动，机体2后方的顶进装置对顶管构件施加推力，顶管构件推动刀环4，刀头8对土层进行旋转切削，并在刀盘1与刀环4后方形成管道。弧形连接块17将顶管构件与刀环4隔离开，减少了刀环4在转动时对顶管构
件造成磨损的可能。弧形摩擦片18增大了顶管构件与弧形连接块17之间的摩擦力，减少了弧形连接块17随刀环4转动的可能。操作者向刀盘1前方注水，水将刀头8切削下来的土体冲洗为泥浆，防水垫圈19减少了泥浆通过刀环4与刀盘1之间的缝隙流入顶管构件内，对顶管构件造成污染的可能。遇到无法清除的障碍物时，刀盘1与刀环4停止转动，操作者拆卸掉第一连接块5与第二连接块6之间的螺栓20，然后气缸9的输出端反复伸长和缩回，同时第一垫块12和第二垫块14交替着与顶管构件的内壁抵触，带动机体2向后移动，直到将机体2与刀盘1带出管道。
44.由于刀环4与刀盘1能够分离，而刀盘1在移动时不受到顶管构件的阻碍，因此减少了因顶管构件的限制而使得机体2难以移动的可能。机体2移动时，皮履带77将机体2的重力分散，使得减少机体2由于自重过大而对顶管构件造成损坏的可能。压缩弹簧75对滚轮76传来的震动进行缓冲，增加了机体2移动时的平稳度。环形凸起79对皮履带77进行限位，减少了皮履带77脱离滚轮76的可能。凸棱78增加了皮履带77的抓地能力，减少了皮履带77在顶管构件内壁发生打滑的可能。然后，操作者进入管道内对障碍物进行清理，然后机体2再按照同样的方法进入管道，操作者在管道末端再次将刀盘1与刀环4连接，刀头8继续对前方的土体进行切削。当施工结束后，操作者解除刀盘1与刀环4的连接，机体2再按照同样的方法离开管道。然后，操作者再将刀环4拆卸，并将三个弧形分体41以及与弧形分体41相匹配的弧形滑轨15、弧形滑块16、弧形连接块17和弧形摩擦片18带到管道外，完成对刀环4的回收。
45.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。