可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备及开挖方法与流程

1.本发明涉及一种可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备及开挖方法。适用于边坡沟槽挖掘相关技术领域。


背景技术：

2.在道路建设时，一般需要对边坡进行挖沟处理，目前常用方法为人工开挖或者人工辅助挖掘机铲斗开挖两种形式。传统人工开挖竖向基槽，虽然槽壁形状规整，但存在施工效率低，人工成本高的问题；人工辅助挖掘机铲斗开挖方法，尽管降低了人工成本，提高了工效，但挖掘的可控性相对较差。
3.现有的专用于边坡沟槽的挖掘设备在使用时，边坡的坡度固定，只能用到特定需求的沟槽挖掘，适用范围较窄。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备及开挖方法。
5.本发明所采用的技术方案是：一种可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备，其特征在于：
6.沟槽成型机构，具有用于沟槽开挖成型的一底板和两块侧板，两块侧板分别可转动铰接于底板左右两边；
7.倾角调节机构，设置于所述沟槽成型机构上，用于调节所述侧板与底板之间的倾斜角度；
8.土壤破碎机构，设置于所述沟槽成型机构上，用于破碎底板上方、两块侧板之间区域前方的土壤，以便于底板和侧板推除前方土壤形成沟槽。
9.所述土壤破碎机构具有破土圆刀盘和驱动破土圆刀盘转动实现破土的转动驱动机构，其中破土圆刀盘由若干扇形板拼合而成，扇形板的前端面制有若干用于破土的凸起块。
10.所述扇形板的靠圆心端经固定杆连接所述转动驱动机构的驱动轴，其中固定杆沿径向布置，扇形板经其上的内嵌槽孔可沿固定杆轴向移动的套装于固定杆上；
11.所述扇形板上接有能带动扇形板沿固定杆轴向移动实现所述破土圆刀盘扩散或收拢的扩收驱动机构。
12.所述扩收驱动机构和倾角调节机构之间经连动机构相连，该连动机构用于当倾角调节机构在调节所述侧板与底板之间倾斜角增大时，同步使扩收驱动机构调节所述破土圆刀盘扩散；当倾角调节机构在调节侧板与底板之间倾斜角减小时，同步使扩收驱动机构调节破土圆刀盘收拢。
13.所述倾角调节机构具有位于所述底板上方且平行所述底板轴线布置的螺纹杆和驱动螺纹杆转动的第一电机，螺纹杆上装有螺纹套筒，螺纹套筒与所述侧板之间经第一连
接杆相连，第一连接杆一端经双向调节件连接相应侧板，第一连接杆另一端经双向调节件连接所述螺纹套筒。
14.所述双向调节件具有平行所述螺纹杆的转动筒和垂直转动筒布置的铰接轴，其中转动筒可绕自身轴线转动的安装于相应的侧板和螺纹套筒上，铰接轴连接相应的第一连接杆。
15.所述扩收驱动机构具有同轴套装于所述驱动轴上的柱形筒，柱形筒上可沿柱形筒轴向移动的套装有移动环，移动环上同轴安装有可绕轴线转动的转动环，转动环经第三连接杆连接所述扇形板，第三连接杆两端分别与扇形板和转动环可转动铰接。
16.所述柱形筒端部可转动安装有承接环，承接环上制有与所述固定杆一一对应的第二滑槽，第二滑槽平行相应的固定杆，相应固定杆对应的所述扇形板上制有与第二滑槽相适配的滑块。
17.所述连动机构包括第二连接杆，该第二连接杆一端铰接所述螺纹套筒，另一端铰接所述移动环。
18.所述柱形筒直径远大于所述驱动轴直径，驱动轴上装有与柱形筒配合形成土壤输送通道的螺旋叶片。
19.所述底板上固定有用于连接牵引机的牵引板，所述倾角调节机构和土壤破碎机构均与牵引板固定连接。
20.一种利用所述可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备进行边坡沟槽开挖的方法，其特征在于：
21.s1、在边坡处预挖可容纳边坡沟槽开挖设备的槽，随后将边坡沟槽开挖设备置于槽内，并将边坡沟槽开挖设备与牵引机连接；
22.s2、根据边坡坡度，通过倾角调节机构调节两个侧板相对底板的角度，
23.s3、启动土壤破碎机构，配合牵引机的牵引，对底板上方、两块侧板之间的土壤进行破碎；
24.s4、牵引机牵引边坡沟槽开挖设备整体移动，经土壤破碎机构破碎后的土壤进入到底板上方、两块侧板之间，在牵引机的牵引下，底板和侧板对沟槽内土壤破碎机构破碎后剩余的土壤进行铲除并实现沟槽成型；
25.s5、通过土壤提升机构去除进入边坡沟槽开挖设备内的土壤。
26.本发明的有益效果是：本发明通过土壤破碎机构破碎设备前方的土壤，以方便底板及侧板对侧边土壤进行推除以形成边槽。本发明通过倾角调节机构调节两个侧板的倾斜角度，从而实现不同坡度的边槽挖掘，同时在侧板进行倾斜角度变换时，土壤破碎机构跟随发散或收拢，以使土壤破碎机构与侧板之间的距离保持在一定范围内，便于侧板或底板推除剩余土壤，防止侧板及底板对土壤进行铲动时受阻。
附图说明
27.图1为实施例的结构示意图。
28.图2为可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备的内部结构示意图。
29.图3为可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备中破土组件与柱形筒的连接状态示意图。
30.图4为可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备中多个扇形板连接状态正视图。
31.图5为可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备中柱形筒的内部结构示意图。
32.1、侧板；2、牵引板；3、第一电机；4、连接架；5、第二电机；6、承接板；7、横梁架；8、螺纹杆；9、螺纹套筒；10、连接筒；11、第一连接杆；12、第二连接杆；13、柱形筒；14、驱动轴；15、底板；16、支撑杆；17、扇形板；18、螺旋叶片；19、第三连接杆；20、移动环；21、转动环；22、滑块；23、凸起块；24、固定杆；25、第一滑槽；26、第二滑槽。
具体实施方式
33.本实施例为一种可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备，包括沟槽成型机构、倾角调节机构和土壤破碎机构等。
34.本例中沟槽成型机构具有用于沟槽开挖成型的一底板和两块侧板，两块侧板分别可转动铰接于底板左右两边。底板上靠后端固定有牵引板，牵引板垂直底板并垂直底板长度方向，底板上中部位置固定与牵引板平行的承接板，牵引板和承接板通过多根连接架连接。
35.本实施例中倾角调节机构具有平行底板长度方向布置的螺纹杆，螺纹杆一端可绕自身轴线转动的安装于承接板上并连接能驱动螺纹杆转动的第一电机(电机固定于承接板上)，螺纹杆另一端可转动连接横梁架，该横梁架固定于承接板上。螺纹杆上装有螺纹套筒分别经第一连接杆连接两侧的侧板，第一连接杆一端经双向调节件连接相应侧板，第一连接杆另一端经双向调节件连接螺纹套筒。
36.本例中双向调节件具有平行螺纹杆的转动筒和固定于转动筒上并垂直转动筒布置的铰接轴，其中转动筒可绕自身轴线转动的安装于相应的侧板和螺纹套筒上，铰接轴连接相应的第一连接杆。
37.本实施例中土壤破碎机构具有破土圆刀盘和驱动破土圆刀盘转动实现破土的转动驱动机构，其中转动驱动机构具有平行底板长度方向布置的驱动轴，驱动轴一端可转动安装于承接板上并连接第二电机(电机固定于承接板上)，驱动轴另一端同轴连接破土圆刀盘。
38.本例中破土圆刀盘由8块扇形板拼合而成，扇形板的前端面制有若干用于破土的凸起块。扇形板的靠圆心端经固定杆连接转动驱动机构的驱动轴，其中固定杆沿破土圆刀盘径向布置，扇形板经其上的内嵌槽孔可沿固定杆轴向移动的套装于固定杆上。扇形板上接有能带动扇形板沿固定杆轴向移动实现破土圆刀盘扩散或收拢的扩收驱动机构。
39.本实施例中在柱形筒前端同轴安装有承接环，承接环可绕自身轴线转动的安装于柱形筒上，该承接环的与扇形板接触面上制有与相应扇形板的固定杆平行的第二滑槽，第二滑槽内置入有滑块，该滑块与相应的扇形板固定连接。
40.本例中扇形板通过内嵌槽孔与固定杆配合，以及通过滑块与第二滑槽配合使扇形板能沿其径向移动，从而实现破土圆刀盘的扩散或收拢。
41.本实施例中扩收驱动机构具有同轴套装于柱形筒上并能沿柱形筒轴向移动的移动环，柱形筒上制有多个与移动环相适配的平行柱形筒轴线布置的第一滑槽。本例在移动环上同轴连接转动环，转动环可绕自身轴线转动的安装于移动环上，转动环上经8根第三连接杆与8块扇形板铰接相连。本实施例中当带动移动环向破土圆刀盘移动时，移动环经转动
环和第三连接杆带动扇形板沿径向向外移动，实现破土圆刀盘扩散；当带动移动环向承接板移动时，移动环经转动环和第三连接杆带动扇形板沿径向向内移动，实现破土圆刀盘收拢。
42.本实施例在扩收驱动机构和倾角调节机构之间经连动机构相连，该连动机构用于当倾角调节机构在调节侧板与底板之间倾斜角增大时，同步使扩收驱动机构调节所述破土圆刀盘扩散；当倾角调节机构在调节侧板与底板之间倾斜角减小时，同步使扩收驱动机构调节破土圆刀盘收拢。
43.本例中连动机构包括第二连接杆，该第二连接杆一端铰接倾角调节机构中的螺纹套筒，另一端铰接扩收驱动机构中的移动环。当第一电机驱动螺纹杆正向转动时，螺纹杆上的螺纹套筒向远离承接板端移动，从而经第一连接杆带动侧板向外倾斜，增大倾斜角度，还经第二连接板带动移动换向破土圆刀盘移动，实现破土圆刀盘扩散；当第一电机驱动螺纹杆反向转动时，螺纹杆上的螺纹套筒向承接板端移动，从而经第一连接杆带动侧板向内倾斜，减小倾斜角度，还经第二连接板带动移动换向承接板移动，实现破土圆刀盘收拢。
44.本实施例通过土壤破碎机构对前方的土壤进行破碎，以方便底板及侧板对侧边土壤进行推除以形成边槽，设置的倾角调节机构用于调节两个侧板的倾斜角度，从而实现不同坡度的边槽挖掘，同时在侧板进行倾斜角度变换时，破土圆刀盘跟随发散或收拢，以防止侧板及底板对土壤进行铲动时受阻，实用性强。
45.本例通过破土组件的发散或收拢，确保土壤破碎机构与侧板之间的距离基本保持不变，从而使得侧板对土壤进行铲除时减少铲动力。侧板及底板前端设置的倾斜面主要是确保侧板及底板的端部呈刀头结构，方便对土壤进行铲除。
46.本实施例中在牵引板上可拆卸安装有牵引机，牵引机为常用的技术模块，因此本实施例对此不作具体限定。
47.本例在土壤破碎机构与底板及侧板之间均预留有间隙，在工作时，土壤可通过间隙移动，以方便破碎的土壤处理，当然，在具体实施过程中，在承接板与牵引板之间可安装有提升机构，提升机构用于将土壤提升以脱离该设备，提升机构本实施例没有在图中示出，采用简单额螺旋输送结构即可，本实施例对此不作具体限定。
48.本实施例中凸起块沿扇形板的转动方向设置有齿形部，当扇形板转动时，凸起块上的齿形部可方便对土壤进行破碎。
49.当第二电机工作时带动驱动轴转动，驱动轴转动时通过固定杆的作用带动扇形板转动，以实现驱动需求。
50.本实施例中螺旋叶片跟随驱动轴转动，通过多个扇形板之间的间隙进入柱形筒内的土壤在螺旋叶片的作用下在柱形筒内移动，最后通过柱形筒13与承接板之间的间隙落出，落出后通过提升机构送至设备外。
51.利用本实施例可调坡度系数的边坡沟槽开挖设备开挖沟槽的方法，包括以下步骤：
52.s1、在边坡处预挖可容纳开挖设备的槽，随后将开挖设备置于槽内，并将牵引板与牵引机连接；
53.s2、根据边坡坡度启动第一电机，第一电机驱动螺纹杆转动，以带动螺纹套筒沿螺纹杆轴向移动，螺纹套筒移动时通过第一连接杆的作用驱动两个侧板相对底板的角度调
节，同时通过第二连接杆的作用驱动多个扇形板扩散或收拢；
54.s3、启动第二电机，第二电机带动驱动轴转动，驱动轴通过固定杆带动多个扇形板及承接环转动，以通过凸起块对土壤进行破碎；
55.s4、牵引机工作驱动开挖设备整体移动，破碎后的土壤进入到底板及侧板之间，部分通过多个扇形板的间隙进入到柱形筒内，通过螺旋叶片的作用输送，设置的底板及侧板对边坡内侧的土壤进行铲除成型；
56.s5、进入到底板及侧板之间的土壤通过另设的提升机构排出，牵引机持续工作以完成沟槽挖掘。