一种高海拔严寒区域冻土开挖设备的制作方法

1.本发明属于冻土开挖领域，具体的说是一种高海拔严寒区域冻土开挖设备。


背景技术：

2.寒冷地区施工多处于多年冻土地带，这种地质和气候条件下进行铁路或公路建设会遇到前所未有的种种困难。比如在青藏铁路施工中，冻土的开挖不可避免。
3.公开号为cn106592669b的一项中国专利公开了一种冻土开挖机，包括车架总成，车架总成底部安装有行走总成；在车架总成上前端安装有动力总成，避免加温融化法和爆破开挖法在高原冻土施工过程中影响环境、成本较高以及钻凿成孔困难、爆破器材性能发挥不佳而难以达到预期的效果等问题。填补了基于机械开挖技术的真正意义上的高原冻土开挖领域的空白。
4.在严寒地区的冻土较为坚硬，但是为了当地基础建设和铁路的铺设，还是需要进行开挖，一般的挖掘机配合铲斗在挖掘硬度较高的冻土时，不仅容易造成铲斗损伤过度，同时开挖效率也比较低。
5.为此，本发明提供一种高海拔严寒区域冻土开挖设备。


技术实现要素：

6.为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种高海拔严寒区域冻土开挖设备，包括挖掘机本体，所述挖掘机本体的驱动端固定连接有驱动块，所述驱动块包括连接框，所述连接框的一侧呈开口设置，所述连接框的开口端固定安装有两组上下对称设置有固定架，两组固定架的中部设置有保护框，所述保护框的两侧均设置有滚轮，两组滚轮之间固定连接有传动杆，所述传动杆与保护框转动连接，所述传动杆的外侧设置有动力组件，所述动力组件用于带动传动杆转动，所述滚轮的外侧和端部均固定安装有若干个挖掘钻，若干个挖掘钻在滚轮外侧呈螺旋状排列，工作时，在严寒地区的冻土较为坚硬，但是为了当地基础建设和铁路的铺设，还是需要进行开挖，一般的挖掘机配合铲斗在挖掘硬度较高的冻土时，不仅容易造成铲斗损伤过度，同时开挖效率也比较低，通过滚轮和挖掘钻的设置，通过动力组件带动两组滚轮进行旋转，使用挖掘机本体将连接框和滚轮顶在需要挖掘的冻土上，通过滚轮的高速旋转和若干个挖掘钻的摩擦，将冻土一层层的挖开，通过此种设置，不仅增加了挖掘效率，且在高速摩擦过程中，还会产生热量，从而协助了冻土挖掘过程。
8.优选的，所述动力组件包括传动齿轮，所述传动齿轮固定连接在传动杆的中部，且传动齿轮位于保护框的内侧，所述连接框的内侧设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有第二齿轮，所述第二齿轮与传动齿轮传动连接，工作时，通过第二齿轮和传动齿轮的传动效果，有效的将驱动电机的动能传递给滚轮，且让滚轮和驱动电机分开了一定的距离，减少靠的太紧导致热量过于集中的问题。
9.优选的，其中一个所述固定架的端部固定连接有伺服电机一，所述伺服电机一的输出端与保护框的外侧固定连接，另一个固定架与保护框的外侧转动连接，所述连接框的内侧设置有驱动组件，所述驱动组件用于带动旋转后的滚轮的转动，工作时，在冻土开挖的过程中，由于高海拔地区常年无人开采，使得在自然环境下地面凹凸不平较多，水平状态的滚轮在日常打磨开挖时效果很强，但是在遇到冰积卵砾石含量较高硬度较高的冻土时，就需要耗费较多的打磨时间，且对于钻孔等小面积作业时，会变得不好控制，通过固定架的设置，两组固定架将保护框与连接框分离，当启动伺服电机一时，可以让水平状态的滚轮旋转，之后将挖掘机本体的输出端向下转，让滚轮的端部可以与冻土接触，再用驱动组件带动滚轮旋转，通过此种设置，实现了滚轮的转向效果，可以根据开挖情况改变滚轮的状态，不仅提高了适应范围，且提高了实用性。
10.优选的，所述驱动电机的外侧固定安装有外连接架，所述外连接架的端部转动连接有第一齿轮，所述第一齿轮的两侧分别与第二齿轮和传动齿轮相互啮合，所述连接框的内侧壁上固定连接有弹性的隔离刷，工作时，配合隔离刷的设置，可以有效的减少外界的泥土飞溅如连接框中的问题，降低了内侧传动结构被卡死的问题，而第一齿轮的设置再次拉远了驱动电机和滚轮的距离，还能减少泥土飞溅到驱动电机上。
11.优选的，所述连接框的内侧开设有内凹槽，所述内凹槽的内侧固定连接有两组电动升降架，两组所述电动升降架的输出端之间固定连接有套筒，所述驱动组件包括电动伸缩杆，所述电动伸缩杆与套筒的内侧转动连接，所述电动伸缩杆远离滚轮的一端固定安装有第三齿轮，所述滚轮的一端开设有插入槽，所述连接框的内侧固定连接有伺服电机二，所述伺服电机二的输出端与驱动电机的外侧固定连接，所述驱动电机与连接框转动连接，工作时，当滚轮旋转前，启动伺服电机二带动驱动电机旋转九十度，会带动第二齿轮和第一齿轮一起旋转，之后将两组套筒用两个电动升降架向上升起，升起好启动电动伸缩杆使其伸长插入到旋转后的滚轮的插入槽中，此时第三齿轮与第一齿轮相互啮合，进而实现了传动效果；由于驱动滚轮旋转的驱动电机需要大功率，使得造价较高，通过此种设置，实现了用一个大功率驱动电机带动旋转前和旋转后的滚轮旋转，降低了制造成本。
12.优选的，所述电动伸缩杆靠近滚轮的一端滑动连接有顶套，所述顶套的外边缘固定连接有卡块，所述卡块用于限制电动伸缩杆不能脱离顶套，所述顶套远离电动伸缩杆的一端滑动连接有两组对称设置有凸出块，所述凸出块与顶套之间连接有弹簧，工作时，随着电动伸缩杆和顶套深入到滚轮中，当顶套触底后，电动伸缩杆继续顶出，会使得两组凸出块被向外挤压而出，可以有效的固定住滚轮，保证了高额的传动效果。
13.优选的，所述凸出块靠近顶套的一端呈倾斜设置，所述倾斜面为靠近电动伸缩杆的一侧，所述凸出块的另一侧固定安装有若干个实心的尖角凸块，工作时，配合凸出块的结构设置，使得凸出块可以在挤压过程中较为顺畅的向外凸出，而尖角凸块的设置，可以提高与滚轮之间的摩擦力，进一步提高了传动效果。
14.优选的，所述挖掘钻包括外连接座，所述外连接座的内侧为空心设置，且外连接座的底端与滚轮的外侧固定连接，所述外连接座的顶端呈开口设置，且外连接座的内侧中部固定安装有中心块，所述中心块与外连接座的间隙中滑动连接有两组钻块，工作时，在挖掘冻土的过程中，由于高温融化了冰冻，使得泥土恢复了粘性与挖掘钻粘在一起，而挖掘钻的形状和螺旋设置，虽然提高了挖掘效果，但是清理较为不便，配合钻块可滑动的设置，在挖
掘过程中，在离心作用下两个钻块会向外滑出，并与中心块形成一个三棱柱形状的凸块对地面进行撞击摩擦，在撞击到地面后，会让两个钻块向内滑动，让中心块暴露出来继续撞击地面，在撞击结束后，在离心作用下，钻块又会向外滑出，通过此种设置，不仅实现了中心块和钻块双重撞击冻土的效果，进一步协助了冻土开挖过程，同时随着钻块的不断移动，可以摩擦自身以及中心块的外侧，从而有效的清理了黏在上面的泥土，且无需人工操作。
15.优选的，所述滚轮的内部开设有螺旋状的连通槽，所述外连接座的内侧与滚轮中的连通槽连通，且连通槽的一端位于滚轮的外侧，所述连通槽与若干个外连接座之间连接均有弹性的传输管，工作时，配合连通槽与外连接座内侧的连通设置，当挖掘钻外侧泥土较多没有处理干净时，可以向连通槽中通入气压，再进行抽真空的操作，使得钻块可以快速有力的进行抽动，进一步保证了钻块外侧清洁。
16.优选的，所述外连接座的边缘处固定连接有两排剥离块，两排剥离块呈交错排布，且剥离块与钻块的外边面活动贴合，工作时，配合剥离块的设置，有效的增加了剥离泥土的效果，进一步提高了清洁效果。
17.本发明的有益效果如下：
18.1.本发明所述的一种高海拔严寒区域冻土开挖设备，通过滚轮和挖掘钻的设置，通过动力组件带动两组滚轮进行旋转，使用挖掘机本体将连接框和滚轮顶在需要挖掘的冻土上，通过滚轮的高速旋转和若干个挖掘钻的摩擦，将冻土一层层的挖开，通过此种设置，不仅增加了挖掘效率，且在高速摩擦过程中，还会产生热量，从而协助了冻土挖掘过程。
19.2.本发明所述的一种高海拔严寒区域冻土开挖设备，通过固定架的设置，两组固定架将保护框与连接框分离，当启动伺服电机一时，可以让水平状态的滚轮旋转，之后将挖掘机本体的输出端向下转，让滚轮的端部可以与冻土接触，再用驱动组件带动滚轮旋转，通过此种设置，实现了滚轮的转向效果，可以根据开挖情况改变滚轮的状态，不仅提高了适应范围，且提高了实用性。
附图说明
20.下面结合附图对本发明作进一步说明。
21.图1是本发明的立体图；
22.图2是本发明驱动块的剖视图；
23.图3是本发明中滚轮转向后驱动块的剖视图；
24.图4是本发明中电动伸缩杆和顶套的结构示意图；
25.图5是本发明中挖掘钻的剖视图；
26.图6是本发明中外连接座的部分结构示意图；
27.图中：1、挖掘机本体；2、驱动块；3、连接框；4、保护框；5、传动齿轮；6、伺服电机一；7、滚轮；8、挖掘钻；9、固定架；10、第一齿轮；11、隔离刷；12、第二齿轮；13、外连接架；14、驱动电机；15、套筒；16、电动升降架；17、第三齿轮；18、电动伸缩杆；20、顶套；21、凸出块；22、外连接座；23、传输管；24、钻块；25、中心块；26、剥离块。
具体实施方式
28.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结
合具体实施方式，进一步阐述本发明。
29.实施例一
30.如图1至图2所示，本发明实施例所述的一种高海拔严寒区域冻土开挖设备，包括挖掘机本体1，所述挖掘机本体1的驱动端固定连接有驱动块2，所述驱动块2包括连接框3，所述连接框3的一侧呈开口设置，所述连接框3的开口端固定安装有两组上下对称设置有固定架9，两组固定架9的中部设置有保护框4，所述保护框4的两侧均设置有滚轮7，两组滚轮7之间固定连接有传动杆，所述传动杆与保护框4转动连接，所述传动杆的外侧设置有动力组件，所述动力组件用于带动传动杆转动，所述滚轮7的外侧和端部均固定安装有若干个挖掘钻8，若干个挖掘钻8在滚轮7外侧呈螺旋状排列，工作时，在严寒地区的冻土较为坚硬，但是为了当地基础建设和铁路的铺设，还是需要进行开挖，一般的挖掘机配合铲斗在挖掘硬度较高的冻土时，不仅容易造成铲斗损伤过度，同时开挖效率也比较低，通过滚轮7和挖掘钻8的设置，通过动力组件带动两组滚轮7进行旋转，使用挖掘机本体1将连接框3和滚轮7顶在需要挖掘的冻土上，通过滚轮7的高速旋转和若干个挖掘钻8的摩擦，将冻土一层层的挖开，通过此种设置，不仅增加了挖掘效率，且在高速摩擦过程中，还会产生热量，从而协助了冻土挖掘过程。
31.如图2至图3所示，所述动力组件包括传动齿轮5，所述传动齿轮5固定连接在传动杆的中部，且传动齿轮5位于保护框4的内侧，所述连接框3的内侧设置有驱动电机14，所述驱动电机14的输出端固定连接有第二齿轮12，所述第二齿轮12与传动齿轮5传动连接，工作时，通过第二齿轮12和传动齿轮5的传动效果，有效的将驱动电机14的动能传递给滚轮7，且让滚轮7和驱动电机14分开了一定的距离，减少靠的太紧导致热量过于集中的问题。
32.如图2至图3所示，其中一个所述固定架9的端部固定连接有伺服电机一6，所述伺服电机一6的输出端与保护框4的外侧固定连接，另一个固定架9与保护框4的外侧转动连接，所述连接框3的内侧设置有驱动组件，所述驱动组件用于带动旋转后的滚轮7的转动，工作时，在冻土开挖的过程中，由于高海拔地区常年无人开采，使得在自然环境下地面凹凸不平较多，水平状态的滚轮7在日常打磨开挖时效果很强，但是在遇到冰积卵砾石含量较高硬度较高的冻土时，就需要耗费较多的打磨时间，且对于钻孔等小面积作业时，会变得不好控制，通过固定架9的设置，两组固定架9将保护框4与连接框3分离，当启动伺服电机一6时，可以让水平状态的滚轮7旋转，之后将挖掘机本体1的输出端向下转，让滚轮7的端部可以与冻土接触，再用驱动组件带动滚轮7旋转，通过此种设置，实现了滚轮7的转向效果，可以根据开挖情况改变滚轮7的状态，不仅提高了适应范围，且提高了实用性。
33.如图2至图3所示，所述驱动电机14的外侧固定安装有外连接架13，所述外连接架13的端部转动连接有第一齿轮10，所述第一齿轮10的两侧分别与第二齿轮12和传动齿轮5相互啮合，所述连接框3的内侧壁上固定连接有弹性的隔离刷11，工作时，配合隔离刷11的设置，可以有效的减少外界的泥土飞溅如连接框3中的问题，降低了内侧传动结构被卡死的问题，而第一齿轮10的设置再次拉远了驱动电机14和滚轮7的距离，还能减少泥土飞溅到驱动电机14上。
34.如图2至图3所示，所述连接框3的内侧开设有内凹槽，所述内凹槽的内侧固定连接有两组电动升降架16，两组所述电动升降架16的输出端之间固定连接有套筒15，所述驱动组件包括电动伸缩杆18，所述电动伸缩杆18与套筒15的内侧转动连接，所述电动伸缩杆18
远离滚轮7的一端固定安装有第三齿轮17，所述滚轮7的一端开设有插入槽，所述连接框3的内侧固定连接有伺服电机二，所述伺服电机二的输出端与驱动电机14的外侧固定连接，所述驱动电机14与连接框3转动连接，工作时，当滚轮7旋转前，启动伺服电机二带动驱动电机14旋转九十度，会带动第二齿轮12和第一齿轮10一起旋转，之后将两组套筒15用两个电动升降架16向上升起，升起好启动电动伸缩杆18使其伸长插入到旋转后的滚轮7的插入槽中，此时第三齿轮17与第一齿轮10相互啮合，进而实现了传动效果；由于驱动滚轮7旋转的驱动电机14需要大功率，使得造价较高，通过此种设置，实现了用一个大功率驱动电机14带动旋转前和旋转后的滚轮7旋转，降低了制造成本。
35.如图4所示，所述电动伸缩杆18靠近滚轮7的一端滑动连接有顶套20，所述顶套20的外边缘固定连接有卡块，所述卡块用于限制电动伸缩杆18不能脱离顶套20，所述顶套20远离电动伸缩杆18的一端滑动连接有两组对称设置有凸出块21，所述凸出块21与顶套20之间连接有弹簧，工作时，随着电动伸缩杆18和顶套20深入到滚轮7中，当顶套20触底后，电动伸缩杆18继续顶出，会使得两组凸出块21被向外挤压而出，可以有效的固定住滚轮7，保证了高额的传动效果。
36.如图4所示，所述凸出块21靠近顶套20的一端呈倾斜设置，所述倾斜面为靠近电动伸缩杆18的一侧，所述凸出块21的另一侧固定安装有若干个实心的尖角凸块，工作时，配合凸出块21的结构设置，使得凸出块21可以在挤压过程中较为顺畅的向外凸出，而尖角凸块的设置，可以提高与滚轮7之间的摩擦力，进一步提高了传动效果。
37.如图5所示，所述挖掘钻8包括外连接座22，所述外连接座22的内侧为空心设置，且外连接座22的底端与滚轮7的外侧固定连接，所述外连接座22的顶端呈开口设置，且外连接座22的内侧中部固定安装有中心块25，所述中心块25与外连接座22的间隙中滑动连接有两组钻块24，工作时，在挖掘冻土的过程中，由于高温融化了冰冻，使得泥土恢复了粘性与挖掘钻8粘在一起，而挖掘钻8的形状和螺旋设置，虽然提高了挖掘效果，但是清理较为不便，配合钻块24可滑动的设置，在挖掘过程中，在离心作用下两个钻块24会向外滑出，并与中心块25形成一个三棱柱形状的凸块对地面进行撞击摩擦，在撞击到地面后，会让两个钻块24向内滑动，让中心块25暴露出来继续撞击地面，在撞击结束后，在离心作用下，钻块24又会向外滑出，通过此种设置，不仅实现了中心块25和钻块24双重撞击冻土的效果，进一步协助了冻土开挖过程，同时随着钻块24的不断移动，可以摩擦自身以及中心块25的外侧，从而有效的清理了黏在上面的泥土，且无需人工操作。
38.如图5所示，所述滚轮7的内部开设有螺旋状的连通槽，所述外连接座22的内侧与滚轮7中的连通槽连通，且连通槽的一端位于滚轮7的外侧，所述连通槽与若干个外连接座22之间连接均有弹性的传输管23，工作时，配合连通槽与外连接座22内侧的连通设置，当挖掘钻8外侧泥土较多没有处理干净时，可以向连通槽中通入气压，再进行抽真空的操作，使得钻块24可以快速有力的进行抽动，进一步保证了钻块24外侧清洁。
39.实施例二
40.如图6所示，对比实施例一，其中本发明的另一种实施方式为：所述外连接座22的边缘处固定连接有两排剥离块26，两排剥离块26呈交错排布，且剥离块26与钻块24的外边面活动贴合，工作时，配合剥离块26的设置，有效的增加了剥离泥土的效果，进一步提高了清洁效果。
41.工作时，在严寒地区的冻土较为坚硬，但是为了当地基础建设和铁路的铺设，还是需要进行开挖，一般的挖掘机配合铲斗在挖掘硬度较高的冻土时，不仅容易造成铲斗损伤过度，同时开挖效率也比较低，通过滚轮7和挖掘钻8的设置，通过动力组件带动两组滚轮7进行旋转，使用挖掘机本体1将连接框3和滚轮7顶在需要挖掘的冻土上，通过滚轮7的高速旋转和若干个挖掘钻8的摩擦，将冻土一层层的挖开，通过此种设置，不仅增加了挖掘效率，且在高速摩擦过程中，还会产生热量，从而协助了冻土挖掘过程；工作时，通过第二齿轮12和传动齿轮5的传动效果，有效的将驱动电机14的动能传递给滚轮7，且让滚轮7和驱动电机14分开了一定的距离，减少靠的太紧导致热量过于集中的问题；工作时，在冻土开挖的过程中，由于高海拔地区常年无人开采，使得在自然环境下地面凹凸不平较多，水平状态的滚轮7在日常打磨开挖时效果很强，但是在遇到冰积卵砾石含量较高硬度较高的冻土时，就需要耗费较多的打磨时间，且对于钻孔等小面积作业时，会变得不好控制，通过固定架9的设置，两组固定架9将保护框4与连接框3分离，当启动伺服电机一6时，可以让水平状态的滚轮7旋转，之后将挖掘机本体1的输出端向下转，让滚轮7的端部可以与冻土接触，再用驱动组件带动滚轮7旋转，通过此种设置，实现了滚轮7的转向效果，可以根据开挖情况改变滚轮7的状态，不仅提高了适应范围，且提高了实用性；工作时，配合隔离刷11的设置，可以有效的减少外界的泥土飞溅如连接框3中的问题，降低了内侧传动结构被卡死的问题，而第一齿轮10的设置再次拉远了驱动电机14和滚轮7的距离，还能减少泥土飞溅到驱动电机14上；工作时，当滚轮7旋转前，启动伺服电机二带动驱动电机14旋转九十度，会带动第二齿轮12和第一齿轮10一起旋转，之后将两组套筒15用两个电动升降架16向上升起，升起好启动电动伸缩杆18使其伸长插入到旋转后的滚轮7的插入槽中，此时第三齿轮17与第一齿轮10相互啮合，进而实现了传动效果；由于驱动滚轮7旋转的驱动电机14需要大功率，使得造价较高，通过此种设置，实现了用一个大功率驱动电机14带动旋转前和旋转后的滚轮7旋转，降低了制造成本；工作时，随着电动伸缩杆18和顶套20深入到滚轮7中，当顶套20触底后，电动伸缩杆18继续顶出，会使得两组凸出块21被向外挤压而出，可以有效的固定住滚轮7，保证了高额的传动效果；工作时，配合凸出块21的结构设置，使得凸出块21可以在挤压过程中较为顺畅的向外凸出，而尖角凸块的设置，可以提高与滚轮7之间的摩擦力，进一步提高了传动效果；工作时，在挖掘冻土的过程中，由于高温融化了冰冻，使得泥土恢复了粘性与挖掘钻8粘在一起，而挖掘钻8的形状和螺旋设置，虽然提高了挖掘效果，但是清理较为不便，配合钻块24可滑动的设置，在挖掘过程中，在离心作用下两个钻块24会向外滑出，并与中心块25形成一个三棱柱形状的凸块对地面进行撞击摩擦，在撞击到地面后，会让两个钻块24向内滑动，让中心块25暴露出来继续撞击地面，在撞击结束后，在离心作用下，钻块24又会向外滑出，通过此种设置，不仅实现了中心块25和钻块24双重撞击冻土的效果，进一步协助了冻土开挖过程，同时随着钻块24的不断移动，可以摩擦自身以及中心块25的外侧，从而有效的清理了黏在上面的泥土，且无需人工操作；工作时，配合连通槽与外连接座22内侧的连通设置，当挖掘钻8外侧泥土较多没有处理干净时，可以向连通槽中通入气压，再进行抽真空的操作，使得钻块24可以快速有力的进行抽动，进一步保证了钻块24外侧清洁。
42.上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
44.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。