專利名稱：自行走式微型地下管道掘進機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及地下管道掘進技術，具體為一種自行走式微型地下管道掘進機。
背景技術：
目前，城市的上下水管網、熱力管道等小口徑管道通常采用開槽鋪設的方法修建， 這種修建方法容易對地面交通產生影響。非開挖鋪設地下管線施工技術是在地表不挖槽和地層結構破壞極小的情況下，對諸如供水、煤氣、天然氣、污水、電信電纜等公用管線進行鋪設的施工技術。國內外的非開挖鋪設地下管線施工技術主要有導向鉆進、定向鉆進、微型隧道掘進、沖擊矛和夯管法等。美國vermeer公司在氣動沖擊矛方面有較完整的系列，其直徑從 45mm到580mm共21種型號，并且按用途和地層不同，可更換不同配件，可用于拉管、夯管可脹管作業，國內中國地質科學院勘探技術研究所推出的有6種規格的H系列夯管錘，鋪管直徑108 1500mm ；深圳鉆通機電設備開發公司推出了 3種規格T系列夯管錘，鋪管直徑 219 1020mm ；哈爾濱工程大學研制的穿地龍機器人是一種依靠氣動沖擊做功，克服土壤變形能在土中前進擠壓成孔的裝置，屬于沖擊矛；同濟大學研制的DH系列氣動穿孔機可實現地下水平孔的穿越，采用氣動矛沖擊形式，但在穿孔過程中不能自動修正前進軌跡，只能完成直線施工，施工時靠目標坑的標桿與工作坑的瞄準器實現初始沖擊定位。以上方法在進行微型地下管道掘進施工時，無法自行走，其前進距離受氣動源、液壓源等的影響，且土層結構破壞嚴重、動力要求大。

實用新型內容要解決的技術問題為解決現有技術中的問題，本實用新型提出了一種自行走式微型地下管道掘進機，依靠自身攜帶的電機提供動力，能夠自行走進行微型地下管道的掘進。技術方案本實用新型的技術方案為所述一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于所述自行走式微型地下管道掘進機前部為刀頭機構、后部為行走機構、中部為動力機構；A、動力機構包括刀頭驅動電機和行走機構驅動電機，刀頭驅動電機與行走機構驅動電機串列在自行走式微型地下管道掘進機的中部，通過支撐盤和中部外殼將兩部電機固定，支撐盤與中部外殼固定連接；B、刀頭機構包括外殼切削機構、主體切削刀具和帶鉆頭心軸；外殼切削機構包括刀頭外殼和周向刀片；刀頭外殼為薄壁圓筒形結構，在其前端的內壁面和外壁面上均勻交替開有若干刀槽，周向刀片固定安裝在刀槽內，刀刃方向朝向帶鉆頭心軸的旋轉方向，刀刃與刀頭外殼軸向的夾角為45° -60° ；主體切削刀具包括有若干組切削刀具組件，每組切削刀具組件包括刀片、可調刀
4架、固定刀架、刀架連桿和刀架調節件；固定刀架兩側有連接孔，分別用于與刀頭外殼和帶鉆頭心軸固定連接，帶動刀頭外殼隨帶鉆頭心軸同步轉動；固定刀架中部有凹槽，凹槽底部伸出有帶螺紋孔的刀架調節件安裝板；可調刀架下部置于固定刀架中部凹槽內，并與固定刀架軸連接，可調刀架可繞連接軸轉動；可調刀架中部有凹槽，可調刀架上部有刀片固定槽，刀片安裝在刀片固定槽上，并且刀片在刀片固定槽的安裝位置可調節；刀架調節件包括調節螺桿和連接塊，連接塊中部有凹槽，凹槽底面有通孔，調節螺桿一端穿過連接塊底面通孔與連接塊連接，且調節螺桿與連接塊之間只有轉動副，調節螺桿的螺紋段穿過刀架調節件安裝板的螺紋孔與固定刀架連接；刀架連桿兩端分別置于連接塊凹槽內和可調刀架中部凹槽內，并與連接塊和可調刀架軸連接，刀架連桿可繞兩個連接軸轉動；帶鉆頭心軸末端與刀頭驅動電機的動力輸出軸之間通過動力連桿固定相連，刀頭驅動電機的動力輸出端帶通動力連桿和帶鉆頭心軸旋轉；C、行走機構包括減速機構、支撐支架和傳動調節機構；減速機構包括有RV減速器和4個主動鏈輪，RV減速器動力輸入軸與行走機構驅動電機的動力輸出軸固連，4個主動鏈輪分別固定在RV減速器的兩根動力輸出軸兩端，RV 減速器動力輸出軸垂直于RV減速器動力輸入軸，減速機構實現減速、動力換向和雙軸動力輸出功能；支撐支架前端通過連接法蘭與RV減速器固連；支撐支架后部為中空結構，用于安裝傳動調節機構的導向滑塊，中空結構兩側面上開有滑槽，支撐支架后端平面上有螺紋孔； 支撐支架中部有兩個對稱的平行軸孔，軸孔平行于RV減速器動力輸出軸，軸孔內固定有內從動軸，內從動軸兩端軸承連接有內從動鏈輪；支撐支架在軸孔與連接法蘭之間還開有螺紋孔，螺紋孔垂直于RV減速器動力輸出軸和RV減速器動力輸入軸，用于與傳動調節機構的調節螺栓相連；傳動調節機構包括有傳動機構、鏈條張緊機構和調節機構；傳動機構沿支撐支架分為對稱的兩部分，每部分均包括平行支架、鏈輪連桿和從動鏈輪，平行支架兩端有軸孔， 軸孔內分別固定有前從動軸和后從動軸，前從動軸兩端軸承連接有前從動鏈輪，前從動軸與RV減速器動力輸出軸同側的端頭之間通過前鏈輪連桿相連，后從動軸兩端軸承連接有后從動鏈輪，后從動軸與內從動軸同側的端頭之間通過后鏈輪連桿相連，每部分兩個后鏈輪連桿之間還固連有調節軸，調節軸與后從動軸平行；鏈條張緊機構沿支撐支架分為對稱的兩部分，每部分均包括調整支架、調節螺栓和張緊鏈輪，調整支架為“U”型結構，底面開有通孔，兩側側面開有同軸孔，調節螺栓穿過調整支架底面通孔與支撐支架中部螺紋孔連接， 且調節螺栓與調整支架之間套有卡簧，使調節螺栓轉動時可帶動調整支架沿調節螺栓軸向移動，張緊鏈輪軸穿過調整支架側面軸孔，并與調整支架固連，張緊鏈輪軸兩端軸承連接有張緊鏈輪；調節機構包括調節螺桿、導向滑塊、導向軸和調節連桿，調節螺桿穿過支撐支架后端的螺紋孔與支撐支架螺紋連接，調節螺桿端部穿過導向滑塊底面通孔，調節螺桿中部伸出有擋塊，在擋塊和導向滑塊外側底面之間的調節螺桿上套有彈簧，導向滑塊為“U”型結構，兩側側面開有同軸孔，導向滑塊置于支撐支架后部的中空結構中，導向軸穿過導向滑塊兩側同軸孔，并且導向軸兩端處于支撐支架后部側面滑槽內，導向軸與調節軸之間通過調節連桿相連；鏈條將同一組的主動鏈輪、前從動鏈輪、后從動鏈路和內從動鏈輪繞連，張緊鏈輪處于鏈條內側，用于將鏈條張緊。D、在動力機構和刀頭機構之間為泥漿攪拌區，泥漿攪拌區與動力機構之間通過支撐盤封閉，泥漿攪拌區的外殼與外部土壤密封；帶鉆頭心軸末端與刀頭驅動電機的動力輸出軸之間的動力連桿上伸出有攪拌棒，攪拌棒位于泥漿攪拌區內；外部有進水管道和排水管道通如泥漿攪拌區，用于進水和將泥漿排除。本實用新型所述一種自行走式微型地下管道掘進機的優選方案，其特征在于刀頭機構中，從距帶鉆頭心軸徑向距離最近的刀片起，沿帶鉆頭心軸的轉動方向，每組切削刀具組件的刀片在可調刀架上的安裝位置距帶鉆頭心軸的徑向距離均勻增大，刀片的刀刃刃口尺寸均勻減小。本實用新型所述一種自行走式微型地下管道掘進機的優選方案，其特征在于刀頭機構中，每個刀片的切削角可調節，并且保持相同。本實用新型所述一種自行走式微型地下管道掘進機的優選方案，其特征在于行走機構中，支撐支架在軸孔與連接法蘭之間還開有導向桿孔，導向桿孔中固定安裝有導向桿；在平行支架上開有導向槽，導向槽與導向桿配合，限制平行支架只能在垂直于RV減速器動力輸出軸的平面方向內運動。本實用新型所述一種自行走式微型地下管道掘進機的優選方案，其特征在于行走機構中，支撐支架在軸孔與連接法蘭之間還開有導向軸孔，導向軸孔中固定安裝有導向軸；調整支架底面上開有兩個通孔，一個通孔與支撐支架中部的螺紋孔配合，另一個通孔與支撐支架中部的導向軸孔配合，導向軸穿過導向軸孔和調整支架底面通孔，限制調整支架只能垂直于支撐支架運動。本實用新型所述一種自行走式微型地下管道掘進機的優選方案，其特征在于行走機構中，所述鏈條為帶附件鏈條，附件為“U”型凹槽結構，附件固定在鏈條每對外鏈板的外側，鏈條卡在附件的凹槽內，且附件的兩側面處于外鏈板的兩根銷軸間。本實用新型所述一種自行走式微型地下管道掘進機的優選方案，其特征在于中部外殼上開有若干平行于中部外殼軸線的縫隙，在中部支撐盤之間固定有條形刀片，條形刀片刀刃伸出中部外殼上的縫隙。本實用新型所述一種自行走式微型地下管道掘進機的優選方案，其特征在于采用在支撐盤上開有水管孔，采用一條進水管和三條排水管從后部行走機構兩側穿過支撐板通入泥漿攪拌區。有益效果采用本實用新型提出的自行走式微型地下管道掘進機，在刀頭機構通過設置刀頭外殼，將將土壤切割為殼內和殼外兩部分，既有利于對殼內土壤進行切削，又不會對殼外土壤造成破壞；通過采用刀片的徑向位置和切削角可調設計，將刀片設置為螺旋狀排列，可以減小每個刀片的刀刃尺寸，從而降低對動力的要求；并可以實現每個刀片的切削力大小相等，進而使每組可調刀架和固定刀架的受力相等，整體受力平衡，在切削時能提供一個軸向的前進推力，有利于刀頭沿軸向前進；此外，根據不同土壤特性，可以調節刀片切削角，降低切削阻力，減少刀具磨損，保證切削土體的流動性；通過更換不同形狀的刀具，可以提高刀頭的使用壽命。在行走機構中通過設置鏈條張緊機構可以實現鏈條的張緊；通過調節機構實現平行支架的平行移動，并且具備兩個平行支架間的距離根據土壤的疏松程度自動調節的功能，保證鏈條與土壤始終接觸；通過帶附件鏈條使鏈條運動的時候與土壤有效地接觸， 產生足夠的前進推力。

圖1 本實用新型的整體結構示意圖；圖2 本實用新型內部結構示意圖；圖3:刀頭結構示意圖；圖4 切削刀具組件的結構示意圖一；圖5 切削刀具組件的結構示意圖二 ；圖6 中部機構的結構示意圖；圖7 行走機構結構示意圖；圖8 支撐支架和鏈條張緊機構部分部件結構示意圖；圖9 支撐支架和調節機構部分部件結構示意圖；圖10 帶附件鏈條結構示意圖；圖11 帶鉆頭心軸的結構示意圖；圖12 可調刀架的結構示意圖；圖13 刀架連桿的結構示意圖；其中1、刀頭機構；2、中部外殼；3、行走機構；4、密封橡膠；5、第一排水管；6、第二排水管；7、進水管；8、第三排水管；9、第四排水管；10、第五排水管；11、刀頭外殼；12、帶鉆頭心軸；13、切削刀具組件；14、周向刀片；15、刀片；16、可調刀架；17、固定刀架；18、刀架連桿；19、連接塊；20、調節螺桿；21、行走機構驅動電機；22、刀頭驅動電機；23、第一支撐盤；24、第二支撐盤；25、第三支撐盤；26、第四支撐盤；27、第五支撐盤；28、動力連桿；29、 聯軸套；30、固定架；31、條形刀片；32、RV減速器動力輸入軸；33、RV減速器；34、主動鏈輪； 35、前鏈輪連桿；36、支撐支架；37、前從動鏈輪；38、平行支架；39、張緊鏈輪；40、調整支架； 41、導向桿；42、內從動鏈輪；43、后鏈輪連桿；44、后從動鏈輪；45、調節螺桿；46、調節軸； 47、導向軸；48、調節螺栓；49、張緊鏈輪軸；50、卡簧；51、導向滑塊；52、導向軸；53、調節連桿；54、彈簧。
具體實施方式
下面結合具體實施例描述本實用新型實施例本實施例用于地下1米、直徑為20cm的地下管線掘進施工中，管線鋪設環境為土質均勻、少量雜質的干燥黏土或砂土環境。參照附圖1，本實施例中，自行走式微型地下管道掘進機前部為刀頭機構1、后部為行走機構3、中部為動力機構，動力機構外有中部外殼2將動力機構與外部土壤分隔開。參照附圖3，刀頭機構1包括外殼切削機構、主體切削刀具和帶鉆頭心軸12三個部分。外殼切削機構包括有刀頭外殼11和周向刀片14 ；刀頭外殼11為薄壁圓筒形結構， 外筒壁圓周半徑為114mm，壁厚為4mm，在刀頭外殼11前端的內壁面和外壁面上均勻交替開有4組刀槽，每組刀槽包括有一個外壁面刀槽和一個內壁面刀槽，周向刀片14通過平頭螺絲和薄螺母固定安裝在刀槽內，周向刀片14的厚度略小于刀槽的厚度，從而盡可能保證刀頭外殼11外壁面的平整，周向刀片14的刀刃方向朝向帶鉆頭心軸12的旋轉方向，刀刃與刀頭外殼軸向的夾角為45°，4組共8個周向刀片14在刀頭外殼11外端形成鋸齒狀，當刀頭外殼11跟隨帶鉆頭心軸12旋轉時，周向刀片14可以對刀頭外殼11厚度上的土壤進行有效切削，順利將土壤切割為殼內和殼外兩部分，既有利于對殼內土壤進行切削，又不會對殼外土壤造成破壞。主體切削刀具包括有4組切削刀具組件3，參照附圖4和附圖5，每組切削刀具組件13包括刀片15、可調刀架16、固定刀架17、刀架連桿18和刀架調節件。固定刀架17主要起連接帶鉆頭心軸12和刀頭外殼11，帶動刀頭外殼11跟隨帶鉆頭心軸12轉動的作用，同時也起到支撐可調刀架16的作用。固定刀架17兩側有連接孔， 參照附圖3，固定刀架17 —側的連接孔通過內六角螺絲和刀頭外殼11固連，固定刀架17另一側的連接孔與帶鉆頭心軸12中部的銷軸過盈配合，從而通過固定刀架17將刀頭外殼11 與帶鉆頭心軸12相連；參照附圖4和附圖5，固定刀架17中部有凹槽，凹槽提供了可調刀架 16的轉動范圍，在凹槽底部伸出有刀架調節件安裝板，安裝板上有螺紋孔，螺紋孔的作用是與刀架調節件中的調節螺桿20螺紋連接。本實施例中，固定刀架17底面與其凹槽底面有 30°夾角，主要作用是為了刀頭機構1整體受力平衡。可調刀架16主要作用是用于固定刀片15，并且通過繞固定刀架17上的轉軸轉動， 來調節刀片15的切削角。參照附圖3、附圖5和附圖12，可調刀架16下部置于固定刀架17 中部凹槽內，并通過轉軸連接，轉軸與固定刀架17之間過盈配合，使轉軸不在固定刀架17 內轉動，轉軸與可調刀架16為間隙配合，可調刀架16可繞轉軸轉動。可調刀架中部有凹槽， 凹槽作用是便于與刀架連桿18通過轉軸連接。可調刀架16上部有刀片固定槽，刀片15通過圓頭螺絲和薄螺母固定在可調刀架16上，可通過調節刀片15在刀片固定槽中的安裝位置，來調節刀片15距帶鉆頭心軸12的徑向距離。參照附圖4，刀架調節件包括調節螺桿20和連接塊19，連接塊19中部有凹槽，凹槽作用是便于與刀架連桿18通過轉軸連接，凹槽底面有通孔，調節螺桿20 —端穿過連接塊 19底面通孔，并通過卡簧限制調節螺桿20與連接塊19之間只有轉動副，即當調節螺桿20 轉動時，連接塊19受卡簧限制不轉動，但調節螺桿20的軸向運動可傳遞給連接塊19，從而帶動連接塊19沿調節螺桿20軸向運動；調節螺桿20的螺紋段穿過刀架調節件安裝板的螺紋孔與固定刀架17連接，調節螺桿20繞刀架調節件安裝板的螺紋孔轉動后產生軸向運動。參照附圖4和附圖13，刀架連桿18為“8”字型，兩端分別置于連接塊19凹槽內和可調刀架16中部凹槽內，并與連接塊19和可調刀架16軸連接，刀架連桿18可繞兩個連接軸轉動，而連接塊19和可調刀架16與此處轉軸為過盈配合，相互之間不轉動。從而固定刀架17、可調刀架16、刀架連桿18、連接塊19和調節螺桿20之間形成類似曲柄滑塊的機構，其中連接塊19類似于滑塊。通過轉動調節螺桿20，推動連接塊19沿調節螺桿20軸向運動，連接塊19通過刀架連桿18推動可調刀架16繞固定刀架17轉動，從而能夠調節刀片 15的切削角。參照附圖3和附圖11，帶鉆頭心軸12末端通過螺栓與動力連桿28固定連接，帶鉆頭心軸12中部為矩形柱狀結構，四面均有銷軸，用于與固定刀架17固定連接，帶鉆頭心軸12前部為鉆頭部分，用于土壤的切削和導向功能。帶鉆頭心軸12整體長度等于刀頭外殼11的軸向長度。參照附圖6，本實施例的動力機構包括刀頭驅動電機22和行走機構驅動電機21， 刀頭驅動電機22與行走機構驅動電機21同軸串列在自行走式微型地下管道掘進機的中部，第一支撐盤23將行走機構驅動電機21軸向固定，第二支撐盤M和第三支撐盤25將刀頭驅動電機22軸向固定，在第二支撐盤M和第三支撐盤25之間通過固定架30固定有4 片條形刀片31，4片條形刀片31均勻分布。刀頭驅動電機22的動力輸出軸通過聯軸套四與動力連桿觀固定相連，并且第四支撐盤26和第五支撐盤27將聯軸套四和動力連桿觀軸向固定。在動力機構外部有中部外殼2將動力機構與外部土壤分隔開，且中部外殼2上開有4條平行于中部外殼軸線的縫隙，縫隙與4片條形刀片31配合，條形刀片31從縫隙中伸出插入泥土中，實現抵抗由于刀頭機構1切削土壤產生的扭矩的功能，保證刀頭機構1后部結構不會轉動。參照附圖2和附圖6，第五支撐盤27與刀頭機構1之間為泥漿攪拌區，泥漿攪拌區的外殼與外部土壤通過密封橡膠4密封，密封橡膠4也套在中部外殼2內，動力連桿28處于泥漿攪拌區內，在動力連桿觀上垂直交叉插入有3對攪拌棒，從外部有第一排水管5、第二排水管6、進水管7、第三排水管8、第四排水管9和第五排水管10穿過五個支承盤，通入泥漿攪拌區，其中由于水管只能安裝在行走機構3兩側，而在中部動力機構中，水管是沿支撐盤均勻分布，所以在第一支撐盤23和第二支承盤M之間，第二排水管6與第一排水管5 之間通過軟管連接，第三排水管8與第四排水管9之間通過軟管連接。進水管7用于向泥漿攪拌區注水，排水管與地面的泥漿泵相連，將攪拌區內的泥漿抽出。參照附圖7，行走機構3包括有減速機構、支撐支架36和傳動調節機構。減速機構包括RV減速器33和四個主動鏈輪34，RV減速器33動力輸入軸32與行走機構驅動電機21的動力輸出軸固連，四個主動鏈輪34分別固定在RV減速器33的兩根動力輸出軸兩端，并與動力輸出軸鍵連接，RV減速器動力輸出軸垂直于RV減速器動力輸入軸，且兩個動力輸出軸一上一下對稱放置，便于后面傳動調節機構的工作。減速機構實現了減速、動力換向和雙軸動力輸出的功能。支撐支架36前端通過連接法蘭與RV減速器33螺栓固定連接。參照附圖8和附圖 9，支撐支架36后部為中空結構，用于安裝傳動調節機構的導向滑塊51，且在中空結構兩側面上開有滑槽，便于導向軸52兩端在滑槽內移動，在支撐支架36后端平面上還有螺紋孔， 用于與調節螺桿45螺紋連接；在支撐支架36后部中空結構之前，支撐支架36上下開有兩個對稱的平行軸孔，軸孔平行于RV減速器動力輸出軸，軸孔內固定內從動軸，并與內從動軸過盈配合，內從動軸兩端采用軸承連接有內從動鏈輪42 ；支撐支架36在軸孔與與連接法蘭之間還開有兩個導向桿孔，一個導向軸孔和一螺紋孔，四個孔的中心軸線均垂直于支撐支架36平面，導向桿孔內穿過有導向桿41，作用是與平行支架38上的導向槽配合，限制平行支架38只能在垂直于RV減速器動力輸出軸的平面方向內運動，螺紋孔用于與傳動調節機構的調節螺栓48螺紋連接。參照附圖7，傳動調節機構包括有傳動機構、鏈條張緊機構和調節機構。傳動機構沿支撐支架分為對稱的兩部分，每部分均包括一個平行支架38、四個鏈輪連桿和六個從動鏈輪，平行支架38兩端有平行軸孔，前端軸孔內固定有前從動軸，前端軸孔與前從動軸過盈配合，后端軸孔內固定有后從動軸，后端軸孔與后從動軸過盈配合，前從動軸兩端采用軸承連接有前從動鏈輪37，前從動軸與RV減速器動力輸出軸平行，前從動軸與RV減速器動力輸出軸同側的端頭之間通過前鏈輪連桿35相連，前鏈輪連桿35與前從動軸和RV減速器動力輸出軸之間為轉動連接，后從動軸兩端采用軸承連接有后從動鏈輪 44，后從動軸與內從動軸平行，后從動軸與內從動軸同側的端頭之間通過后鏈輪連桿43相連，后鏈輪連桿43與后從動軸和內從動軸之間為轉動連接，在每部分的兩個后鏈輪連桿43 之間還固定有調節軸46，調節軸46與后從動軸平行。實際上每部分傳動機構為由平行支架 38、兩個前鏈輪連桿、支撐支架36和兩個后鏈輪連桿組成的平行四邊形機構，以RV減速器動力輸出軸、前從動軸、后從動軸和內從動軸為平行四邊形機構的鉸鏈軸。用帶附件鏈條將同一組的主動鏈輪、前從動鏈輪、后從動鏈路和內從動鏈輪繞連，主動鏈輪轉動時，帶動帶附件鏈條轉動，并與管壁土壤接觸，形成摩擦力，從而能夠前進。參照附圖7和附圖8，鏈條張緊機構沿支撐支架也分為對稱的兩部分，每部分均包括調整支架40、調節螺栓48和張緊鏈輪39，調整支架40為“U”型結構，“U”槽朝向支撐支架36，調整支架40底面開有兩個通孔，兩側側面開有同軸孔，調節螺栓48穿過調整支架40 底面的一個通孔與支撐支架36中部螺紋孔螺紋連接，且調節螺栓48與調整支架40之間套有卡簧50，卡簧50使調節螺栓48轉動時可帶動調整支架40沿調節螺栓48軸向移動，導向軸47穿過支撐支架36的導向軸孔和調整支架40底面的另一個通孔，限制調整支架40 只能沿導向軸47運動，張緊鏈輪軸49穿過調整支架40側面的軸孔，并與軸孔過盈配合，張緊鏈輪軸49兩端采用軸承連接有張緊鏈輪39。這里鏈條張緊機構的機理是通過旋轉調節螺栓48帶動調整支架40運動，進而帶動張緊鏈輪39運動，張緊鏈輪39處于帶附件鏈條內側，用于將帶附件鏈條張緊。參照附圖10，帶附件鏈條的每對外鏈板外側通過膠接固連有“U”形附件，鏈條卡在“U”形附件的凹槽內，且“U”形附件的兩側面處于外鏈板的兩根銷軸間，“U”形附件外底面與外鏈板兩個銷軸孔中心連線的夾角為30°，夾角方向與帶附件鏈條運動的方向一致， 如此便可以使帶附件鏈條運動的時候與土壤有效地接觸，產生足夠的前進推力。參照附圖7和附圖9，調節機構包括調節螺桿45、導向滑塊51、導向軸52和調節連桿53。調節螺桿45穿過支撐支架36后端的螺紋孔與支撐支架36螺紋連接，調節螺桿45 的前端部穿過導向滑塊51的底面通孔，并與導向滑塊51間隙配合，調節螺桿45中部伸出有擋塊，在擋塊和導向滑塊51外側底面之間的調節螺桿上套有彈簧54，當旋轉調節螺桿45 前進時，擋塊推動彈簧M前進，彈簧M進而推動導向滑塊51前進，導向滑塊51為“U”型結構，兩側側面開有同軸孔，導向滑塊51置于支撐支架36后部的中空結構中，導向軸52穿過導向滑塊51兩側同軸孔，并且導向軸52兩端處于支撐支架36后部側面滑槽內，從而導向軸52限制導向滑塊51只能沿支撐支架36后部側面滑槽方向移動，導向軸52與調節軸 46之間通過調節連桿53相連，并且調節連桿53與導向軸52和調節軸46均為轉動連接。 這里調節機構的目的是為了使整個行走機構能夠具有自適應能力，當調節螺桿45在某個位置確定后，導向滑塊51的運動就是由彈簧M的壓力及管道土壤壁面的壓力來決定，當管道尺寸變小時，管道壓縮前后從動鏈輪，進而帶動平行支架38向支撐支架36靠攏，此時調節連桿53推動導向滑塊51壓縮彈簧M ；當管道尺寸變大時，彈簧M推動導向滑塊51并帶動調節連桿53運動，推動平行支架38向支撐支架36外張開，從而始終保持帶附件鏈條與管道土壤壁面接觸。[0065]本實施例中，刀頭外殼11，中部外殼2和帶鉆頭心軸12為304不銹鋼，周向刀片 14和刀片15為高速鋼，其余零件材料為LY12。本實施例工作時，首先調節調節螺桿使兩個平行支架保持一個合適高度，便于機構前進。調節鏈條張緊機構使帶附件鏈條張緊，并與外界充分接觸。然后刀頭驅動電機和行走機構驅動電機開始工作，刀頭驅動電機帶動帶鉆頭心軸12轉動，轉速為10-80r/min，帶鉆頭心軸12本身有切削土壤的效果，同時帶鉆頭心軸12帶動四組切削刀具組件13轉動， 并通過固定刀架17帶動刀頭外殼11轉動，轉動時刀頭外殼11上的周向刀片14對刀頭外殼11厚度上的土壤進行有效切削，順利將土壤切割為殼內和殼外兩部分；四組切削刀具組件13轉動時，刀片15對刀頭外殼11殼內的土壤進行主要切削，其中，從一個距帶鉆頭心軸 12徑向距離最近的刀片起，沿帶鉆頭心軸12的轉動方向，以此調節刀片在刀片固定槽上的安裝位置，使刀片距帶鉆頭心軸的徑向距離均勻增大。本實施例中從安裝在刀片固定槽內端的刀片開始，順著帶鉆頭心軸12的轉動方向，均勻增大刀片距帶鉆頭心軸的徑向距離， 到第四個刀片時，刀片安裝在刀片固定槽外端，使四個刀片成螺旋狀排列，并在整個徑向尺寸內的土壤都有刀片能切削到。這種結構的作用是可以減小每個刀片的刀刃尺寸，從而降低對動力的要求；由于刀片的切削力隨著與中心的徑向距離增大而增大，因此隨著徑向距離增大，刀刃刃口尺寸依次均勻減小，并且調節每個調節螺桿，使四個刀片的切削角相等， 這樣也可以實現每個刀片的切削力大小相等，進而使每組可調刀架16和固定刀架17的受力相等，整體受力平衡，并在切削時能提供一個軸向的前進推力，有利于刀頭沿軸向前進； 此外，根據不同土壤特性，可以調節刀片切削角，降低切削阻力，減少刀具磨損，保證切削土體的流動性；通過更換不同形狀的刀具，可以提高刀頭的使用壽命。行走機構驅動電機通過 RV減速器實現減速和動力換向，RV減速器的蝸輪軸將動力傳遞至主動鏈輪上，主動鏈輪再帶動帶附件鏈條驅動所有的從動鏈輪轉動，實現整體機構向前行進。
權利要求1. 一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于所述自行走式微型地下管道掘進機前部為刀頭機構、后部為行走機構、中部為動力機構；A、動力機構包括刀頭驅動電機和行走機構驅動電機，刀頭驅動電機與行走機構驅動電機串列在自行走式微型地下管道掘進機的中部，通過支撐盤和中部外殼將兩部電機固定， 支撐盤與中部外殼固定連接；B、刀頭機構包括外殼切削機構、主體切削刀具和帶鉆頭心軸；外殼切削機構包括刀頭外殼和周向刀片；刀頭外殼為薄壁圓筒形結構，在其前端的內壁面和外壁面上均勻交替開有若干刀槽，周向刀片固定安裝在刀槽內，刀刃方向朝向帶鉆頭心軸的旋轉方向，刀刃與刀頭外殼軸向的夾角為45° -60° ；主體切削刀具包括有若干組切削刀具組件，每組切削刀具組件包括刀片、可調刀架、固定刀架、刀架連桿和刀架調節件；固定刀架兩側有連接孔，分別用于與刀頭外殼和帶鉆頭心軸固定連接，帶動刀頭外殼隨帶鉆頭心軸同步轉動；固定刀架中部有凹槽，凹槽底部伸出有帶螺紋孔的刀架調節件安裝板；可調刀架下部置于固定刀架中部凹槽內，并與固定刀架軸連接，可調刀架可繞連接軸轉動；可調刀架中部有凹槽，可調刀架上部有刀片固定槽，刀片安裝在刀片固定槽上，并且刀片在刀片固定槽的安裝位置可調節；刀架調節件包括調節螺桿和連接塊，連接塊中部有凹槽，凹槽底面有通孔，調節螺桿一端穿過連接塊底面通孔與連接塊連接，且調節螺桿與連接塊之間只有轉動副，調節螺桿的螺紋段穿過刀架調節件安裝板的螺紋孔與固定刀架連接；刀架連桿兩端分別置于連接塊凹槽內和可調刀架中部凹槽內，并與連接塊和可調刀架軸連接，刀架連桿可繞兩個連接軸轉動；帶鉆頭心軸末端與刀頭驅動電機的動力輸出軸之間通過動力連桿固定相連，刀頭驅動電機的動力輸出端帶通動力連桿和帶鉆頭心軸旋轉；C、行走機構包括減速機構、支撐支架和傳動調節機構；減速機構包括有RV減速器和4個主動鏈輪，RV減速器動力輸入軸與行走機構驅動電機的動力輸出軸固連，4個主動鏈輪分別固定在RV減速器的兩根動力輸出軸兩端，RV減速器動力輸出軸垂直于RV減速器動力輸入軸，減速機構實現減速、動力換向和雙軸動力輸出功能；支撐支架前端通過連接法蘭與RV減速器固連；支撐支架后部為中空結構，用于安裝傳動調節機構的導向滑塊，中空結構兩側面上開有滑槽，支撐支架后端平面上有螺紋孔；支撐支架中部有兩個對稱的平行軸孔，軸孔平行于RV減速器動力輸出軸，軸孔內固定有內從動軸，內從動軸兩端軸承連接有內從動鏈輪；支撐支架在軸孔與連接法蘭之間還開有螺紋孔， 螺紋孔垂直于RV減速器動力輸出軸和RV減速器動力輸入軸，用于與傳動調節機構的調節螺栓相連；傳動調節機構包括有傳動機構、鏈條張緊機構和調節機構；傳動機構沿支撐支架分為對稱的兩部分，每部分均包括平行支架、鏈輪連桿和從動鏈輪，平行支架兩端有軸孔，軸孔內分別固定有前從動軸和后從動軸，前從動軸兩端軸承連接有前從動鏈輪，前從動軸與RV 減速器動力輸出軸同側的端頭之間通過前鏈輪連桿相連，后從動軸兩端軸承連接有后從動鏈輪，后從動軸與內從動軸同側的端頭之間通過后鏈輪連桿相連，每部分兩個后鏈輪連桿之間還固連有調節軸，調節軸與后從動軸平行；鏈條張緊機構沿支撐支架分為對稱的兩部分，每部分均包括調整支架、調節螺栓和張緊鏈輪，調整支架為“U”型結構，底面開有通孔，兩側側面開有同軸孔，調節螺栓穿過調整支架底面通孔與支撐支架中部螺紋孔連接，且調節螺栓與調整支架之間套有卡簧，使調節螺栓轉動時可帶動調整支架沿調節螺栓軸向移動，張緊鏈輪軸穿過調整支架側面軸孔，并與調整支架固連，張緊鏈輪軸兩端軸承連接有張緊鏈輪；調節機構包括調節螺桿、導向滑塊、導向軸和調節連桿，調節螺桿穿過支撐支架后端的螺紋孔與支撐支架螺紋連接，調節螺桿端部穿過導向滑塊底面通孔，調節螺桿中部伸出有擋塊，在擋塊和導向滑塊外側底面之間的調節螺桿上套有彈簧，導向滑塊為“U”型結構，兩側側面開有同軸孔，導向滑塊置于支撐支架后部的中空結構中，導向軸穿過導向滑塊兩側同軸孔，并且導向軸兩端處于支撐支架后部側面滑槽內，導向軸與調節軸之間通過調節連桿相連；鏈條將同一組的主動鏈輪、前從動鏈輪、后從動鏈路和內從動鏈輪繞連，張緊鏈輪處于鏈條內側，用于將鏈條張緊；D、在動力機構和刀頭機構之間為泥漿攪拌區，泥漿攪拌區與動力機構之間通過支撐盤封閉，泥漿攪拌區的外殼與外部土壤密封；帶鉆頭心軸末端與刀頭驅動電機的動力輸出軸之間的動力連桿上伸出有攪拌棒，攪拌棒位于泥漿攪拌區內；外部有進水管道和排水管道通如泥漿攪拌區，用于進水和將泥漿排除。
2.根據權利要求1所述的一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于刀頭機構中，從距帶鉆頭心軸徑向距離最近的刀片起，沿帶鉆頭心軸的轉動方向，每組切削刀具組件的刀片在可調刀架上的安裝位置距帶鉆頭心軸的徑向距離均勻增大，刀片的刀刃刃口尺寸均勻減小。
3.根據權利要求1或2所述的一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于刀頭機構中，每個刀片的切削角可調節，并且保持相同。
4.根據權利要求1所述的一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于行走機構中，支撐支架在軸孔與連接法蘭之間還開有導向桿孔，導向桿孔中固定安裝有導向桿；在平行支架上開有導向槽，導向槽與導向桿配合，限制平行支架只能在垂直于RV減速器動力輸出軸的平面方向內運動。
5.根據權利要求1所述的一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于行走機構中，支撐支架在軸孔與連接法蘭之間還開有導向軸孔，導向軸孔中固定安裝有導向軸；調整支架底面上開有兩個通孔，一個通孔與支撐支架中部的螺紋孔配合，另一個通孔與支撐支架中部的導向軸孔配合，導向軸穿過導向軸孔和調整支架底面通孔，限制調整支架只能垂直于支撐支架運動。
6.根據權利要求1、4、5任一所述的一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于 行走機構中，所述鏈條為帶附件鏈條，附件為“U”型凹槽結構，附件固定在鏈條每對外鏈板的外側，鏈條卡在附件的凹槽內，且附件的兩側面處于外鏈板的兩根銷軸間。
7.根據權利要求1所述的一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于中部外殼上開有若干平行于中部外殼軸線的縫隙，在中部支撐盤之間固定有條形刀片，條形刀片刀刃伸出中部外殼上的縫隙。
8.根據權利要求1所述的一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于采用在支撐盤上開有水管孔，采用一條進水管和三條排水管從后部行走機構兩側穿過支撐板通入泥漿攪拌區。
專利摘要本實用新型提出了一種自行走式微型地下管道掘進機，其特征在于所述自行走式微型地下管道掘進機前部為刀頭機構、后部為行走機構、中部為動力機構。在刀頭機構采用刀片的徑向位置和切削角可調設計，將刀片設置為螺旋狀排列，減小每個刀片的刀刃尺寸，降低對動力的要求；并實現每組可調刀架和固定刀架的受力相等，整體受力平衡，在切削時提供軸向的前進推力，有利于刀頭沿軸向前進；此外，根據不同土壤特性調節刀片切削角，降低切削阻力，減少刀具磨損，保證切削土體的流動性，提高刀頭的使用壽命。在行走機構中設置鏈條張緊機構實現鏈條的張緊；通過調節機構實現平行支架的平行移動，具備兩個平行支架間的距離根據土壤的疏松程度自動調節的功能，保證鏈條與土壤始終接觸；通過帶附件鏈條使鏈條運動的時候與土壤有效地接觸，產生足夠的前進推力。
文檔編號E21D9/00GK202023563SQ20112002907
公開日2011年11月2日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者孫麗軍, 張 林, 文學, 曹小寶, 王舟, 胡玉龍, 葛文杰 申請人:西北工業大學