[发明专利]挖掘机用环向切土装置及其环向切土方法

说明书

本发明公开了一种挖掘机用环向切土装置和环向切土方法，本发明的方法改变传统的挖掘机铲斗竖直方向切土方式，提供了一种黄土隧道环向切土方式。挖掘机用环向切土装置安装于挖掘机的小臂上，包括水平基刀和竖直基刀，水平基刀呈等腰三角形，其两侧边的交点朝向正前方；水平基刀两侧边上设有用于切土的侧刀刃；竖直基刀呈弧顶向上的劣弧弓形，竖直基刀弧形边上设有用于切土的弧刀刃；水平基刀向上连接有脊板。本发明在平行于开挖面土体的方向上进行旋转切土动作，挖掘机的工作台也通过其旋转加入了切土动作，一次旋转的切土量是铲斗一次挖土量的8－10倍，提高了隧道的开挖效率，降低了开挖时挖掘机的油耗。

技术领域

本发明涉及施工技术领域，尤其涉及一种黄土隧道挖土的装置和方法。

背景技术

我国对黄土隧道开挖的主要思路是大断面转化小断面、加强支护、及时封闭，据此形成的常用施工工艺有三台阶七步开挖法、CRD法、CD法和双侧壁导坑法等。以上施工工艺均为人工辅助机械开挖，常用的开挖机械是中小型反铲挖掘机，挖掘机包括有可旋转的工作台（工作台上设有驾驶室）、大臂和与大臂铰接的小臂，大臂由大臂油缸驱动，小臂由小臂油缸驱动；铲斗为其执行开挖的装置。铲斗与安装铲斗的小臂之间通过销子铰接在一起。挖掘机挖土时，每动作一个周期（通过控制大臂、小臂，使铲斗向前伸出、向下挖土、收回、向下放土），只能挖出一铲斗的土量。土挖出来后通常倒在地下，最后通过运载机等运输装置集中装车运出。

实际施工时中小型反铲挖掘机有以下缺陷：

1、铲斗体积大，每铲斗挖量大，操作人员不容易准确判断铲斗的位置，容易造成超挖；

2、铲斗只能垂直于隧道开挖方向开挖，每循环仅挖一铲斗土，效率不高；每循环中，铲斗需要先向前伸入土体，再向下挖土，再收回来，最后将土放下，每次方向的转变都要耗费大量能量，整体能耗较高。

3、挖掘机工作时通过控制大臂油缸和小臂油缸，上下摆动大臂，只能垂直于开挖面挖掘土体，铲斗开挖土体后相邻土体可能随之塌落，如上铲超挖量不合格可能造成相邻位置塌落的土体也超挖。

4、铲斗体积较大，挖掘机的操作员不容易准确判断其位置，这也容易带来超挖现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挖掘机用环向切土装置，改变以往执行开挖的装置只能垂直于隧道开挖方向开挖的现有技术，适于横向切土，提高开挖隧道的效率并降低开挖中的能耗。

为实现上述目的，本发明的挖掘机用环向切土装置安装于挖掘机的小臂上，包括水平基刀和竖直基刀，

水平基刀呈等腰三角形，包括第一底边和两侧边，两侧边呈向内凹的弧线，两侧边的交点朝向正前方；两侧边上设有用于切土的侧刀刃；

竖直基刀呈弧顶向上的劣弧弓形，包括第二底边和与底边相连接的弧顶向上的弧形边，该弧形边上设有用于切土的弧刀刃；

水平基刀向上连接有竖直的脊板，脊板的顶边为弧顶向下的弧形边，脊板的顶边的后端与竖直基刀的弧形边的弧顶处相连接，脊板的的顶边的前端位于水平基刀的两侧边的交点的正上方并与该交点相邻。

脊板于其前后方向上的中部位置左右对称连接有加强板，加强板为三角形板且其三条边均为直线段，加强板的的一条边为竖向边并与脊板相连接，加强板的第二条边为水平边并与水平基刀相连接，加强板的第三条边为斜边。

所述脊板的前端连接有前刀头，前刀头的刀尖向正前方伸出并用于在垂直于开挖面的方向上刺入土体；

所述竖直基刀的左右两端分别连接有侧刀头，侧刀头的刀尖向左右方向伸出并用于在平行于开挖面的方向上切土。

所述竖直基刀向后连接有水平设置的水平连接板和竖直设置的竖向连接板，竖向连接板与水平连接板固定连接；