一种农田水利建设用的施工装置及施工方法与流程

本申请涉及农田水利建设技术领域，尤其是涉及一种农田水利建设用的施工装置及施工方法。

背景技术：

农田水利建设是指为发展农业生产服务的水利事业。基本任务是通过水利工程技术措施，改变不利于农业生产发展的自然条件，为农业高产高效服务。通过兴修为农田服务的水利设施，包括灌溉、排水、除涝和防治盐、渍灾害等，建设旱涝保收、高产稳定的基本农田。

灌溉用水是农作物生长的最重要因素之一，当部分的农田在重新规划分配之后，需要重新设置新的引水沟将灌溉水沟内的水引流到农田处进行灌溉，但是直接开挖引水沟会浪费较多的土地资源，因此预埋引水管的方式逐渐被应用；预埋引水管的方式通常需要先利用挖掘机等设备开挖沟槽，在再将引水管铺设在沟槽内，随后对沟槽进行回填，在不影响灌溉用水引流的同时，引水管上方的农田可正常进行使用，提高农田面积的利用率。

但是，针对上述技术方案，发明人认为，引水管埋设的步骤需要逐步开展，导致引水管埋设的工程需要耗费大量的时间以及人力资源；因此，存在改进空间。

技术实现要素：

为了降低工程所需要耗费的时间以及节省人力资源，本申请提供一种农田水利建设用的施工装置及施工方法。

第一方面，本申请提供一种农田水利建设用的施工装置，采用如下的技术方案：

一种农田水利建设用的施工装置，包括行走机构、设置于行走机构上的机体、控制臂以及用于控制控制臂运行的液压系统，其中，所述控制臂包括铰接于机体上的主力臂以及铰接于主力臂远离机体一端的安装箱，所述安装箱内设有倾斜朝下延伸且用于开挖沟槽的开沟机构；所述机体上设有放卷机构，并且所述放卷机构上存放有卷状的引水管，所述引水管一端依次穿设于主力臂、安装箱以及开沟机构上预设的导向圈内；所述安装箱内设有倾斜朝下延伸的伸缩臂，所述伸缩臂远离安装箱的一端设有用于对沟槽进行回填的回填机构，并且所述回填机构位于开沟机构远离机体的一侧。

通过采用上述技术方案，行走机构能够带动机体、放卷机构、控制臂、开沟机构、伸缩臂以及回填机构同步移动，其中，开沟机构能够在地面上开挖沟槽，伸缩臂能够控制回填机构的高度位置，回填机构能够对沟槽进行回填，放卷机构能够在沟槽回填之前将引水管铺设于沟槽的底部，使得开挖沟槽、铺设引水管以及沟槽回填能够同时进行，能够降低工程所需要耗费的时间，并且施工过程自动化程度较高，能够减少工程所需要耗费的人力资源。

可选的，所述开沟机构包括与安装箱相连接固定的固定架、与安装箱相连接固定且位于固定架远离机体一侧的固定盖、主动链轮、从动链轮、支撑链轮、动力链以及第一驱动电机，其中，所述主动链轮可转动地设置于固定架靠近安装箱的一端，所述从动链轮可转动地设置于固定架远离安装箱的一端，所述支撑链轮可转动地设置于固定架面向机体一侧预设的支撑块上，所述动力链连接于主动链轮、从动链轮以及支撑链轮之间，并且所述动力链外侧固设有若干呈间隔布置的挖掘铲，所述第一驱动电机固设于安装箱内，并且所述第一驱动电机的输出轴与主动链轮相连接。

通过采用上述技术方案，第一驱动电机通过链传动带动多个挖掘铲循环运行，使得固定架的底端能够轻易地插入至地面以下，并将泥土带出地面以上，此时，结合行走机构带动机体、主力臂以及安装箱沿预设的铺设路线上匀速前进，即可将铺设路线上的泥土带出地面以上，从而在铺设路线上形成一沟槽。

可选的，所述伸缩臂包括与安装箱相连接固定的第一支臂、一端设有回填机构的第二支臂以及第二驱动油缸，其中，所述第二支臂远离回填机构的一端开设有滑槽，所述第一支臂远离安装箱的一端滑动嵌设于滑槽内，所述第二驱动油缸固设于滑槽的槽底，并且所述第二驱动油缸的活塞杆与第一支臂远离安装箱的一端相连接。

通过采用上述技术方案，第二驱动油缸能够推动第一支臂，使得第一支臂的底部在滑槽内滑动伸缩，使得外露于滑槽部分的第一支臂的总长度发生变化，从而使得伸缩臂的总长度能够进行调节。

可选的，所述回填机构包括呈水平布置的转轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮以及第二驱动电机，其中，所述转轴可转动地设置于第二支臂远离安装箱的一端，并且所述转轴中部位于滑槽内，所述转轴两端的外周面均固设有螺旋叶，并且两个所述螺旋叶的旋向相反，所述从动锥齿轮固设于转轴中部，所述第二驱动电机固设于滑槽的槽底，所述主动锥齿轮固设于第二驱动电机的输出轴，并且所述主动锥齿轮与从动锥齿轮相啮合。

通过采用上述技术方案，第二驱动电机通过齿轮啮合传动方式带动转轴进行转动，转轴在转动的过程中带动两个螺旋叶转动，两个螺旋叶分别能够将沟槽两侧的泥土往中间输送，使得泥土回填至沟槽内，以实现对沟槽自动回填。

可选的，所述放卷机构包括放卷架、支撑座、固定座、支撑杆、连杆以及第三驱动油缸，其中，所述放卷架可转动地设置于支撑座上，所述固定座固设于机体上，所述支撑杆一端与固定座远离机体中心的一端相铰接，另一端与支撑座靠近机体中心的一端相铰接，所述连杆一端与固定座中部预设的铰接块相铰接，另一端与支撑座远离机体中心的一端相铰接，所述第三驱动油缸铰接于机体上，并且所述第三驱动油缸的活塞杆与支撑杆相铰接。

通过采用上述技术方案，先由第三驱动油缸驱动支撑杆转动至倾斜向下朝外延伸布置时，放卷架的中心筒为水平布置状态，可通过人工将卷状的引水管套设于放卷架的中心筒上，再由第三驱动油缸驱动支撑杆转动至倾斜向上朝外延伸布置的过程中，放卷架的中心筒由水平布置状态逐步调整为竖直布置状态，以实现对卷状的引水管的自动上料，提高施工装置的自动化程度。

可选的，还包括设置于安装箱上且位于伸缩臂远离机体一侧的压实机构，所述压实机构包括金属座、金属拉臂、压辊以及设置于压辊内的振动器，其中，所述金属座与安装箱上预设的电磁铁相磁吸配合，所述金属拉臂一端与金属座顶部相铰接、另一端与压辊相铰接。

通过采用上述技术方案，电磁铁在通电的情况下能够与金属座相磁吸配合，金属座在电磁铁断电的情况下能够与电磁铁相互拆开，当安装箱的电磁铁通过金属座以及金属拉臂拉动压辊移动时，压辊在重力作用下以及振动作用下能够将泥土进行压实，同时，电磁铁能够与金属拉臂的顶部相磁吸，使得压辊对地面的作用力增大，有利于对泥土进行压实。

可选的，所述主力臂上固设有挡泥板，并且所述挡泥板位于开沟机构与机体之间。

通过采用上述技术方案，开沟机构所带出的泥土在挡泥板的限制作用下集中在沟槽的两侧，便于后续的回填机构将泥土回填至沟槽内。

可选的，所述行走机构包括底盘以及两个履带轮，其中，两个所述履带轮分别设置于底盘的两侧。

通过采用上述技术方案，底盘能够在两个履带轮的带动下进行移动，并且由于两个履带轮与地面的接触面积较大，不易于打滑或者下沉。

第二方面，本申请提供一种农田水利建设用的施工装置的施工方法，采用如下的技术方案。

一种农田水利建设用的施工装置的施工方法，包括以下步骤：

s1、规划铺设路线：确定好引水管的铺设路线，并利用石灰粉等辅助工在地面上画出路线；

s2、铺设准备：将施工装置移动至路线的起点处，启动开沟机构，并通过液压系统控制控制臂运行，使得开沟机构伸入地面以下指定的深度，再利用行走机构带动机体、控制臂以及开沟机构沿路线移动一段距离，以形成一段沟槽，利用锚杆等工具将引水管的一端固定在沟槽的起始段，利用伸缩臂将回填机构移动至地面位置处，利用电磁铁牵引压实机构；

s3、正式铺设：施工装置沿确定好的路线移动至路线的末端。

通过采用上述技术方案，开沟机构能够在地面上开挖沟槽，伸缩臂能够控制回填机构的高度位置，回填机构能够对沟槽进行回填，放卷机构能够在沟槽回填之前将引水管铺设于沟槽的底部，压实机构能够对回填机构所回填的泥土进行压实，使得开挖沟槽、铺设引水管、沟槽回填以及泥土压实能够同时进行，从而降低工程所需要耗费的时间，并且施工过程自动化程度较高，能够减少工程所需要耗费的人力资源。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

开沟机构能够在地面上开挖沟槽，伸缩臂能够控制回填机构的高度位置，回填机构能够对沟槽进行回填，放卷机构能够在沟槽回填之前将引水管铺设于沟槽的底部，压实机构能够对回填机构所回填的泥土进行压实，使得开挖沟槽、铺设引水管、沟槽回填以及泥土压实能够同时进行，从而降低工程所需要耗费的时间；

电磁铁在通电的情况下能够与金属座相磁吸配合，金属座在电磁铁断电的情况下能够与电磁铁相互拆开，当安装箱的电磁铁通过金属座以及金属拉臂拉动压辊移动时，压辊在重力作用下以及振动作用下能够将泥土进行压实，同时，电磁铁能够与金属拉臂的顶部相磁吸，使得压辊对地面的作用力增大，有利于对泥土进行压实。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中开沟机构的整体结构示意图。

图3是本申请实施例中放卷机构的剖视图。

图4是本申请实施例中伸缩臂的剖视图。

附图标记说明：1、行走机构；11、底盘；12、履带轮；2、机体；3、控制臂；31、主力臂；32、安装箱；4、液压系统；41、第一驱动油缸；5、开沟机构；51、固定架；52、固定盖；53、主动链轮；54、从动链轮；55、支撑链轮；56、动力链；57、第一驱动电机；58、支撑块；59、挖掘铲；6、放卷机构；61、放卷架；611、圆盘；612、中心筒；62、支撑座；63、固定座；64、支撑杆；65、连杆；66、第三驱动油缸；67、铰接块；7、伸缩臂；71、第一支臂；72、第二支臂；73、第二驱动油缸；74、滑槽；8、回填机构；81、转轴；82、主动锥齿轮；83、从动锥齿轮；84、第二驱动电机；85、螺旋叶；9、压实机构；91、金属座；92、金属拉臂；93、压辊；94、振动器；95、电磁铁；100、沟槽；101、引水管；102、导向圈；103、挡泥板。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种农田水利建设用的施工装置。

参照图1，农田水利建设用的施工装置包括行走机构1、机体2、控制臂3以及液压系统4，其中，行走机构1包括底盘11以及两个履带轮12，两个履带轮12分别设置于底盘11的两侧，使得底盘11能够在两个履带轮12的带动下进行移动，并且由于两个履带轮12与地面的接触面积较大，不易于打滑或者下沉；机体2设置于底盘11上，使得机体2能够在行走机构1的带动下进行移动，并且机体2上设有控制室，施工人员可在控制室内控制施工装置；控制臂3包括主力臂31以及安装箱32，安装箱32的底面向内凹陷以形成一开口朝下的凹槽，主力臂31的一端与机体2相铰接，主力臂31的另一端与安装箱32相铰接；液压系统4包括若干第一驱动油缸41，主力臂31与机体2之间以及主力臂31与安装箱32之间均设有上述的第一驱动油缸41，使得液压系统4能够控制主力臂31与机体2之间以及主力臂31与安装箱32之间的铰接转动，即，安装箱32的高度以及朝向能够在液压系统4的控制作用下进行调整。

在本实施例中，安装箱32内设有一开沟机构5，开沟机构5能够用于在地面上开挖沟槽100。

参照图1、2，具体地，开沟机构5包括固定架51、固定盖52、主动链轮53、从动链轮54、支撑链轮55、动力链56以及第一驱动电机57，其中，固定架51倾斜朝下延伸布置，固定架51的顶端固定设置于安装箱32内，使得液压系统4在控制安装箱32的高度以及朝向时，固定架51能够随安装箱32的高度以及朝向同步改变，使得固定架51的底端能够插入至地面以下；固定盖52的顶端固定设置于安装箱32内，并且固定盖52位于固定架51远离机体2的一侧；主动链轮53可转动地设置于固定架51的顶部位置处，即主动链轮53位于安装箱32内；第一驱动电机57固定设置于安装箱32内，并且第一驱动电机57的输出轴与主动链轮53相连接，使得主动链轮53在第一驱动电机57的驱动下能够进行转动；从动链轮54可转动地设置于固定架51的底部位置处，即从动链轮54能够随固定架51插入至地面以下；固定架51面向机体2一侧的中部位置处一体成型有一支撑块58，支撑链轮55可转动地设置于支撑块58上；动力链56连接在主动链轮53、从动链轮54以及支撑链轮55之间，使得第一驱动电机57驱动主动链轮53转动时，能够带动动力链56运行；动力链56的外侧固定设置有若干沿其长度方向等距间隔布置的挖掘铲59。

当第一驱动电机57通过主动链轮53带动传动链运行时，多个挖掘铲59在传动链的带动下循环运行，使得固定架51的底端能够轻易地插入至地面以下，并将泥土带出地面以上，此时，通过行走机构1带动机体2、主力臂31以及安装箱32沿预设的铺设路线上匀速前进，即可将铺设路线上的泥土带出地面以上，从而在铺设路线上形成一沟槽100。

参照图1、3，在本实施例中，机体2上设有放卷机构6，放卷机构6能够用于存放呈卷状的引水管101；放卷机构6可设置单个或者多个排列的形式，其中，本实施例中设置有一个放卷机构6。

具体地，放卷机构6包括放卷架61、支撑座62、固定座63、支撑杆64、连杆65以及第三驱动油缸66，其中，放卷架61包括圆盘611以及固定设置于圆盘611的顶面且与圆盘611同心布置的中心筒612，其中，圆盘611底面的中心位置处一体成型有与圆盘611同心布置的中心轴，中心轴可转动地穿设于支撑座62上，使得放卷架61与支撑座62之间能够相对转动；固定座63固定设置于机体2的一侧，固定座63呈条形状结构，并且固定座63的长度方向与行走机构1以及机体2的移动方向相垂直布置；支撑杆64的一端与固定座63远离机体2中心的一端相铰接，另一端与支撑座62靠近机体2中心的一端相铰接，使得支撑杆64与固定座63之间以及支撑杆64与支撑座62之间均能够相对转动；第三驱动油缸66铰接于机体2上，并且第三驱动油缸66的活塞杆与支撑杆64相铰接，使得启动第三驱动油缸66时能够实现支撑杆64与固定座63之间的相对转动；固定座63的中部位置处一体成型有呈凸起状的铰接块67，连杆65的一端与铰接块67相铰接，另一端与支撑座62远离机体2中心的一端相铰接，并且连杆65与支撑杆64相互错开设置。

先由第三驱动油缸66驱动支撑杆64转动至倾斜向下朝外延伸布置，支撑座62在连杆65的拉动下与支撑座62之间相对转动，使得放卷架61在高度下降的同时与支撑杆64之间发生相对转动，此时，放卷架61的中心筒612为水平布置状态，可通过人工将卷状的引水管101套设于放卷架61的中心筒612上；再由第三驱动油缸66驱动支撑杆64转动至倾斜向上朝外延伸布置，支撑座62在连杆65的拉动下与支撑座62之间相对转动，使得放卷架61在高度上升的同时与支撑杆64之间发生相对转动，此时，放卷架61的中心筒612由水平布置状态逐步调整为竖直布置状态，以实现对卷状的引水管101的自动上料，提高施工装置的自动化程度。

参照图1，主力臂31的两端、主力臂31的中部、安装箱32、固定盖52的两端以及固定盖52的中部均固定设置有呈圆环状的导向圈102，卷状的引水管101的一端依次穿设于主力臂31、安装箱32以及开沟机构5上预设的导向圈102内，使得卷状的引水管101的一端能够由开沟机构5的底部导出。

参照图1、4，在本实施例中，安装箱32内设有倾斜朝下延伸的伸缩臂7，并且伸缩臂7位于开沟机构5远离机体2的一侧，伸缩臂7的底端设有一回填机构8，回填机构8同样位于开沟机构5远离机体2的一侧；回填机构8能够用于将开沟机构5所带出地面以上的泥土回填至沟槽100内，以实现对沟槽100自动回填，伸缩臂7能够进行伸缩，以实现对回填机构8位置的调整，使得开沟机构5在插入至地面以下不同深度时，回填机构8在伸缩臂7的控制下均能够移动至地面上。

具体地，伸缩臂7包括第一支臂71、第二支臂72以及第二驱动油缸73，其中，第一支臂71以及第二支臂72均为倾斜朝下延伸布置，第一支臂71的顶端固定设置于安装箱32内，第二支臂72的顶端开设有一滑槽74，并且滑槽74的内轮廓与第一支臂71的外轮廓相吻合，使得第一支臂71的底部能够滑动嵌设于滑槽74内；第二驱动油缸73固定设置于滑槽74的槽底，并且第二驱动油缸73的活塞杆与第一支臂71的底端相连接固定。当启动第二驱动油缸73时，第一支臂71的底部在滑槽74内滑动伸缩，使得外露于滑槽74部分的第一支臂71的总长度发生变化，从而使得伸缩臂7的总长度能够进行调节。

回填机构8包括转轴81、主动锥齿轮82、从动锥齿轮83以及第二驱动电机84，其中，转轴81呈水平布置，并且转轴81与行走机构1以及机体2的移动方向相垂直布置，转轴81可转动地穿设于第二支臂72的底端，并且转轴81的中部位于位于滑槽74内，转轴81的两端均外露于第二支臂72的底端，转轴81两端的外周面均固定设置有螺旋叶85，并且两个螺旋叶85的旋转方向相反；从动锥齿轮83固定设置于转轴81的中部位置处，即从动锥齿轮83同样位于滑槽74内，第二驱动电机84固定设置于滑槽74的槽底，主动锥齿轮82固定设置于第二驱动电机84的输出轴，并且主动锥齿轮82与从动锥齿轮83相啮合。当启动第二驱动电机84时，第二驱动电机84能够通过齿轮啮合传动以带动转轴81进行转动，转轴81在转动的过程中带动两个螺旋叶85转动，两个螺旋叶85分别能够将沟槽100两侧的泥土往中间输送，使得泥土回填至沟槽100内，以实现对沟槽100自动回填。

参照图1、2，在本实施例中，还包括设有一压实机构9，压实机构9可拆卸地设置于安装箱32上，并且压实机构9位于伸缩臂7远离机体2的一侧，压实机构9能够对回填机构8所回填的泥土进行压实。

具体地，压实机构9包括金属座91、金属拉臂92、压辊93以及振动器94，其中，振动器94设置于压辊93内，振动器94能够产生振动并且与压辊93共振；安装箱32远离机体2的一侧固定设置有一电磁铁95，电磁铁95在通电的情况下能够与金属座91相磁吸配合，金属座91在电磁铁95断电的情况下能够与电磁铁95相互拆开；金属拉臂92的顶端与金属座91的顶部相铰接，金属拉臂92的底端与压辊93相铰接。

当安装箱32通过金属座91以及金属拉臂92拉动压辊93移动时，压辊93在重力作用下以及振动作用下能够将泥土进行压实。

在本实施例中，主力臂31上固定设置有一挡泥板103，挡泥板103的横截面呈凵字形结构，挡泥板103位于开沟机构5与机体2之间，并且挡泥板103的开口一侧朝向开沟机构5，开沟机构5所带出的泥土在挡泥板103的限制作用下集中在沟槽100的两侧，便于后续的回填机构8将泥土回填至沟槽100内。

本申请实施例还公开了一种农田水利建设用的施工装置的施工方法。

参照图1，农田水利建设用的施工装置的施工方法包括以下步骤：

s1、规划铺设路线：确定好引水管101的铺设路线，并利用石灰粉等辅助工在地面上画出路线；

s2、铺设准备：将施工装置移动至路线的起点处，启动开沟机构5，并通过液压系统4控制控制臂3运行，使得开沟机构5伸入地面以下指定的深度，再利用行走机构1带动机体2、控制臂3以及开沟机构5沿路线移动一段距离，以形成一段沟槽100，利用锚杆等工具将引水管101的一端固定在沟槽100的起始段，利用伸缩臂7将回填机构8移动至地面位置处，利用电磁铁95牵引压实机构9；

s3、正式铺设：施工装置沿确定好的路线移动至路线的末端。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

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