CN101619647A - 水平定向钻机主臂摆动连杆机构 - Google Patents

Abstract

一种水平定向钻机主臂摆动连杆机构，包括由车架、摆动臂、连杆、三角臂、主臂和主臂倾斜油缸构成的平面六连杆机构；主臂与车架之间通过摆动臂、主臂倾斜油缸相互连接，摆动臂和三角臂分别由下部铰点c和铰点e与车架铰接、可在一定角度范围内摆动并由连杆通过铰点b和铰点d相连接，主臂摆动油缸通过铰点f和铰点g分别与三角臂和车架铰接，由主臂倾斜油缸控制主臂与地面倾斜角度的变化，以主臂摆动油缸作为驱动元件，由其通过连杆机构控制主臂的位置在工作状态和行走状态间转换。本发明机构可实现水平定向钻机主臂在工作状态能满足最小入射角的前提下，在行走状态时可提升主臂离地高度，从而提高水平定向钻机行走状态下的机动性能。

Description

水平定向钻机主臂摆动连杆机构

技术领域：

本发明涉及一种钻机部件，特别是水平定向钻机主臂摆动连杆机构。

背景技术：

目前的水平定向钻机主臂与车架之间通常由一个固定的铰点铰接，通过倾斜油缸改变主臂与地面的夹角(入射角)。其铰接点的选择首先要保证水平定向钻机在工作状态时主臂与地面之间的最小夹角(最小入土角)，钻机在行走状态时，主臂倾斜油缸缩回，主臂尽可能的处于水平状态以增加前部接近角。但由于其固定铰接点位置受限制于对最小入土角的满足，造成主臂位置较低，接近角的增加受结构很大限制。因此单一的铰接点的结构形式无法同时满足钻机工作状态和行走状态的不同要求。

发明内容：

本发明的目的是：提供一种水平定向钻机主臂摆动连杆机构，该摆动连杆机构既可以使水平定向钻机在工作状态时，满足最小入土角要求，又能在水平定向钻机处于行走状态时，通过提升主臂的高度，使钻机得到较大的前部接近角。

解决上述技术问题的技术方案是：一种水平定向钻机主臂摆动连杆机构，是由车架、主臂、摆动臂、三角臂、连杆和主臂倾斜油缸构成的平面六连杆机构：

主臂与车架之间通过摆动臂、主臂倾斜油缸铰接，用于控制主臂与地面倾斜角度的主臂倾斜油缸的上铰点h与主臂铰接、下铰点i与车架铰接；

摆动臂和三角臂分别通过下部铰点c和铰点e与车架铰接，并可在一定角度范围内摆动；连杆一端通过铰点b与摆动臂铰接、其另一端通过铰点d与三角臂铰接，从而将摆动臂和三角臂相互连接，摆动臂的上端通过铰点a与主臂铰接。

本发明的进一步技术方案是：主臂摆动油缸通过铰点f和铰点g分别与三角臂和车架铰接，以主臂摆动油缸作为驱动元件，由其通过连杆机构控制主臂的位置在工作状态和行走状态间转换：当连杆机构处于钻机的工作状态时，由限位块I限定铰接点d位置处于铰点b与铰点e中心连线的下方，此时机构处于自锁状态，在此状态下，主臂倾斜油缸作为驱动元件推动主臂绕铰点a转动，控制主臂与地面之间倾斜角度的变化；当钻机处于行走状态时，主臂摆动油缸活塞缩回，摆动臂和三角臂向右侧翻转直至三角臂与限位块II接触，此时，主臂离地高度达到最高。

本发明的有益效果是：

本发明之水平定向钻机主臂摆动连杆机构是由车架、主臂、摆动臂、三角臂、连杆和主臂倾斜油缸构成的平面六连杆机构，以主臂摆动油缸作为驱动元件，通过主臂摆动油缸的伸出和缩回控制连杆机构实现水平定向钻机的主臂在行走状态和工作状态之间进行转换。当水平定向钻机处于行走状态时，主臂的高度得以提升，使得水平定向钻机具有较大的前部接近角，提高机器的通过性能，特别适合在松软、泥泞的场地工作。同时由于接近角大，在钻机通过爬梯，上、下拖车时，能适应更大的爬梯倾角。

当水平定向钻机处于工作状态时，由主臂倾斜油缸推动主臂绕铰点a转动，控制主臂与地面之间倾斜角度的变化，由于连杆与三角臂的铰点d位置低于铰点b和铰点e之间的连线，机构处于自锁状态。此状态下主臂所承受的作用力不会传导给主臂摆动油缸，使得机器可长时间保持在工作状态的位置。

下面，结合附图和实施例对本发明之水平定向钻机主臂摆动连杆机构的技术特征作进一步的说明。

附图说明：

图1～图2：水平定向钻机主臂摆动连杆机构的结构意图：

图1-钻机工作状态，图2-钻机行走状态；

图3：图1的局部放大图。

图中：

1-车架，2-主臂，3-摆动臂，4-三角臂，5-连杆，6-主臂倾斜油缸，7-主臂摆动油缸，8-限位块I，9-限位块II，10-铰点a，11-铰点b，12-铰点c，13-铰点d，14-铰点e，15-铰点f，16-铰点g，17-铰点h，18-铰点i。

具体实施方式：

一种水平定向钻机主臂摆动连杆机构，以主臂摆动油缸7作为驱动元件，由车架1、主臂2、摆动臂3、三角臂4、连杆5和主臂倾斜油缸6构成平面六连杆机构。

主臂2与车架1之间通过摆动臂3、主臂倾斜油缸6铰接，主臂倾斜油缸6的上铰点h17与主臂2铰接、下铰点i18与车架1铰接，以实现主臂2与地面倾斜角度(入土角)的改变；

摆动臂3和三角臂4分别由下部铰点c12和铰点e14与车架1铰接，并可在一定角度范围内摆动；限位块I8和限位块II9为具有一定厚度的条块，分别固定在机架上三角臂4安装座的两边，三角臂4的摆动范围受限制于限位块I8和限位块II9；连杆5一端通过铰点b11与摆动臂3铰接、其另一端通过铰点d13与三角臂4铰接，从而将摆动臂3和三角臂4相互连接，摆动臂3的上端通过铰点a10与主臂2铰接。

作为驱动元件的主臂摆动油缸7通过铰点f15和铰点g16分别与三角臂4和车架1铰接，由主臂摆动油缸7通过六连杆机构控制主臂2的位置实现水平定向钻机工作状态和行走状态的转换(分别见图1、图2)。

当主臂摆动油缸伸出，直至三角臂与限位块I接触，连杆与三角臂的铰点d位置低于铰点b和铰点e之间的连线时(见图3，图中，S表示铰点d与铰点b和铰点e之间的连线的距离)，连杆机构处于钻机的工作状态(见图1)，主臂摆动油缸7活塞伸出最长，此时，机构处于自锁状态，地面施加于主臂2的作用力分别由主臂2、摆动臂3、连杆5、三角臂4、主臂倾斜油缸6和车架1承受，主臂摆动油缸7处于非受力状态，机器得以长期保持此工作位置，在此状态下，主臂倾斜油缸6作为驱动元件推动主臂2绕铰接点a10转动、实现主臂2与地面倾斜角度的变化。此时，摆动臂3与车架1的夹角为β₁，一般β₁的取值范围为10°～30°；

当连杆机构处于钻机的行走状态时(见图2)：主臂摆动油缸7活塞缩回、拉动三角臂4摆动、并通过连杆5拉动摆动臂3摆动，摆动臂3和三角臂4向右侧翻转直至三角臂4与限位块II9接触，此时，主臂2离地的高度达到最高，摆动臂3与车架1的夹角为β₂，一般β₂的取值范围为50°～70°。

上述摆动臂3的摆动角度范围为β₂-β₁，其最佳值为40°～50°。

Claims (5)

1.一种水平定向钻机主臂摆动连杆机构，其特征在于：该摆动连杆机构是由车架(1)、主臂(2)、摆动臂(3)、三角臂(4)、连杆(5)和主臂倾斜油缸(6)构成的平面六连杆机构；

主臂(2)与车架(1)之间通过摆动臂(3)、主臂倾斜油缸(6)铰接，用于控制主臂(2)与地面倾斜角度的主臂倾斜油缸(6)的上铰点h(17)与主臂(2)铰接、下铰点i(18)与车架(1)铰接；

摆动臂(3)和三角臂(4)分别通过下部铰点c(12)和铰点e(14)与车架(1)铰接，并可在一定角度范围内摆动；连杆(5)一端通过铰点b(11)与摆动臂(3)铰接、其另一端通过铰点d(13)与三角臂(4)铰接，从而将摆动臂(3)和三角臂(4)相互连接，摆动臂(3)的上端通过铰点a(10)与主臂(2)铰接。

2.根据权利要求1所述的水平定向钻机主臂摆动连杆机构，其特征在于：在车架上三角臂安装座的两边分别安装有限位块I(8)和限位块II(9)，三角臂(4)的摆动范围受限于限位块I(8)和限位块II(9)，连杆(5)的铰点d(13)受限于车架上的限位块I(8)。

3.根据权利要求2所述的水平定向钻机主臂摆动连杆机构，其特征在于：主臂摆动油缸(7)通过铰点f(15)和铰点g(16)分别与三角臂(4)和车架(1)铰接，以主臂摆动油缸作为驱动元件，由其通过连杆机构控制主臂(2)的位置在工作状态和行走状态间转换：当连杆机构处于钻机的工作状态时，由限位块I(8)限定铰接点d(13)位置处于铰点b(11)与铰点e(14)中心连线的下方，此时机构处于自锁状态，由主臂倾斜油缸(6)作为驱动元件推动主臂绕铰点a(10)转动，控制主臂与地面之间倾斜角度的变化；当钻机处于行走状态时，主臂摆动油缸(7)活塞缩回，摆动臂(3)和三角臂(4)向右侧翻转直至三角臂(4)与限位块II(9)接触，此时，主臂(2)离地的高度达到最高。

4.根据权利要求1、2或3所述的水平定向钻机主臂摆动连杆机构，其特征在于：摆动臂(3)的摆动角度范围为β₂-β₁，β₂的取值范围为50°～70°，β₁的取值范围为10°～30°。

5.根据权利要求4所述的水平定向钻机主臂摆动连杆机构，其特征在于：摆动臂(3)的摆动角度范围为40°～50°。

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