CN102425372B

CN102425372B - 振动钻进式冲挖钻机

Info

Publication number: CN102425372B
Application number: CN201110417284.0A
Authority: CN
Inventors: 唐忠盛; 阮珍
Original assignee: 唐忠盛; 阮珍
Current assignee: GUANGXI HENGRI SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: CN102425372A

Abstract

本发明公开了一种振动钻进式冲挖钻机，它由底盘机构和工作装置组成；底盘机构主要由机体、回转机构、行走机构、驾驶室、发动机、液压系统和大臂构成；工作装置主要由桅杆机构、振动机构、减振机构、导向机构和取土桶或抓斗机构构成，桅杆机构通过连接座与大臂连接，桅杆机构通过钢丝绳连接导向机构，导向机构的下方连接减振机构，减振机构的下方连接振动机构，振动机构的下方连接取土桶或抓斗机构。本发明具有结构简单，定位方便，可靠性高，移动运输方便，制作成本低的特点，可应用于钻取桩基孔，又可应用于地下连续墙作业，实现一机多用，大幅降低设备成本。

Description

振动钻进式冲挖钻机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是一种振动钻进式冲挖钻机。

背景技术

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，主要应用于灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工，能够满足公路、铁路、桥梁与大型高层建筑物对桩基础的要求，主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工。旋挖钻机效率高、功能多、泥浆污染少，成为钻孔灌注桩施工的重要选择。该类钻机一般由：液压履带式底盘、桅杆总成、动力头、主卷扬、钻杆、钻具等几大部件构成。工作原理为，旋挖钻机通过动力头驱动钻杆，钻杆是可伸缩的，底部联接带有活门的桶式钻头，钻杆带动钻头的回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土、卸土，直至钻至设计深度。

旋挖钻机由于成孔速度快，施工现场环保、干净等诸多优点得到广泛应用，但也存在不足之处。例如：1、对动力头扭矩要求非常高，特别钻取大直径孔时；2、作业时钻杆要承受很大扭矩，造成可靠性降低；3、受可伸缩钻杆长度限制，钻孔深度有限；4、桅杆和钻杆必须有一定的高度和重量，这样就使得钻机存在重心高、移动稳定性差的缺点。5、移动和运输时需将桅杆等有关部件拆开，然后在新工地组装起来，很费时，影响工作效率和工程进度，转场费用高，相应提高了施工成本；6、只能钻取圆形桩孔。7、由于动力头和可伸缩钻杆等结构复杂，造成旋挖钻机价格昂贵、一次性投入较大。

地下连续墙是近半个世纪以来在基础工程和地下工程中迅速发展和广泛应用的一项新技术。应用于地下连续墙作业的地下连续墙抓斗(又称中心提拉式成槽机)作为一种能满足高效、高质量施工的深基础施工设备，广泛应用于城市高层建筑的基础施工、地铁、地下室、污水处理厂、防护壁、石油和煤气地下储备槽、水坝挡土墙、防渗墙、桥衍基础、基础方桩等多方面深基础工程施工。中国工程机械行业“十五”规划已将地下连续墙挖槽设备作为桩工机械重点发展产品。当前地下连续墙抓斗设备由底盘和工作装置两大部分组成，主要部件有：履带行走机构、上车装置、臂架、变幅机构、卷管器、主卷扬、副卷扬、托架、抓斗等。

当前市面上的地下连续墙抓斗设备，主要靠抓斗机构的重力来进入土层，因此抓斗机构自身重量非常大，整机庞大并且动力要求高，价格昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单、效率高、定位方便、可靠性高及移动运输方便的振动钻进式冲挖钻机，并能够实现建筑工程中桩基成孔要求和地下连续墙开挖要求。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明振动钻进式冲挖钻机由底盘机构1和工作装置8两部分组成；所述底盘机构1由机体3、安装在机体3下方的回转机构41和行走机构2、安装机体3上的驾驶室6、发动机4、液压系统5以及由液压系统5控制的大臂7构成；所述工作装置8主要由桅杆机构9、振动机构18、减振机构17、导向机构16和取土桶19或抓斗机构29构成，桅杆机构9通过连接座20与底盘机构1的大臂7连接，桅杆机构9的顶部设有钢丝绳滑轮13和油管滚轮12；桅杆机构9通过钢丝绳14连接导向机构16，导向机构16的下方连接减振机构17，减振机构17的下方连接振动机构18，振动机构18的下方连接取土桶19或抓斗机构29；导向机构16内设有钢丝绳连接座43和液压阀21，连接液压阀21的液压油管34经油管滚轮12与液压胶管卷盘11连接，连接钢丝绳连接座43的钢丝绳14经钢丝绳滑轮13与钢丝绳卷扬10连接。

所述液压胶管卷盘11和钢丝绳卷扬10分别安装在桅杆机构9的顶部和底部。

所述导向机构16包括有导向筒42及安装在导向筒42内的钢丝绳连接座43，钢丝绳连接座43上装有朝前后左右四个方向排布的导向调节油缸24，每个导向调节油缸24的伸缩杆伸出导向筒外并装有导向调节板23。

所述减振机构17由减振架37和安装在减振架内侧的减振橡胶22构成，减振橡胶22与振动机构18连接，减振架37与导向机构16的导向筒42连接。

所述振动机构18采用至少一组偏心轮振动机构，它包括振动箱体26、振动马达25及至少一组偏心轮组27，每组偏心轮组27是由两根分别装有偏心块及偏心齿轮的偏心轴28构成，偏心齿轮之间相互啮合，其中一根偏心轴28由振动马达25驱动。

所述液压油管34有负责进油和回油的进油管和回油管两条，分别经桅杆顶部的油管滚轮12与液压胶管卷盘11连接。

所述安装在振动机构18下部的取土桶19内部安装有挡土油缸39、倒V形顶杆机构40及活动式挡土门38，倒V形顶杆机构40的顶端与挡土油缸39的伸缩杆固定连接，两下端与活动式挡土门38铰接。

所述安装在振动机构18下部的抓斗机构29包括有抓斗架体31、抓斗油缸30及两个抓斗32，两个抓斗32的下部通过抓斗销33与抓斗架体31的下端销接，两个抓斗32的上部与抓斗架体31的顶端之间通过铰接方式连接抓斗油缸30。

所述连接座20上设有回转支承36，桅杆机构9与回转支承36连接，桅杆机构9与连接座20的回转支承36之间通过铰接方式连接有角度调节油缸35。

所述桅杆机构9的中部安装有固定套15，导向机构16可伸入固定套15内。

本发明可钻取圆型、方型等各种形状桩基孔，可挖取地下连续墙，与现有旋挖钻机和地下连续墙挖斗相比，具有结构简单、效率高、定位方便、可靠性高、移动运输方便的优点，可突破现有旋挖钻机的钻孔深度，而且比现有地下连续墙抓斗设备开挖精度更高。本发明振动钻进式冲挖钻机不需要大扭矩动力头和可伸缩钻杆，同时大幅降低了桅杆高度，可应用于钻取桩基孔，又可应用于地下连续墙作业，实现一机多用，大幅降低设备成本。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的导向机构、减振机构、振动机构和取土桶组合后的结构示意图。

图3是本发明的导向机构、减振机构、振动机构和抓斗机构组合后的结构示意图。

图中：

1、底盘机构 2、行走机构 3、机体 4、发动机 5、液压系统 6、驾驶室 7、大臂 8、工作装置 9、桅杆机构 10钢丝绳卷扬 11、液压胶管卷盘 12、油管滚轮 13、钢丝绳滑轮 14、钢丝绳 15、固定套 16、导向机构 17、减振机构 18、振动机构 19、取土桶 20连接座 21、液压阀 22、减振橡胶 23、导向调节板 24、导向调节油缸 25、振动马达26、振动箱体 27、偏心轮组 28、偏心轴 29、抓斗机构 30、抓斗油缸31、抓斗架体 32、抓斗 33、抓斗销 34、液压油管 35、角度调节油缸 36、回转支承 37、减振架 38、活动式挡土门 39、挡土油缸 40、倒V形顶杆机构 41、回转机构 42、导向筒 43、钢丝绳连接座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

如图一和图二所示，本发明振动式冲挖钻机由底盘机构1和工作装置8两部分组成；所述底盘机构1由机体3、安装在机体3下方的回转机构41和行走机构2、安装机体3上的驾驶室6、发动机4、液压系统5以及由液压系统5控制的大臂7构成。底盘机构1也可采用履带或轮式液压挖掘机。

工作装置8主要由桅杆机构9、振动机构18、减振机构17、导向机构16和取土桶19构成，桅杆机构9通过连接座20与底盘机构1的大臂7连接，连接座20上设有回转支承36，桅杆机构9与回转支承36连接，桅杆机构9的中部与回转支承36之间通过铰接方式连接有角度调节油缸35，角度调节油缸35可对桅杆机构9进行角度调整。桅杆机构9的中部安装有固定套15，桅杆机构9的顶部设有钢丝绳滑轮13和油管滚轮12；桅杆机构9通过钢丝绳14连接可伸入固定套15内的导向机构16，当钢丝绳14提升导向筒42向上运动，可到达固定套15中，导向机构16可起到固定和导向作用。导向机构16的下方连接减振机构17，减振机构17的下方连接振动机构18，振动机构18的下方连接取土桶19；导向机构16内设有钢丝绳连接座43和液压阀21，连接钢丝绳连接座43的钢丝绳14经钢丝绳滑轮13与钢丝绳卷扬10连接，钢丝绳卷扬10安装在桅杆机构9的下部，通过钢丝绳卷扬10拉动钢丝绳14，可实现导向机构16上下运动；连接液压阀21的液压油管34设有两条，分别负责进油和回油，它们分别经桅杆顶部的油管滚轮12与液压胶管卷盘11连接，液压胶管卷盘11安装在桅杆机构9的上部，随着导向机构16的上下运动，液压胶管卷盘11可收放液压油管34。所述钢丝绳卷扬10和液压胶管卷盘11也可安装在底盘机构1上。

本发明采用的导向机构16包括有导向筒42及安装在导向筒42内的钢丝绳连接座43，钢丝绳连接座43上装有朝前后左右四个方向排布的导向调节油缸24，每个导向调节油缸24的伸缩杆伸出导向筒外并装有导向调节板23。

本发明采用的减振机构17由减振架37和安装在减振架内侧的减振橡胶22构成，减振橡胶22与振动机构18的振动箱体26连接，减振架37与导向机构16的导向筒42固定连接。减振机构17在工作时起到减振作用，避免振动力传递到导向机构16和钢丝绳14。振动机构18的下部与取土桶19固定连接，将振动力直接施加在取土桶19上面，以实现振动钻进。

本发明采用的振动机构18可采用中国专利申请号为“201010596120.4”、发明名称为“一种冲击式液压凿岩机”所涉及的冲击机构(即振动机构)，它包括振动箱体26、振动马达25及至少一组偏心轮组27，每组偏心轮组27是由两根分别装有偏心块及偏心齿轮的偏心轴28构成，偏心齿轮之间相互啮合，其中一根偏心轴28由振动马达25驱动。启动振动机构18时，振动马达25带动偏心轴28旋转，使偏心轮组27高速旋转，成对偏心轮27在水平方向上的偏心力互相抵消，在垂直方向上的力叠加，从而使振动箱体26上下振动，装配在振动箱体26下的取土桶19一起上下振动，在振动机构18和取土桶19自身重力和振动冲击力的作用下实现钻进。

安装在振动机构18下部的取土桶19内部安装有挡土油缸39、倒V形顶杆机构40及活动式挡土门38，倒V形顶杆机构40的顶端与挡土油缸39的伸缩杆固定连接，两个下端分别与活动式挡土门38的两个侧板铰接。活动式挡土门38通过挡土油缸39和顶杆机构40控制开闭，在提升时将取土桶中的泥土关闭在桶中。由于取土桶19是以振动冲击方式进入土中，因此可做成圆形，方型及其它形状，实现方形孔桩及其它形状孔桩的钻取。

作业时，底盘机构1通过行走机构2、回转机构41和大臂7进行定位，通过角度调节油缸35将桅杆机构9调到垂直角度，钢丝绳卷扬10将钢丝绳14放松，导向机构16带着减振机构17、振动机构18和取土桶19一起靠自重下降，当取土桶19接触地面后，启动振动机构18，使取土桶19振动进入土中，当取土桶19中泥土将近满时，开启挡土油缸39，通过顶杆机构40将挡土门38关闭，然后钢丝绳卷扬10将钢丝绳14拉升，从而使取土桶19提升出地面，当导向筒42进入固定座15后，底盘机构1通过回转机构41将工作装置8平移至桩孔旁边，挡土油缸39将档土门38打开，将取土桶19中泥土卸出，接着重复钻进动作，直到达到所需桩孔深度。

由于本发明不用钻杆机构，因此钻孔深度可突破现有旋挖钻机，轻松实现100米至数百米的钻孔深度。

当需要进行地下连续墙作业时，将取土桶19换下，装上抓斗机构29，即可作为地下连续墙挖斗使用。如图三所示，抓斗机构29包括有抓斗架体31、抓斗油缸30及两个抓斗32，两个抓斗32的下部通过抓斗销33与抓斗架体31的下端销接，两个抓斗32的上部与抓斗架体31的顶端之间通过铰接方式连接抓斗油缸30。

作业时，定位动作与前述相同，定位完成后，钢丝绳卷扬10将钢丝绳14放松，导向机构16带着减振机构17、振动机构18和抓斗机构29一起靠自重下降，在抓斗32接触地面后，开启振动机构18。抓斗32受振动力进入土中，装到一定程度，抓斗油缸30伸出，使两边抓斗绕抓斗销33旋转，从而将土关在抓斗32之中。

钢丝绳卷扬10将钢丝绳14拉升，使抓斗机构29提升出地面，导向筒36进入固定座15后，回转机构41将抓斗机构29带泥土一起平移到地下连续墙外面，抓斗油缸30收缩，将抓斗32打开，使泥土卸出，以此反复作业，直到所需深度。

在向下钻孔及开挖地下连续墙过程中，如果需要纠偏或调整方向，可通过导向调节油缸24推动导向调节板23，使导向调节板23顶压孔壁，从而对钻进方向进行调整。

由于本发明可在准确调整好角度方向后再开动振动机构18钻进作业，因此与现有墙下连续墙抓斗相比，开挖精度更高。

Claims

1.振动钻进式冲挖钻机，其特征在于，它由底盘机构（1）和工作装置（8）两部分组成；所述底盘机构（1）由机体（3）、安装在机体（3）下方的回转机构（41）和行走机构（2）、安装机体（3）上的驾驶室（6）、发动机（4）、液压系统（5）以及由液压系统（5）控制的大臂（7）构成；所述工作装置（8）主要由桅杆机构（9）、振动机构（18）、减振机构（17）、导向机构（16）和取土桶（19）或抓斗机构（29）构成，桅杆机构（9）通过连接座（20）与底盘机构（1）的大臂（7）连接，连接座（20）上设有回转支承（36），桅杆机构（9）与回转支承（36）连接，桅杆机构（9）与连接座（20）的回转支承（36）之间通过铰接方式连接有角度调节油缸（35）；桅杆机构（9）的顶部设有钢丝绳滑轮（13）和油管滚轮（12）；桅杆机构（9）通过钢丝绳（14）连接导向机构（16），所述导向机构（16）包括有导向筒（42）及安装在导向筒（42）内的钢丝绳连接座（43），钢丝绳连接座（43）上装有朝前后左右四个方向排布的导向调节油缸（24），每个导向调节油缸（24）的伸缩杆伸出导向筒外并装有导向调节板（23）；导向机构（16）的下方连接减振机构（17），减振机构（17）的下方连接振动机构（18），振动机构（18）的下方连接取土桶（19）或抓斗机构（29）；导向机构（16）内设有液压阀（21），连接液压阀（21）的液压油管（34）经油管滚轮（12）与液压胶管卷盘（11）连接，连接钢丝绳连接座（43）的钢丝绳（14）经钢丝绳滑轮（13）与钢丝绳卷扬（10）连接。

2.根据权利要求1所述振动钻进式冲挖钻机，其特征在于，所述液压胶管卷盘（11）和钢丝绳卷扬（10）分别安装在桅杆机构（9）的顶部和底部。

3.根据权利要求1所述振动钻进式冲挖钻机，其特征在于，所述减振机构（17）由减振架（37）和安装在减振架内侧的减振橡胶（22）构成，减振橡胶（22）与振动机构（18）连接，减振架（37）与导向机构（16）的导向筒（42）连接。

4.根据权利要求1所述振动钻进式冲挖钻机，其特征在于，所述振动机构（18）采用至少一组偏心轮振动机构，它包括振动箱体（26）、振动马达（25）及至少一组偏心轮组（27），每组偏心轮组（27）是由两根分别装有偏心块及偏心齿轮的偏心轴（28）构成，偏心齿轮之间相互啮合，其中一根偏心轴（28）由振动马达（25）驱动，振动机构（18）的振动箱体（26）与取土桶（19）固定连接。

5.根据权利要求1所述振动钻进式冲挖钻机，其特征在于，所述液压油管（34）有进油管和回油管两条，分别经桅杆顶部的油管滚轮（12）与液压胶管卷盘（11）连接。

6.根据权利要求1所述振动钻进式冲挖钻机，其特征在于，所述安装在振动机构（18）下部的取土桶（19）内部安装有挡土油缸（39）、倒V形顶杆机构（40）及活动式挡土门（38），倒V形顶杆机构（40）的顶端与挡土油缸（39）的伸缩杆固定连接，两下端与活动式挡土门（38）铰接。

7.根据权利要求1所述振动钻进式冲挖钻机，其特征在于，所述安装在振动机构（18）下部的抓斗机构（29）包括有抓斗架体（31）、抓斗油缸（30）及两个抓斗（32），两个抓斗（32）的下部通过抓斗销（33）与抓斗架体（31）的下端销接，两个抓斗（32）的上部与抓斗架体（31）的顶端之间通过铰接方式连接抓斗油缸（30）。

8.根据权利要求1所述振动钻进式冲挖钻机，其特征在于，所述底盘机构（1）由履带或轮式液压挖掘机取代。

9.根据权利要求1所述振动钻进式冲挖钻机，其特征在于，桅杆机构（9）的中部安装有固定套（15），导向机构（16）可伸入固定套（15）内。