CN102877786B - 一种提高旋挖钻机成孔效率的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高旋挖钻机成孔效率的方法和装置，所述方法是对挖钻机的液压油路系统和动力头密封保护装置进行改进，从而提高挖钻机在沙泥粘土层的成孔效率。通过改进挖钻机的液压油路系统以及动力头密封保护装置，极大地提高了挖钻机在沙泥粘土层的成孔效率，保障了机械施工效率。

Description

一种提高旋挖钻机成孔效率的方法和装置
技术领域：
本发明涉及挖钻机领域，特别是针对现有的挖钻机，设计出一种提高旋挖钻机在沙泥粘土层成孔效率的装置和方法。
背景技术：
市场上现有的挖钻机，采用的是液压动力配置旋转机构，通过液压动力转化为机械切销力从而对泥土或岩土进行旋挖作业。它可以用短螺旋钻头进行干挖作业，也可以用回转钻头在泥浆护臂的情况下进行湿挖作业。
但是在实际使用中旋挖机旋钻效率达不到正常要求，如若继续按此旋挖效率施工，将会影响施工工期，造成经济损失。在砂泥粘土地质中旋挖钻机平均旋钻方量8立方米/小时，达不到成孔能力良好时18立方米/小时的实际工作要求，成孔效率不达标。
通过对要因逐一进行现场分析，最后确定主要原因有：三位四通阀流量不符合现使用要求，即三位四通(电磁)阀流量不符合液马达额定工作的要求；动力头防泥水密封性能差。
发明内容：
本发明为了克服现有技术中的不足，设计了一种新的设计液压油路系统，以及安装一种防泥水渗入动力头的密封保护装置，能显著提高挖钻机的成孔效率。
本发明提供一种提高旋挖钻机成孔效率的方法，所述方法是对挖钻机的液压油路系统和动力头密封保护装置进行改进，从而提高挖钻机在沙泥粘土层的成孔效率。
本发明还提供一种提高旋挖钻机成孔效率的装置，用于挖钻机中，其特征在于，所述装置包括改进的挖钻机的液压油路系统和和改进的动力头密封保护装置，从而提高挖钻机在沙泥粘土层的成孔效率。
进一步地，所述装置包括改进的挖钻机的液压油路系统和和改进的动力头密封保护装置，从而提高挖钻机在沙泥粘土层的成孔效率。
进一步地，改进的液压油路系统除了包括两个三位四通阀、加压油缸、主油泵、溢流阀、马达1、马达2，还包括一个减压阀、一个二位两通阀。
进一步地，所述减压阀和二位两通阀并联；所述二位两通阀通过改变阀芯在阀体中的位置，从而改变管路之间的通、断关系。
进一步地，调定减压阀到8Mpa，并与二位两通阀一起控制加压油缸流量：在小于8Mpa的液压时二位两通阀工作；当油路压力超过8Mpa时，减压阀把大于8Mpa的液压流量分流到马达运转系统的三位四通阀上，从而增大了三位四通阀的流量；调整溢流阀压力至超过38Mpa时溢流，其中8Mpa液压力通过减压阀输入加压油缸，另外30Mpa液压力输入液压马达运转系统。
进一步地，改进的动力头防泥水密封保护装置包括减震器、防止泥水渗入装置、动力头上盖，其中所述防止泥水渗入动力头装置包括防泥罩和密封圈。
进一步地，防泥罩是用钢板加工而成环形圈，在圆周上钻出24个圆孔，并根据密封圈的宽度在环形圈外圈加工环形凹槽，再在防泥罩外边沿上焊接三个切泥小块。
进一步地，所述环形圈的厚度为23mm、外径为φ836mm、内径为φ500，在直径为φ600mm圆周上钻出24个直径φ20mm的圆孔，所述环形凹槽外径为1120mm、内径为φ700mm、深度为10mm。
进一步地，所述密封圈采用塑料制成，由环圈和12个沉孔组成。
进一步地，所述环圈的厚度为30mm、外径为φ810mm、内径为φ710mm；所述沉孔的直径为8-16mm，深度为5mm。
本发明的有益效果是，通过改进挖钻机的液压油路系统以及动力头密封保护装置，极大地提高了挖钻机在沙泥粘土层的成孔效率，保障了机械施工效率。
附图说明
图1是现有技术中的液压油路系统的结构示意图；
图2是本发明中改进的液压油路系统的结构示意图；
图3是本发明中防泥水密封保护装置的结构示意图；
图4是本发明中防泥罩的结构示意图；
图5是本发明中密封圈的结构示意图。
具体实施例：
参见图1，为现有技术中挖钻机，该挖钻机的液压油路系统包括两个三位四通阀、加压油缸、主油泵、溢流阀、马达1、马达2；其中马达1为正转动力马达，马达2为反转动力马达；主油泵将油打压到系统主油路，按照分路供油到马达运转系统动力供给；加压油缸起到贮存作用、加压作用，并通过两个三位四通阀传动力分别到主油路及马达运转系统。在实际测试中，发动机以1800-2000r/min运转，动力头在加压油缸和液压马达的同时工作下,液压马达最大功率达不到额定功率(53KW),输入液压流量不足致使动力头在较深硬的土质工作,造成功率下降的现象，影响成孔效率。
【实施例1】
参见图2，在该油路系统中增加了一个减压阀、一个二位两通(电磁)阀并调定溢流阀压力，减压阀与二位两通阀并联。二位两通阀通过改变阀芯在阀体中的位置，从而改变管路之间的通、断关系；与减压阀并联使用时，当主油路压力达到25Mpa，二位两通阀关闭，减压阀通油。二位两通阀的型号为K23TK‐20，标准孔径为Φ20，流量110～120L/min，使用压力0.2～0.8MPa；减压阀的型号规格：PR(C)V‐G/T20，最大压力25MPa；压力调节范围1～10MPa；流量90－120L/min。调定减压阀到8Mpa并与二位两通电磁阀一起控制加压油缸流量：在小于8Mpa的液压时二位两通阀工作，当油路压力超过8Mpa时，减压阀把大于8Mpa的液压流量分流到马达运转系统的三位四通阀上，从而增大了三位四通阀的流量；调整溢流阀压力至超过38Mpa时溢流，其中8Mpa液压力通过减压阀输入加压油缸，另外30Mpa液压力输入液压马达运转系统(油路损失不计)；经计算和测试，此时液压马达最大功率能达到额定功率，并且在减压阀和溢流阀的安全保障作用下，加压油缸功率额定功率等于最大功率，合乎安全标准，且与动力头一同达到最大功率；液压油路系统安全可行。
现有技术中动力头的防泥水密封装置是动力头内减速装置与动力头固定装置间的装配间隙利用内嵌入内径80mm、外径810mm的O型圈，通过与装配间隙的紧合，构成良好的密封性能。但由于设备作业时间长减速机内温高，加上复杂地质作业中的变速旋转运动，动力头的频繁振动，其密封间隙开始泄密，动力头防泥水密封性能差导致成孔效率低。
【实施例2】：
本发明设计了一种动力头防泥水密封保护装置，参见附图3，该保护装置包括减震器1、防止泥水渗入装置2、动力头上盖5，其中防止泥水渗入动力头装置2包括防泥罩3和密封圈4。
由于防止泥水渗入装置2主要用于防水，防泥罩3是选用一块厚度为23mm外径为φ836mm、内径为φ500mm钢板加工而成环形圈，在直径为φ600mm圆周上钻出24个直径φ20mm的圆孔6，能通过圆孔6接防泥罩3和下部动力系统机体，并挤紧密封圈4；根据密封圈4的宽度在环形圈外圈加工出外径为1120mm，内径为φ700mm，深度为10mm环形凹槽7，再在防泥罩外边沿上焊接三个切泥小块8(钢制)，用于削减动力头表面泥浆堆积。
密封圈4采用塑料制成密封圈能起到很好的防水效果，根据动力头上盖5表面情况，实际工作时动力头上表面堆积的泥浆厚度，设计出该密封圈4由厚度为30mm、外径为φ810mm、内径为φ710mm环圈9和12个沉孔10，沉孔10的直径φ为8mm-16mm，深度为5mm；采用沉孔10能保证连接螺栓拧紧后螺帽部分在密封圈4的上表面以下。
密封圈4嵌入防泥罩3的凹槽7上，密封圈4上表面与防泥罩3凹槽底面选用配合公差为H7/e6的间隙配合，这种配合关系可以起到密封和减少防泥罩与密封圈之间的摩擦，起到防水密封和保持良好的相对运动作用。
本发明通过对现有技术中挖钻机的液压油路系统以及动力头防泥水密封保护装置进行改造，极大地提高了挖钻机的成孔效率。经过改进的装置经过一段时间运行，对实施后的旋挖机能力进行分析及巩固试验。经测试，旋挖机平均每小时成孔19.6立方米，从而保障了机械施工效率。

Claims (6)

1.一种提高挖钻机成孔效率的装置，用于挖钻机中，其特征在于，所述装置包括改进的液压油路系统和改进的动力头密封保护装置，从而提高挖钻机在沙泥粘土层的成孔效率；改进的液压油路系统除了包括两个三位四通阀、加压油缸、主油泵、溢流阀、马达1、马达2，还包括一个减压阀、一个二位两通阀；其中马达1为正转动力马达，马达2为反转动力马达；主油泵将油打压到系统主油路，按照分路供油到马达运转系统动力供给；加压油缸起到贮存作用、加压作用，并通过两个三位四通阀传动力分别到主油路及马达运转系统；所述减压阀和二位两通阀并联；并联的减压阀和二位两通阀位于所述三位四通阀至主油路和马达运转系统的管路上，所述二位两通阀通过改变阀芯在阀体中的位置，从而改变管路之间的通、断关系；改进的动力头密封保护装置包括减震器(1)、防止泥水渗入装置(2)、动力头上盖(5)，其中所述防止泥水渗入装置(2)包括防泥罩(3)和密封圈(4)。 
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，调定减压阀到8Mpa，并与二位两通阀一起控制加压油缸流量：在小于8Mpa的液压时二位两通阀工作；当油路压力超过8Mpa时，减压阀把大于8Mpa的液压流量分流到马达运转系统的三位四通阀上，从而增大了三位四通阀的流量；调整溢流阀压力至超过38Mpa时溢流，其中8Mpa液压力通过减压阀输入加压油缸，另外30Mpa液压力输入液压马达运转系统。 
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，防泥罩(3)是用钢 板加工而成环形圈，在圆周上钻出24个圆孔(6)，并根据密封圈(4)的宽度在环形圈外圈加工环形凹槽(7)，再在防泥罩外边沿上焊接三个切泥小块(8)。 
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述环形圈的厚度为23mm、外径为φ836mm、内径为φ500mm，在直径为φ600mm圆周上钻出24个直径φ20mm的圆孔(6)，所述环形凹槽(7)外径为1120mm、内径为φ700mm、深度为10mm。 
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封圈(4)采用塑料制成，由环圈(9)和12个沉孔(10)组成。 
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述环圈(9)的厚度为30mm、外径为φ810mm、内径为φ710mm；所述沉孔(10)的直径为8-16mm，深度为5mm。 
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