CN103046870A - 适合海域复杂条件下施工的冲击钻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在海域复杂条件下进行冲击结合回转钻进的冲击钻机，该冲击钻机主要包括变速箱、卷筒及操纵手柄三部分。变速箱通过皮带轮接受动力机传输的动力，经过箱体内不同齿轮的结合可以将三种不同的转速传输到卷筒，经过卷筒带动钢丝绳提升、下降，卷筒通过大的直角齿轮和齿轮箱相连，并且卷筒只能单向转动；操纵手柄可以控制卷筒的卷动和静止，分为制动手柄和离合手柄，两个手柄都在卷筒一侧。有益效果是该冲击钻机体积小，施工时距离钻孔远，扩大了操作空间，提高了工作当中的安全系数，在海上波浪较大的复杂作业条件下不影响施工作业；钻进时冲击力及提升能力较大，便于处理塌孔、埋钻等孔内事故；工作效率高，操纵简便、安全且便于维修，减轻了操作人员的劳动强度。

Description

适合海域复杂条件下施工的冲击钻机

技术领域

本发明涉及海域及陆域工程地质勘察领域的钻孔取样工作的工程机械，特别是一种适合海域复杂条件下施工的冲击钻机。

背景技术

钻探取样是工程地质勘察工作的主要手段，通常是采用立轴式、液压动力头式回转或冲击钻机将试验点地下土样采取上来。目前国内在水域特别是海域采用的钻探设备都是将陆域设备放在船载平台上，但陆域钻探设备通常立轴行程较短、整体性较强，当船载平台受到水流和波浪的影响时，勘查设备极易发生损坏、降低钻进效率，长时间工作造成降低设备的使用寿命，从而增加勘察成本。

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种适合海域复杂条件下施工的小型钻机，具有体积小、操作灵活方便的特点，在船载平台受到波浪和水流影响时能够保证钻具的起降不受影响，该钻机通过钢丝绳和孔底钻具连接，可以抵消部分不均匀冲击力对钻机的影响，加大了操作空间，仅在需要回转取样时将回转钻机移到孔口工作，可以提高海域钻探的工作效率，减少钻机的损耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种适合海域复杂条件下施工的冲击钻机，其中：该冲击钻机包括有底盘、手动变速箱、操作手柄及卷筒部分，手动变速箱、操作手柄及卷筒均固定在底盘上，形成冲击钻机整体；

所述手动变速箱部分包括有传动皮带轮、主动轴、挂档曲轴，所述传动皮带轮连接在变速箱的主动轴上，在主动轴上设有三联齿轮，所述挂档曲轴上安装有转动手轮、换挡拨叉，转动手轮带动挂档曲轴上的换挡拨叉能够带动主动轴上的三联齿轮横向水平运动；

所述卷筒部分包括有传动轴、卷筒、卷筒轴、卷筒齿轮，所述传动轴上设有三个齿轮，并能够分别与所述三联齿轮相啮合，卷筒轴上设有卷筒齿轮，卷筒轴外周套有卷筒，所述传动轴上部与卷筒齿轮相啮合，将不同的转速传到卷筒齿轮，带动与卷筒齿轮连接的卷筒轴转动，卷筒轴的两端部分别设有与钻架固定的锁母；

所述操作手柄部分包括有离合手柄、刹车手柄、离合鼓，所述离合鼓与卷筒轴下部的齿轮相啮合，离合手柄及刹车手柄通过两端带有丝扣的拉杆分别连接在离合鼓内两个摩擦片上，通过松紧拉杆丝扣的位置可调节离合与刹车间隙，拉动离合手柄带动离合鼓转动，进而带动卷筒轴转动。

本发明的效果是该冲击钻机能够在船载平台起伏较大时保证足够的作业空间，避免了传统钻机机头液压油缸距离钻孔孔口较近的弊端；当作业水域水流速度较大时，护孔套管容易发生倾斜，该发明的冲击钻机可以利用钻机和孔口钻具采用钢丝绳柔性连接且空间大的特点，保证在倾斜角度范围之内正常工作。该钻机体积小，可以放置于钻架内外侧任何位置，不影响作业空间，钻机的输出转速在35m/min至120m/min，可选转速范围较大，更加适合水域钻进工艺；操纵手柄同在卷筒左侧，便于操作人员操纵，还避免了卷筒缠绕钢丝绳时对操作人员的伤害；该冲击钻机整体结构简单，便于维修、维护。

通过对比本发明的冲击钻机有以下特点：

1、由于体积较小，在船载平台有限空间内方便工作。

2、操作简单，便于维修、维护。

3、工作效率明显提高。

附图说明

图1为本发明的冲击钻机结构示意图；

图中：

1、传动皮带轮    2、主动轴       3、换档曲轴     4、三联齿轮

5、传动轴        6、手轮         7、离合手柄     8、刹车手柄

9、离合鼓        10、固定螺栓    11、底盘        12、卷筒

13、卷筒轴       14、卷筒齿轮    15、锁母        16、换挡拨叉

具体实施方法

结合附图对本发明的适合海域复杂条件下施工的冲击钻机结构加以说明。

本发明的适合海域复杂条件下施工的冲击钻机的设计思想是减少钻机的体积，增大转速与提升能力，方便操纵人员的操作；该冲击钻机的变速箱部分可以采用皮带轮传动，也可采用液压马达传动；在卷筒的离合器部分采用鼓式离合器，当负荷过大时离合器可以“打滑”保护，从而保护齿轮箱及传动轴的安全；在机体上设置钻架安装锁母，根据施工现场情况既可以将钻架固定在机体上，也可以和钻架分开单独使用。

如图1所示，所述适合海域复杂条件下施工的冲击钻机包括有底盘11、手动变速箱、操作手柄及卷筒部分，手动变速箱、操作手柄及卷筒部分形成动力传动部分。所述动力传动部分包括：主动轴2与换档曲轴3、传动轴5并排安装在变速箱内；传动皮带轮1安装在主动轴2外侧，三联齿轮4安装在主动轴2的中间；挂档手轮6与换挡拨叉16安装在换挡曲轴3上；在传动轴5上装有三个大小不同的齿轮，可通过拨叉16带动三联齿轮4与其分别啮合，在传动轴5的最右侧安装有一个齿轮并和卷筒齿轮14啮合；所述操纵部分包括离合手柄7、刹车手柄8通过拉杆分别和离合鼓9连接，离合手柄7、刹车手柄8都由销键固定在钻机底盘上，并设有手柄间隙调节装置，刹车手柄8和离合手柄7的长度均为45~50厘米。

所述卷筒部分包括有传动轴5、卷筒12、卷筒轴13、卷筒齿轮14，所述传动轴5上设有三个齿轮，并能够分别与所述三联齿轮4相啮合，卷筒轴13上设有卷筒齿轮14，卷筒轴13外周套有卷筒12，所述传动轴5上部与卷筒齿轮14相啮合，将不同的转速传到卷筒齿轮14，带动与卷筒齿轮14连接的卷筒轴13转动，卷筒轴13的两端部分别设有与钻架固定的锁母15。

所述手动变速箱部分包括有传动皮带轮1、主动轴2、挂档曲轴3，所述传动皮带轮1连接在变速箱的主动轴2上，在主动轴2上设有三联齿轮4，所述挂档曲轴3上安装有转动手轮6、换挡拨叉16，转动手轮6带动挂档曲轴3上的换挡拨叉16能够带动主动轴2上的三联齿轮4横向水平运动；

所述变速箱固定在卷筒12后侧底盘11上，通过定位螺栓和底盘11连接，变速箱的箱体可以由钢板焊接而成也可以通过螺栓连接。变速箱内有一个变档曲轴和两个传动轴，变速曲轴外侧连接变速手柄，主动轴2外侧连接皮带轮1用以接收输入动力，传动轴5和卷筒齿轮14连接用以将动力传输给卷筒12，传动轴5和箱体间通过轴承连接；主动轴2上装有一个滑动齿轮组，通过和传动轴5上的三个不同大小齿轮啮合实现改变转速的作用；在变速曲轴的外侧安装有一个定位装置，其作用是当变速箱处在某一档位时防止齿轮串动掉档。在变速箱内应加注一定量的润滑油或润滑脂，防止齿轮及轴承长时间转动损坏；由于本发明为了减少钻机的体积没有设置变速箱离合器，要求操作人员在实现变档操作时要按照要求操作，防止变速箱齿轮损坏。

所述操作手柄与底盘11通过穿孔轴连接，其中，操作离合手柄7直接连接离合鼓9内的摩擦片，通过离合手柄7的拉紧与松开控制卷筒12的回转与停止；刹车手柄8通过拉杆与卷筒的制动带连接，当卷筒钢丝绳上装有重物时，可以通过刹车手柄8控制重物的下落与停止。考虑到操作人员需要长时间进行重复工作，结合人机特性的原理，将离合手柄7与刹车手柄8设置在同一侧位置并增加手柄的长度，给操作人员较舒适的操作空间，减少劳动强度。

该冲击钻机的传动部分采用一个与离合手柄7连接的鼓式摩擦离合片与卷筒传动轮实现，通过拉动离合手柄7带动离合片和传动轮5结合，带动卷筒12旋转；松开离合手柄7，卷筒12停止转动。为了保证离合鼓9的正常工作，在离合鼓9内侧设置六组可调节间隙的顶丝和拉力弹簧。该机械传动部分和传统的行星齿轮传动相比较具有体积小、重量轻的优点，但需要经常对离合鼓部分进行维护保养。

该冲击钻机的卷筒12通过传动轴、卷筒齿轮和变速箱连接，在卷筒12侧壁设有卡紧钢丝绳的卡槽装置。缠绕钢丝绳的容量大，常用的￠15mm钢丝绳，在卷筒内能容纳110—150米，卷筒12工作时钢丝绳的线速度分别可达124米/分、85米/分、24米/分，能满足不同情况下钻进的需要。在卷筒12两侧设有和钻架连接的缩紧装置，能够和三角钻架、四角钻架配合使用。

本发明的冲击钻机和传统的钻机比较，其优点是：1、设备体积小、重量轻，便于移动。2、该设备提升钻具时瞬间提升力较大，能满足钻孔塌孔、埋钻时处理事故的需要。3、该设备结构性强，便于司钻人员操作，能有效降低劳动强度。

需要注意的是：

1.该设备为了减小体积未配备变速箱离合装置，在进行换挡操纵时，需

要先降低动力机转速。

2.变速箱齿轮及轴承需要经常进行加注润滑油保养。

3.离合摩擦片属于易损部件，使用时需要经常检查并定期更换。

Claims (3)

1.一种适合海域复杂条件下施工的冲击钻机，其特征是：该冲击钻机包括有底盘（11）、手动变速箱、操作手柄及卷筒部分，手动变速箱、操作手柄及卷筒均固定在底盘（11）上，形成冲击钻机整体；

所述手动变速箱部分包括有传动皮带轮（1）、主动轴（2）、挂档曲轴（3），所述传动皮带轮（1）连接在变速箱的主动轴（2）上，在主动轴（2）上设有三联齿轮（4），所述挂档曲轴（3）上安装有转动手轮（6）、换挡拨叉（16），转动手轮（6）带动挂档曲轴（3）上的换挡拨叉（16）能够带动主动轴（2）上的三联齿轮（4）横向水平运动；

所述卷筒部分包括有传动轴（5）、卷筒（12）、卷筒轴（13）、卷筒齿轮（14），所述传动轴（5）上设有三个齿轮，并能够分别与所述三联齿轮（4）相啮合，卷筒轴（13）上设有卷筒齿轮（14），卷筒轴（13）外周套有卷筒（12），所述传动轴（5）上部与卷筒齿轮（14）相啮合，将不同的转速传到卷筒齿轮（14），带动与卷筒齿轮（14）连接的卷筒轴（13）转动，卷筒轴（13）的两端部分别设有与钻架固定的锁母（15）；

所述操作手柄部分包括有离合手柄（7）、刹车手柄（8）、离合鼓（9），所述离合鼓（9）与卷筒轴（13）下部的齿轮相啮合，离合手柄（7）及刹车手柄（8）通过两端带有丝扣的拉杆分别连接在离合鼓（9）内两个摩擦片上，通过松紧拉杆丝扣的位置可调节离合与刹车间隙，拉动离合手柄（7）带动离合鼓（9）转动，进而带动卷筒轴（13）转动。

2.根据权利要求1所述的适合海域复杂条件下施工的冲击钻机，其特征是：所述离合鼓（9）内设有离合摩擦片与刹车摩擦片，分别于卷筒轴（13）、卷筒（12）相结合，卷筒（9）上设有固定钢丝绳用的卡槽，通过离合鼓（9）控制卷筒（12）的回转与停止。

3.根据权利要求1所述的适合海域复杂条件下施工的冲击钻机，其特征是：该冲击钻机的刹车手柄（8）和离合手柄（7）安装在同一侧相邻位置，刹车手柄（8）和离合手柄（7）的长度均为45~50厘米。

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