CN103089145B - 旋挖钻机的潜孔锤动力头和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋挖钻机的潜孔锤动力头和旋挖钻机。潜孔锤动力头包括：动力箱（43），动力箱（43）包括箱体和位于箱体内部的、输出回转动力的回转轮毂，回转轮毂用于驱动潜孔锤（20）；螺旋杆（30），螺旋杆（30）的上端与回转轮毂驱动连接，螺旋杆（30）的下端用于与潜孔锤（20）连接。本发明使旋挖钻机增加了潜孔锤功能，扩大了旋挖钻机的施工能力，尤其是在遇到硬岩石层时，可使用旋挖钻机的潜孔锤功能将硬岩石层凿碎，从而使旋挖钻机钻进硬岩石层，旋挖钻机钻进硬岩石层的能力大为提高。

Description

旋挖钻机的潜孔锤动力头和旋挖钻机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，更具体地，涉及一种旋挖钻机的潜孔锤动力头和旋挖钻机。

背景技术

现有技术的旋挖钻机如图1所示，包括底盘、设置在底盘上的上车1、设置于上车上的桅杆、安装于桅杆上的动力头3、一端吊在主卷扬钢丝绳上另一端与钻具2连接的钻杆4等。

以上现有技术的旋挖钻机存在如下缺点：现有技术的旋挖钻机在遇到硬岩石层、块石层的情况下依靠现有的功能钻进困难，尤其当岩石层的单轴抗压强度大于100MPa时，很难钻进。现有技术的旋挖钻机遇到硬岩石的情况下只能依靠动力头的扭矩和向下的加压力来强行破碎岩石，依靠现有功能强力入岩，会引起整机剧烈晃动，严重损害整机的寿命。

而现有技术中旋挖钻机的动力头受结构限制，只能配合机锁式钻杆（或摩阻杆）与钻斗工作。旋挖钻机这种常规的动力头带着钻杆、钻斗的工作装置适应范围较广，对粘士层、沙层、强风化岩层等地质施工效率均较高，但碰到弱风化岩层、微风化岩层等硬质岩层（岩石强度不小于5MPa）时，钻进特别困难，钻具磨损严重，切削具寿命极短，施工效率极低，对主机的损害很大。

发明内容

本发明目的在于提供一种旋挖钻机的潜孔锤动力头和旋挖钻机，以达到增加旋挖钻机遇到硬岩石时的施工能力的目的。

本发明提供了一种旋挖钻机的潜孔锤动力头，潜孔锤动力头包括：动力箱，动力箱包括箱体和位于箱体内部的、输出回转动力的回转轮毂，回转轮毂用于驱动潜孔锤；螺旋杆，螺旋杆的上端与回转轮毂驱动连接，螺旋杆的下端用于与潜孔锤连接。

进一步地，动力箱还包括液压马达和齿轮减速机，液压马达与回转轮毂通过齿轮减速机驱动连接。

进一步地，潜孔锤动力头还包括第一连接件，与动力箱的箱体相对固定地设置，第一连接件用于与旋挖钻机的主卷扬钢丝绳连接，以使潜孔锤动力头在主卷扬钢丝绳的驱动下相对于桅杆上下运动。

进一步地，第一连接件包括扁担梁和设置于扁担梁顶部的吊耳，吊耳用于与旋挖钻机的主卷扬钢丝绳连接。

进一步地，潜孔锤动力头还包括导向装置，导向装置与动力箱的箱体相对固定地设置，导向装置用于与旋挖钻机的桅杆连接以使潜孔锤动力头沿桅杆可上下运动地设置。

进一步地，桅杆包括沿该桅杆的延伸方向设置的导轨；潜孔锤动力头的导向装置包括与动力箱的箱体相对固定设置的背滑架，背滑架用于与导轨可相对滑动地连接。

进一步地，背滑架包括设置于导轨两侧的用于与导轨滑动配合的抱爪。

进一步地，潜孔锤动力头还包括过渡架，背滑架与动力箱的箱体通过过渡架固定连接。

进一步地，潜孔锤动力头还包括第二连接件，动力箱的箱体靠近所述背滑架的一侧与过渡架的一侧连接，动力箱的箱体设有第一连接件的一侧通过第二连接件与过渡架的另一侧连接。

进一步地，潜孔锤动力头还包括驱动套，驱动套的上端与回转轮毂固定连接，驱动套的下端与螺旋杆的上端固定连接。

进一步地，螺旋杆内部包括供驱动潜孔锤的活塞进行往复运动的流体流动的第一通道。

进一步地，螺旋杆内部还包括用于泥浆流动的第二通道；螺旋杆上还设置有与第二通道连通的泥浆出口。

进一步地，潜孔锤动力头还包括回转装置，回转装置包括相对于动力箱的箱体固定设置的固定部和相对于螺旋杆固定设置的、位于固定部内的旋转部，第一通道与回转装置的旋转部连通，第二通道与回转装置的旋转部连通。

进一步地，潜孔锤动力头还包括防转装置，防转装置与回转装置的固定部连接并与箱体相对固定地设置。

本发明还提供一种旋挖钻机，包括底盘、上车和设置在上车上的桅杆，旋挖钻机还包括潜孔锤动力头和潜孔锤，潜孔锤动力头为前述的潜孔锤动力头，其中，潜孔锤动力头相对于旋挖钻机的桅杆可上下运动地设置，潜孔锤动力头的的螺旋杆的第二端与潜孔锤连接。

根据本发明的旋挖钻机的潜孔锤动力头和旋挖钻机，由于潜孔锤动力头使在旋挖钻机上增加潜孔锤成为可能，使旋挖钻机增加了潜孔锤功能，扩大了旋挖钻机的施工能力，尤其是在遇到硬岩石层时，可使用旋挖钻机的潜孔锤功能将硬岩石层凿碎，从而使旋挖钻机钻进硬岩石层，旋挖钻机钻进硬岩石层的能力大为提高。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的旋挖钻机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的旋挖钻机的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的旋挖钻机的潜孔锤动力头主体的结构示意图；

图4是图3的侧视结构示意图；

图5是图3的俯视结构示意图；

图6是根据本发明实施例的旋挖钻机的潜孔锤动力头与潜孔锤连接的结构示意图；

图7是图6的侧视结构示意图；

图8是图6的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的旋挖钻机的潜孔锤动力头包括动力箱和螺旋杆。动力箱包括箱体和位于箱体内部的、输出回转动力的用于驱动潜孔锤的回转轮毂。螺旋杆的上端与回转轮毂驱动连接，螺旋杆的下端用于与潜孔锤连接。

潜孔锤动力头进一步地还包括动力箱、第一连接件和导向装置。第一连接件与动力箱的箱体相对固定地设置，该第一连接件用于与旋挖钻机的主卷扬钢丝绳连接，潜孔锤动力头在主卷扬钢丝绳的驱动下相对于桅杆上下运动。导向装置与动力箱的箱体相对固定地设置，该导向装置用于与旋挖钻机的桅杆连接以使潜孔锤动力头沿桅杆可上下运动地设置。

本发明的旋挖钻机包括底盘、上车和设置在上车上的桅杆、前述的潜孔锤动力头和潜孔锤，潜孔锤动力头的第一连接件与旋挖钻机的主卷扬钢丝绳连接，潜孔锤动力头的导向装置与旋挖钻机的桅杆连接，潜孔锤动力头的动力箱的回转轮毂与潜孔锤驱动连接。

由于设置了潜孔锤动力头，在旋挖钻机上可以增加潜孔锤，使旋挖钻机增加了潜孔锤功能，扩大了旋挖钻机的施工能力，尤其是在遇到硬岩石层时，可使用旋挖钻机的潜孔锤功能将硬岩石层凿碎，使旋挖钻机钻进硬岩石层，旋挖钻机钻进硬岩石层的能力大为提高。

以下对本发明实施例的旋挖钻机及其潜孔锤动力头、潜孔锤动力头与其它部件的连接关系进行详细说明。使用该潜孔锤动力头，一般旋挖钻机也可配潜孔锤施工。

如图2所示，本实施例的旋挖钻机包括底盘、上车10、设置在上车10上的桅杆90、潜孔锤动力头和潜孔锤20。潜孔锤动力头设置于桅杆90上并相对于桅杆90上下运动，潜孔锤动力头包括动力箱43和螺旋杆30。动力箱43包括箱体和位于箱体内部的回转轮毂。螺旋杆30的上端与回转轮毂驱动连接，螺旋杆30的下端与潜孔锤20连接。

图3至图5给出了本实施例的潜孔锤动力头中以动力箱43为核心的潜孔锤动力头主体40的结构示意图。如图3至图5所示，本实施例潜孔锤动力头的潜孔锤动力头主体40具体包括第一连接件41、第二连接件42、动力箱43、过渡架44与背滑架45。

动力箱43起到传递动力与减速器的作用，是潜孔锤动力头最核心的部件。动力箱43除包括回转轮毂外还包括液压马达431和齿轮减速机。液压马达431与回转轮毂通过齿轮减速机驱动连接。优选地，动力箱43内部还设置主动齿轮和从动齿轮，采用齿轮传动方式将液压马达431的高速通过齿轮减速机与动力箱43内部的齿轮机构的两级减速作用降低至实际施工需要的转速，还起到输出扭矩增大的作用。

第一连接件41为承力结构，与动力箱43的箱体相对固定设置。旋挖钻机的主卷扬钢丝绳与第一连接件41连接。通过旋挖钻机的主卷扬钢丝绳可以吊着第一连接件41上下运动，从而带着整个潜孔锤动力头相对于桅杆90上下运动。在本实施例中，第一连接件41具体地为顶部设置吊耳的扁担梁，主卷扬钢丝绳与吊耳连接。

第二连接件42分别连接动力箱43的箱体与过渡架44。动力箱43的箱体靠近背滑架45的一侧与过渡架44的一侧连接，动力箱43的箱体设有第一连接件41的一侧通过第二连接件42与过渡架44的另一侧连接。在本实施例中，第二连接件42包括两个分别设置在潜孔锤动力头主体40的两侧的侧联板，所述两个侧联板相互平行，分别与第一连接件41的相对两端连接。

过渡架44一般只在大机型的潜孔锤动力头上设置。过渡架44的主要作用是起到中间过渡连接的作用，如图3至图5中过渡架44与第二连接件42、动力箱43的箱体与背滑架45分别连接。

本实施例中导向装置具体地为背滑架45。旋挖钻机包括沿桅杆90的延伸方向设置的导轨，背滑架45与动力箱43的箱体相对固定设置，背滑架45与导轨相对滑动地设置。优选地，背滑架45包括设置于导轨两侧的、与导轨滑动配合的抱爪451。具体地，背滑架45上有四组抱爪451，背滑架45通过抱爪451能悬挂在桅杆90的导轨上，从而背滑架45可以在主卷扬钢丝绳的带动下沿桅杆90的导轨进行上下运动。

现有技术中旋挖钻机均不能配潜孔锤施工，一方面是由于结构方面的困难，另一方面是控制方面的困难。本发明的旋挖钻机中潜孔锤动力头针对现有技术中旋挖钻机配潜孔锤时在结构方面的难题提出了一种可靠、便捷、经济的解决途径。

图6至图8所示，本发明实施例的潜孔锤动力头除包括潜孔锤动力头主体40与螺旋杆30外，还包括回转装置110、驱动套120、和防转装置130。

如图2、图6至图8所示，潜孔锤20通过螺旋杆30与动力箱43的回转轮毂驱动连接。

驱动套120的上端与回转轮毂固定连接，驱动套120的下端与螺旋杆30的上端固定连接。具体地，驱动套120上端与潜孔锤动力头的回转轮毂用螺栓连接固定，下端与螺旋杆30的上端用销轴固定，从而可利用回转轮毂的回转动力带动螺旋杆30一起旋转。

螺旋杆30一方面起传递扭矩作用，另一方面螺旋杆30内部设置不同的通道可以作为输送气体与泥浆的管道，外部的螺旋条可以用作机械排渣的导向结构。

潜孔锤20可以由液压驱动，也可由气压驱动。本实施例中，潜孔锤20由压缩空气驱动。为了向潜孔锤20提供压缩空气，旋挖钻机包括空气压缩机50。螺旋杆30内部包括用于压缩空气流动的第一通道，空气压缩机50的出口与第一通道连通。压缩空气驱动潜孔锤20的活塞进行往复运动，进而带动潜孔锤20的前端凿头，并利用前端凿头的冲击力来钻入岩石层。

另外，为了在潜孔锤20凿钻孔后达到护壁的目的，防止孔壁坍塌，旋挖钻机还包括用于将泥浆输送至潜孔锤20钻入的孔的泥浆搅拌输送装置60。泥浆搅拌输送装置60的出口与螺旋杆30内部的第二通道连通，螺旋杆30上还设置有与第二通道连通的泥浆出口。随着螺旋杆30的转动以及逐渐向下的运动，泥浆遍及孔的孔壁而达到护壁的目的。

旋挖钻机还包括回转装置110，回转装置110包括相对于的动力箱43的箱体固定设置的固定部和相对于螺旋杆30固定设置的、位于固定部内的旋转部，空气压缩机50的出口与第一通道通过回转装置110的旋转部连通，泥浆搅拌输送装置60的出口与第二通道也通过回转装置110的旋转部连通。

旋挖钻机还包括防转装置130，防转装置130与回转装置110的固定部连接并相对于动力箱43的箱体固定设置。防转装置130具体地可以为防转卡板。防转卡板的一端采用螺栓连接固定在回转装置110的固定部上，另一端的U形结构卡在潜孔锤动力头主体40的第二连接件42上，起到防止回转装置110的固定部转动的作用。即回转装置110只是旋转部可以回转，而固定部不回转，这是旋挖钻机配潜孔锤施工的需要。

本实施例中设置潜孔锤的旋挖钻机中与潜孔锤相关各部件间的可按如下方式进行连接：

将旋挖钻机准备好，包括拆除原来的钻杆（钻杆上的提引器留下备用）、钻具、桅杆90上的驱动油缸，使配潜孔锤20的潜孔锤动力头可以在桅杆上自由上下运动。

将防转装置130配置于潜孔锤动力头主体40上，并将潜孔锤动力头主体40挂装于旋挖钻机的桅杆90上，使旋挖钻机的主卷扬钢丝绳与潜孔锤动力头主体40上的第一连接件41用提引器连接固定好。

将回转装置110安装在潜孔锤动力头主体40上端，并将空气压缩机50的出气口与回转装置110的旋转部上的进气口用胶管连接好，保证密封不漏气。

将驱动套120与潜孔锤动力头的回转轮毂上端用螺栓固定，并同时与回转装置110的旋转部上的下法兰固定。将螺旋杆30上端与驱动套120下端采用轴销固定，再将潜孔锤20与螺旋杆30的下端装配好。

将泥浆搅拌输送装置60的出浆口与回转装置110的旋转部上的进浆口用泥浆管连接好，保证密封与运动顺畅。

以上工作全部做好后即完成旋挖钻机配潜孔锤的准备工作。

以上具有潜孔锤的旋挖钻机施工的控制原理是：工作时，通过控制主卷扬钢丝绳的上下运动，实现潜孔锤动力头及其上的潜孔锤20的提升与下放。潜孔锤20通过空气压缩机50提供的压缩空气驱动潜孔锤20内的活塞运动，从而实现锤头冲击凿岩。潜孔锤20的回转动力是由潜孔锤动力头提供的，螺旋杆30在潜孔锤动力头的回转轮毂带动下旋转运动，从而带动潜孔锤20转动。一般来说，潜孔锤20钻进时的钻速要求不高，潜孔锤动力头完全可以满足。地底的岩石通过潜孔锤20前端凿头的冲击作用被破碎成小块碎石，这些碎石与孔底的土屑会被从螺旋杆30中吹出的高压气体带着沿孔底上升，然后会顺着螺旋杆30的外螺旋条慢慢排到孔口周围，最后将这些渣土用人工清理掉就可以不断钻进。在钻孔的过程中，泥浆搅拌输送装置60不断地向螺旋杆30内部的第二通道内输送泥浆，泥浆从泥浆出口进入到孔内，达到护壁的目的。

从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的潜孔锤动力头使旋挖钻机增加了一种潜孔锤功能，扩大了旋挖钻机的施工能力，使旋挖钻机钻进硬岩石层的能力大为提高。使用压缩空气驱动潜孔锤，凿岩时通过压缩空气还可将孔底凿碎的岩土吹起来，通过螺旋杆螺旋输送至地面，也可以提高施工效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旋挖钻机的潜孔锤动力头，其特征在于，所述潜孔锤动力头包括：

动力箱(43)，所述动力箱(43)包括箱体和位于所述箱体内部的、输出回转动力的回转轮毂，所述回转轮毂用于驱动潜孔锤(20)；

螺旋杆(30)，所述螺旋杆(30)的上端与所述回转轮毂驱动连接，所述螺旋杆(30)的下端用于与所述潜孔锤(20)连接；

所述潜孔锤动力头(40)还包括第一连接件(41)，与所述动力箱(43)的所述箱体相对固定地设置，所述第一连接件(41)用于与所述旋挖钻机的主卷扬钢丝绳连接，以使所述潜孔锤动力头(40)在所述主卷扬钢丝绳的驱动下相对于桅杆(90)上下运动；所述第一连接件(41)包括扁担梁和设置于所述扁担梁顶部的吊耳，所述吊耳用于与所述旋挖钻机的主卷扬钢丝绳连接；

所述潜孔锤动力头(40)还包括导向装置，所述导向装置与所述动力箱(43)的所述箱体相对固定地设置，所述导向装置用于与所述旋挖钻机的桅杆(90)连接以使所述潜孔锤动力头(40)沿所述桅杆(90)可上下运动地设置；

所述桅杆(90)包括沿该桅杆(90)的延伸方向设置的导轨；

所述潜孔锤动力头的所述导向装置包括与所述动力箱(43)的箱体相对固定设置的背滑架(45)，所述背滑架(45)用于与所述导轨可相对滑动地连接；

所述潜孔锤动力头还包括过渡架(44)，所述背滑架(45)与所述动力箱(43)的箱体通过所述过渡架(44)固定连接；

所述潜孔锤动力头还包括第二连接件(42)，所述动力箱(43)的箱体靠近所述背滑架(45)的一侧与所述过渡架(44)的一侧连接，所述动力箱(43)的箱体设有所述第一连接件(41)的一侧通过所述第二连接件(42)与所述过渡架(44)的另一侧连接；

所述第二连接件(42)包括两个分别设置在所述潜孔锤动力头(40)的两侧的侧联板，所述两个侧联板相互平行，分别与所述第一连接件(41)的相对两端连接。

2.根据权利要求1所述的潜孔锤动力头，其特征在于，所述动力箱(43)还包括液压马达(431)和齿轮减速机，所述液压马达(431)与所述回转轮毂通过所述齿轮减速机驱动连接。

3.根据权利要求1所述的潜孔锤动力头，其特征在于，所述背滑架(45)包括设置于所述导轨两侧的用于与所述导轨滑动配合的抱爪(451)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的潜孔锤动力头，其特征在于，所述潜孔锤动力头还包括驱动套(120)，所述驱动套(120)的上端与所述回转轮毂固定连接，所述驱动套(120)的下端与所述螺旋杆(30)的上端固定连接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的潜孔锤动力头，其特征在于，所述螺旋杆(30)内部包括供驱动所述潜孔锤(20)的活塞进行往复运动的流体流动的第一通道。

6.根据权利要求5所述的潜孔锤动力头，其特征在于，所述螺旋杆(30)内部还包括用于泥浆流动的第二通道；所述螺旋杆(30)上还设置有与所述第二通道连通的泥浆出口。

7.根据权利要求6所述的潜孔锤动力头，其特征在于，所述潜孔锤动力头还包括回转装置(110)，所述回转装置(110)包括相对于所述动力箱(43)的所述箱体固定设置的固定部和相对于所述螺旋杆(30)固定设置的、位于所述固定部内的旋转部，所述第一通道与所述回转装置(110)的所述旋转部连通，所述第二通道与所述回转装置(110)的所述旋转部连通。

8.根据权利要求7所述的潜孔锤动力头，其特征在于，所述潜孔锤动力头还包括防转装置(130)，所述防转装置(130)与所述回转装置(110)的所述固定部连接并与所述箱体相对固定地设置。

9.一种旋挖钻机，包括底盘、上车(10)和设置在所述上车(10)上的桅杆(90)，其特征在于，所述旋挖钻机还包括潜孔锤动力头和潜孔锤(20)，所述潜孔锤动力头为根据权利要求1至8中任一项所述的潜孔锤动力头，其中，所述潜孔锤动力头相对于所述旋挖钻机的桅杆(90)可上下运动地设置，所述潜孔锤动力头的螺旋杆(30)的第二端与所述潜孔锤(20)连接。