CN103147695A - 一种水平定向钻机的角度调节机构 - Google Patents

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陈慧
张忠海
吕伟祥
赵国臣
李根营
刘顺
马滔
杨明
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Abstract

本发明公开了一种角度调节机构，具体是一种水平定向钻机的角度调节机构，包括第一油缸、第二油缸以及具有第一铰点、第二铰点、第三铰点和第四铰点四组铰点孔的调节架；第一油缸的活塞杆端连接于钻架，另一端连接于第二铰点，第二油缸的活塞杆端连接于底盘，另一端连接于第三铰点；第一铰点通过轴承连接于底盘；第四铰点通过轴承连接于钻架。本发明可以大范围调节水平定向钻机的钻架角度；特别是可以进行大角度的调节，方便水平定向钻机施工；提高了钻机施工的稳定性。

Description

一种水平定向钻机的角度调节机构
技术领域
本发明涉及一种角度调节机构，具体是一种水平定向钻机的角度调节机构。
背景技术
水平定向钻机在施工时需要调节钻架角度以满足施工需求。在所有自行式中小吨位水平定向钻机中，传统的角度调节是靠钻架前铰点与底盘固定，钻架后铰点用油缸调节的三角形机构。当需要调节角度时，钻架的定锚着地，通过油缸活塞杆的伸缩，钻架围绕前铰点旋转调节角度。在钻机的可布置尺寸内，油缸的行程是有限的，只能调节到0-12°左右。而施工要求的角度调节范围一般是0度-20度，因此，当有高于13度的大角度调节需求时，传统的角度调节机构是不能够完全满足水平定向钻机施工要求的；而当需要大角度施工时，若采用此结构，油缸需要增加较长的尺寸，这种情况下会造成油缸不稳定，并且整机设计尺寸也不能满足这种要求；因此，施工工人只能将水平定向钻机前定锚处挖坑，将前定锚放低来获得大角度。而这样的施工方法不仅麻烦、钻机不易找平，不稳定，而且会造成施工过程中钻机松动，轻者影响工程进度，重者导致工程无法开展。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种水平定向钻机的角度调节机构，满足整机设计要求和大角度施工的需求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水平定向钻机的角度调节机构，包括第一油缸、第二油缸以及具有第一铰点、第二铰点、第三铰点和第四铰点四组铰点孔的调节架；第一油缸的活塞杆端连接于钻架，另一端连接于第二铰点，第二油缸的活塞杆端连接于底盘，另一端连接于第三铰点；第一铰点通过轴承连接于底盘；第四铰点通过轴承连接于钻架。调节架与钻架和底盘连接处分别安装有轴承，使得调节架转动灵活；
当液压油流经油缸使第一油缸活塞杆伸出、第二油缸活塞杆缩回时，由于调节架的第一铰点和第四铰点分别固定在底盘和钻架上，所以两油缸推动调节架顺时针旋转，实现钻架角度变小；当液压油流经油缸使第一油缸活塞杆缩回、第二油缸活塞杆伸出时， 两油缸推动调节架逆时针旋转，实现钻架角度变大。从而实现钻架的角度调节。
本发明的原理如下：在本机构初始阶段时，第一油缸和第二油缸平行且长度相等，可以将其看成一个由第二铰点和第三铰点之间距离构成对角线的平行四边形，当需要增大角度时，第一油缸的缩回动作和第二油缸的伸出动作，均能实现增大调节架角度的目的，相比较仅通过第一油缸伸出增大调节架角度的情况来看，其调节的角度范围更大；可以从极限状态考虑该问题，随着第二油缸不断伸出，调节架与底盘之间的角度不断增大，当第二油缸伸出至最长状态时，达到一定角度，在该角度的基础上，第一油缸作缩回动作，缩短第一油缸和钻架连接点与第二铰点的距离，通过该距离的缩短，使得调节架在原程度上继续逆时针旋转，从而带动钻架的角度变得更大。
与现有技术相比，该装置采用两油缸联动工作，在不需要增加油缸的尺寸的情况下，可在有限的空间内满足0度-20度的钻架角度调节需求，当水平定向钻机角度调节有更大尺寸需要时，也可以通过调节四组铰点的距离、油缸的行程以及安装距来实现。
第一油缸和第二油缸分别通过销轴、涨套和螺栓连接于第二铰点和第三铰点；涨套内孔具有锥度，且端面带有与螺栓匹配的圆孔，销轴的一端带锥度且端面具有与螺栓配合的螺纹孔，此锥度与涨套内孔锥度配合，螺栓将涨套和销轴固定，通过螺栓的松紧可以调节销轴与涨套锥面配合的松紧，保证销轴不会窜出而铰点转动灵活。
本发明可以大范围调节水平定向钻机的钻架角度；特别是可以进行大角度的调节，方便水平定向钻机施工；提高了钻机施工的稳定性。
附图说明
图1为本发明的应用示意图；
图2为本发明的拆分示意图；
图3为本发明的装配结构图。
图中：1、调节架，2、涨套，3、螺栓，4、销轴，5、第一油缸，6、轴承，7、第二油缸，8、第一铰点，9、第二铰点，10、第三铰点，11、第四铰点，12、钻架，13、底盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示：本发明包括第一油缸5、第二油缸7以及具有第一铰点8、第二铰点9、第三铰点10和第四铰点11四组铰点孔的调节架1；第一油缸5的活塞杆端连接于钻架12，另一端连接于第二铰点9，第二油缸7的活塞杆端连接于底盘13，另一端连接于第三铰点10；调节架1一端的第一铰点8通过轴承6与底盘13连接，另一端的第四铰点11通过轴承6与钻架12连接，使得调节架1转动灵活；
当液压油流经油缸使第一油缸5活塞杆伸出、第二油缸7活塞杆缩回时，由于调节架1的第一铰点8和第四铰点11分别固定在底盘13和钻架12上，所以两油缸推动调节架1顺时针旋转，实现钻架12角度变小；当液压油流经油缸使第一油缸5活塞杆缩回、第二油缸7活塞杆伸出时， 两油缸推动调节架1逆时针旋转，实现钻架12角度变大。从而实现钻架12的角度调节。
与现有技术相比，该装置采用两油缸联动工作，在不需要增加油缸的尺寸的情况下，可在有限的空间内满足0度-20度的钻架角度调节需求，当水平定向钻机角度调节有更大尺寸需要时，也可以通过调节四组铰点的距离、油缸的行程以及安装距来实现。
第一油缸5和第二铰点9的连接方式、第二油缸7和第三铰点10的连接方式可以是直接通过销轴4与螺栓3连接，本发明优选第一油缸5和第二油缸7分别通过销轴4、涨套2和螺栓3连接于第二铰点9和第三铰点10；涨套2内孔具有锥度，且端面带有与螺栓3匹配的圆孔；销轴4的一端带锥度，且端面具有与螺栓3配合的螺纹孔，此锥度与涨套2内孔锥度配合，限制销轴4的轴向窜动，螺栓3将涨套2和销轴4固定，通过螺栓3的松紧可以调节销轴4与涨套2锥面配合的松紧，保证销轴4不会窜出而铰点转动灵活。

Claims (3)

1.一种水平定向钻机的角度调节机构，包括第一油缸（5），其特征在于还包括第二油缸（7）以及具有第一铰点（8）、第二铰点（9）、第三铰点（10）和第四铰点（11）四组铰点孔的调节架（1）；第一油缸（5）的活塞杆端连接于钻架（12），另一端连接于第二铰点（9），第二油缸（7）的活塞杆端连接于底盘（13），另一端连接于第三铰点（10）；第一铰点（8）通过轴承（6）连接于底盘（13）；第四铰点（11）通过轴承（6）连接于钻架（12）。
2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机的角度调节机构，其特征在于，所述第一油缸（5）和第二油缸（7）分别通过销轴（4）、涨套（2）和螺栓（3）连接于第二铰点（9）和第三铰点（10）。
3.根据权利要求2所述的一种水平定向钻机的角度调节机构，其特征在于，涨套（2）内孔具有锥度，且端面带有与螺栓（3）匹配的圆孔，所述销轴（4）的一端具有锥度且端面具有与螺栓（3）配合的螺纹孔；销轴（4）的锥度与涨套（2）内孔锥度匹配。
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