CN103291225B - 一种钻机及其车架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钻机的车架，包括相互连接的车架前部和车架后部，车架前部为槽型梁结构，车架后部为整体式箱型结构。整体式箱型结构的不存在车架连接问题，解决了现有技术中主车架、副车架连接错位的问题。此外，整体式箱型结构的抗弯能力、抗扭能力均较强，增强了横截面惯性矩，改善了整车的受力，增强了车架的工作稳定性。由于横截面惯性矩主要由箱型大小决定，与板厚关系较小，将现有技术中小箱型和槽型梁组合的双层连接结构改变成较大的整体式箱型结构之后，在保证刚度和强度的前提下，还可以适当减小车架后部的壁厚，降低车架的重量。另外，将车架后部设置为整体式箱型结构后，无需购买通用底盘加以改装形成车架，降低了生产成本。

Description

一种钻机及其车架

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种钻车及其车架。

背景技术

钻机是带动钻具向地下钻进，以获取实物地质资料的机械设备。钻机的底盘包括车架，车架通过变幅油缸与井架连接，车架上还设有垂直油缸。

如图1所示，该图为现有技术中钻机的行驶状态图，钻机处于行驶状态时，井架水平放置在车架1′上，此时底盘相当于满载货车，车架1′将底盘及其上装重量通过轮胎传递到地面，同时消除地面各种冲击载荷，保证整车平稳行驶。如图2所示，该图为现有技术中钻机的作业状态图，钻机处于作业状态时，垂直油缸4′向下伸出支撑于地面上，待轮胎完全离地后把整车调至水平状态，伸长变幅油缸将井架2′抬起至垂直状态，此时车架1′将所承受的作业载荷通过垂直油缸4′传递到地面。

由上述工作过程可知，无论是行驶状态还是作业状态，车架1′都是整车的底架，设计车架1′时不仅需要考虑传动系统、转向系统等空间布置因素，还要兼顾作业载荷及路面冲击载荷等问题。因此，如何在有限的空间内，利用有限的重量，使车架1′刚度和强度均满足钻机行驶和作业要求是车架1′设计的关键。

请参考图3和图4，图3为现有技术中车架的结构示意图，图4为图3中车架的车架后部的横截面示意图。下面结合附图简要介绍这种车架1′的结构和存在的缺陷。

现有技术中，钻机行业普遍购买通用底盘，在通用底盘的基础上改装形成需要的车架1′。如图3和图4所示，该车架1′包括车架前部11′和车架后部12′，车架前部11′为通用底盘所有，车架后部12′为后续改装增加。车架后部12′为上、下双层结构，包括主车架121′和副车架122′，主车架121′采用槽型梁结构，副车架122′采用小箱型结构，副车架122′通过多组螺纹紧固件固定在主车架121′上方。为了减少主车架121′、副车架122′之间的刚性摩擦，通常在改装时在二者的连接处增加弹性垫块123′。

上述结构的车架1′具有如下缺点：

首先，由于制造过程中的误差或者使用过程中磨损等各种因素，主车架121′、副车架122′之间发生错位很难避免，轻则变形过大导致整车倾斜，重则发生撕裂、侧翻等安全事故。

其次，尽管副车架122′采用小箱型结构，具有较强的抗弯抗扭能力，但主车架121′采用槽型梁结构，其横截面惯性矩较小，是整车受力的薄弱点。如果想开发大型号钻机，通用底盘的主车架121′的结构很难满足要求。

再次，为提高主车架121′的承载能力，主车架121′的槽型梁都采用厚度较大的热轧钢板。同时，为保证主车架121′、副车架122′连接处的强度，主车架121′槽型梁及副车架122′底板处都需要加强厚度。这造成车架1′的整体重量较大，不符合钻机轻量化的设计要求。

另外，上述车架1′的固定支腿13′与副车架122′连接，因此，钻机工作时的传力过程为井架2′等部件-副车架122′-固定支腿13′-地面，而主车架121′并不参与传力，造成车架1′整体受力不均。

最后，改装车架会增加很多人力、材料费用，总体制造成本较高。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术的车架做进一步优化设计，增大车架的横截面惯性矩，避免车架发生变形，且在保证刚度和强度的前提下、减小车架的重量。

发明内容

本发明的目的为提供一种钻机及其车架，该车架的车架后部采用整体式箱型结构，能够避免错位现象的发生，提高横截面惯性矩，且保证强度和刚度的前提下减小车架的重量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于钻机的车架，包括相互连接的车架前部和车架后部，所述车架前部为槽型梁结构；所述车架后部为整体式箱型结构。

优选地，所述车架后部包括承载部，所述承载部包括第一盖板、第一底板，设于所述第一盖板、所述第一底板之间两侧的两个第一腹板，四者围成横截面为长方形的箱型结构。

优选地，所述第一盖板、所述第一底板和两个所述第一腹板设有第一筋板。

优选地，所述车架后部包括传动轴安装部，所述传动轴安装部包括水平第二盖板、第二底板，设于所述第二盖板、所述第二底板之间两侧的两个第二腹板，所述第二底板包括分别设于两个所述第二腹板内侧的两个第一水平板，和连接于两个所述第一水平板之间、向上凸起的弯折板。

优选地，所述第二盖板、所述第二腹板设有第二筋板。

优选地，所述车架后部包括分动箱安装部，所述分动箱安装部包括水平第三盖板、第三底板，设于所述第三盖板、所述第三底板之间两侧的两个第三腹板，所述第三底板为分别设于两个所述第三腹板内侧的两个第二水平板，两个所述第二水平板与所述第三盖板之间还连接有支撑板。

优选地，所述第三腹板设有第三筋板。

优选地，所述车架后部包括液压泵安装部，所述液压泵安装部的横向宽度大于其他部分的横向宽度。

优选地，所述车架后部包括井架支撑部，井架支撑部的盖板厚度大于其余部分的盖板厚度，所述井架支撑部的盖板与其相邻的盖板对接焊接。

优选地，所述车架的两侧设有固定支腿，固定支腿的盖板与车架后部的盖板对接并焊接，固定支腿的底板与车架后部的底板对接并焊接，固定支腿的立板与车架后部的腹板贴合并焊接。

优选地，所述固定支腿的数目为四个，其中两个所述固定支腿分别连接于所述车架后部前端的两侧，另外两个所述固定支腿连接于所述车架后部的两端。

本发明提供一种用于钻机的车架，包括相互连接的车架前部和车架后部，车架前部为槽型梁结构，车架后部为整体式箱型结构。

采用这种结构，整体式箱型结构的不存在车架连接问题，从根本上解决了现有技术中主车架、副车架连接错位的问题。此外，整体式箱型结构的抗弯能力、抗扭能力均较强，与现有技术中上层箱型、下层槽型梁的结构相比，大大增强了横截面惯性矩，改善了整车的受力，增强了车架的工作稳定性。除此之外，由于横截面惯性矩主要由箱型大小决定，与板厚关系较小，将现有技术中小箱型和槽型梁组合的双层连接结构改变成较大的整体式箱型结构之后，在保证刚度和强度的前提下，还可以适当减小车架后部的壁厚，进而有效降低车架的重量，满足当前钻机行业的轻量化的设计要求。另外，将车架后部2设置为整体式箱型结构后，无需再购买通用底盘加以改装形成车架，而是采用批量生产的方式直接加工适合的车架，因此大大降低了生产成本。

本发明提供一种钻机，包括车架和井架，所述车架采用如上所述的结构，所述车架通过变幅油缸与所述井架连接。

由于上述车架具有如上技术效果，因此，包括该车架的钻机也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中钻机的行驶状态图；

图2为现有技术中钻机的作业状态图；

图3为现有技术中车架的结构示意图；

图4为图3中车架的车架后部的横截面示意图；

图5为本发明所提供车架的一种具体实施方式的结构示意图；

图6为图5中车架的车架后部的结构示意图；

图7为图5中车架的承载部的横截面结构示意图；

图8为图5中车架的传动轴安装部的横截面示意图；

图9为图5中车架的分动箱安装部的横截面示意图；

图10为图6中A处的局部放大图；

图11为图5中车架后部与固定支腿连接处的横截面示意图。

其中，图1至图4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

车架1′；车架前部11′；车架后部12′；主车架121′；副车架122′；弹性垫块123′；固定支腿13′；

井架2′；变幅油缸3′；垂直油缸4′；

图5至图11中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

车架前部1；车架后部2；固定支腿3；

承载部21；第一盖板211；第一底板212；第一腹板213；第一筋板214；

传动轴安装部22；第二盖板221；第二底板222；第一水平板2221；弯折板2222；第二腹板223；第二筋板224；

分动箱安装部23；第三盖板231；第三底板232；第二水平板2321；第三腹板233；第三筋板234；支撑板235；

液压泵安装部24；

井架支撑部25；井架支撑部的盖板251；

连接部26；

固定支腿的盖板31；固定支腿的底板32；固定支腿的立板33。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种钻机及其车架，该车架通过设计整体式箱型结构的车架后部，避免了错位等不稳定现象，提高了横截面的惯性矩，并能够在保证强度和刚度的前提下减小车架的重量。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，本文中出现的方位词“横向”指的是车架的宽度方向，“内侧”指的是由车架的横向两侧指向其纵向中心线的方向，即图7中的左、右两端指向中心的方向，“外侧”指的是由车架的纵向中心线指向其横向两侧的方向，即图7中的中心指向左、右两端的方向；应当理解，这些方位词的出现是以说明书附图为基准设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。

请参考图5和图6，图5为本发明所提供车架的一种具体实施方式的结构示意图；图6为图5中车架的车架后部的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图5和图6所示，本发明提供一种用于钻机的车架，该车架包括相互连接的车架前部1和车架后部2。车架前部1为槽型梁结构，主要用于安装驾驶室、发动机、变速箱等车辆前端零部件。车架后部2为整体式箱型结构，主要用于承载井架等部件的重量及钻机作业时整车承受的外载。该车架后部2包括与车架前部1连接的连接部26、传动轴安装部22、分动箱安装部23、液压泵安装部24、井架支撑部25和承载部21。

采用这种结构，整体式箱型结构的不存在车架连接问题，从根本上解决了现有技术中主车架、副车架连接错位的问题。此外，整体式箱型结构的抗弯能力、抗扭能力均较强，与现有技术中上层箱型、下层槽型梁的结构相比，大大增强了横截面惯性矩，改善了整车的受力，增强了车架的工作稳定性。除此之外，由于横截面惯性矩主要由箱型大小决定，与板厚关系较小，将现有技术中小箱型和槽型梁组合的双层连接结构改变成较大的整体式箱型结构之后，在保证刚度和强度的前提下，还可以适当减小车架后部2的壁厚，进而有效降低车架的重量，满足当前钻机行业的轻量化的设计要求。另外，将车架后部2设置为整体式箱型结构后，无需再购买通用底盘加以改装形成车架，而是采用批量生产的方式直接加工适合的车架，因此大大降低了生产成本。

下面具体介绍上述整体式箱型车架后部2的各个部分的具体结构。

请参考图7，图7为图5中车架的承载部21的横截面结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图7所示，上述车架后部2包括承载部21，承载部21包括第一盖板211、第一底板212，设于第一盖板211、第一底板212之间两侧的两个第一腹板213，四者围成横截面为长方形的箱型结构。

采用这种结构，使得承载部21为结构简单、紧凑的箱型结构，既保证了承载部21的刚度和强度，又使承载部21具有加工制造方便的特点。

进一步的方案中，上述第一盖板211、第一底板212和两个第一腹板213设有第一筋板214。这样，在第一盖板211、第一底板212和两个第一腹板213承载的基础上，第一筋板214能够增强承载部21的刚度，防止承载部21局部失稳。这里并未限定第一筋板214的具体数量，可以想到，第一基板的数量可以根据实际需要自由设定。

需要说明的是，本文中的“承载部21”指的是车架后部2中不做其他特殊用途，主要用于承载的部分，即除去连接部26、传动轴安装部22、分动箱安装部23、液压泵安装部24的其余部分。当然，承载部21之外的其余部分也同时具有承载的作用。

请参考图8，图8为图5中车架的传动轴安装部22的横截面示意图。

在一种具体实施方式中，如图8所示，上述车架后部2包括传动轴安装部22，传动轴安装部22包括水平第二盖板221、第二底板222，设于第二盖板221、第二底板222之间两侧的两个第二腹板223，第二底板222包括分别设于两个第二腹板223内侧的两个第一水平板2221，和连接于两个第一水平板2221之间、向上凸起的弯折板2222。

采用这种结构，第二底板222的弯折部向上凸起的部分形成了容置传动轴的纵向空间，方便了纵向设置的传动轴的安装，使得车架后部2结构紧凑、空间布局合理。此外，这种箱型结构同样具有较大的强度和刚度。

在上述方案的基础上，传动轴安装部22的第二盖板221、第二腹板223设有第二筋板224。

与上述第一筋板214的技术效果类似地，第二筋板224能够增强承载部21的刚度，防止承载部21局部失稳。当然，第二基板的数量也可以根据实际需要自由设定。

请参考图9，图9为图5中车架的分动箱安装部23的横截面示意图。

在另一种具体实施方式中，如图9所示，上述车架后部2包括分动箱安装部23，分动箱安装部23包括水平第三盖板231、第三底板232，设于第三盖板231、第三底板232之间两侧的两个第三腹板233，第三底板232为分别设于两个第三腹板233内侧的两个第二水平板2321，两个第二水平板2321与第三盖板231之间还连接有支撑板235。

采用这种简易的箱型结构，两个支撑板235之间提供了容置分动箱的竖向空间，方便了竖向设置的分动箱的安装，并具有结构紧凑、布局合理的优点。此外，第三盖板231、第三底板232、第三腹板233和支撑板235围成了两个箱型结构，同样保证了车架后部2的刚度、强度和受力平稳性。

这里并未限定支撑板235的方向，如图9所示，可以将图9设置为与第三腹板233平行的竖直板，当然，支撑板235也可以倾斜连接于第二水平板2321和第三盖板231之间。

进一步的方案中，上述第三腹板233设有第三筋板234。

与上述第一筋板214、第二筋板224的技术效果类似地，第三筋板234能够增强分动箱安装部23的刚度，防止分动箱安装部23局部失稳。当然，第三筋板234的数量也可以根据实际需要自由设定。

在另一种具体实施方式中，如图5和图6所示，车架后部2包括液压泵安装部24，液压泵安装部24的横向宽度大于其他部分的横向宽度。

由于，采用这种结构，能够使液压泵安装部24具有较大的空间，用以容置体积较大的液压泵，并且宽度较大的箱型结构也能进一步增强其强度和刚度。

在另一种具体实施方式中，如图10所示，图10为图6中A处的局部放大图；上述车架后部2的井架支撑部的盖板251厚度大于其余部分的盖板厚度，井架支撑部的盖板251与其相邻的盖板对接焊接。

由于井架支撑部25设于车架后部2的尾端，当钻机处于工作状态、井架由水平旋转为竖直状态时，井架的底端支撑于车架后部2的尾端，因此井架支撑部25的受力非常大，将井架支撑部的盖板251厚度增大之后，使其能够承受较大的压力，保证车架稳定受力。此外，井架支撑部的盖板251与其相邻盖板对接焊接，使得车架后部2结构工艺简单、传力直接，且适于批量生产。

请参考图11，图11为图5中车架后部2与固定支腿3连接处的横截面示意图。

在另一种具体实施方式中，如图11所示，本发明提供的车架的两侧还设有固定支腿3，固定支腿的盖板31与车架后部2的盖板对接并焊接，固定支腿的底板32与车架后部2的底板对接并焊接，固定支腿的立板33与车架后部2的腹板贴合并焊接。

采用这种结构，工作过程中，井架等部件的受力传递给车架后部2，车架后部2将受力传递给固定支腿3，固定支腿3再将受力传递至地面。由于车架后部2为整体式箱型结构，与现有技术仅副车架向固定支腿3传力的结构相比，车架后部2的承载能力增强，受力更均匀、传力过程更安全。此外，车架后部2的对接焊接的方式使得力的传递更加直接、快速，并保证了车架后部2的强度和刚度。

具体的方案中，上述固定支腿3的数量可以为四个，其中两个固定支腿3分别连接于车架后部2前端的两侧，另外两个固定支腿3连接于车架后部的两端。当然，也可以设置其他数目的固定支腿3。

本发明还提供一种钻机，包括车架和井架，车架采用如上的车架，井架通过变幅油缸与车架连接。

由于上述车架具有如上技术效果，因此，包括该车架的钻机也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种钻机及其车架进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于钻机的车架，包括相互连接的车架前部(1)和车架后部(2)，所述车架前部(1)为槽型梁结构；其特征在于，所述车架后部(2)为整体式箱型结构；

所述车架后部(2)包括传动轴安装部(22)，所述传动轴安装部(22)包括水平第二盖板(221)、第二底板(222)，设于所述第二盖板(221)、所述第二底板(222)之间两侧的两个第二腹板(223)，所述第二底板(222)包括分别设于两个所述第二腹板(223)内侧的两个第一水平板(2221)，和连接于两个所述第一水平板(2221)之间、向上凸起的弯折板(2222)。

2.根据权利要求1所述的用于钻机的车架，其特征在于，所述车架后部(2)包括承载部(21)，所述承载部(21)包括第一盖板(211)、第一底板(212)，设于所述第一盖板(211)、所述第一底板(212)之间两侧的两个第一腹板(213)，四者围成横截面为长方形的箱型结构。

3.根据权利要求2所述的用于钻机的车架，其特征在于，所述第一盖板(211)、所述第一底板(212)和两个所述第一腹板(213)设有第一筋板(214)。

4.根据权利要求1所述的用于钻机的车架，其特征在于，所述第二盖板(221)、所述第二腹板(223)设有第二筋板(224)。

5.根据权利要求1所述的用于钻机的车架，其特征在于，所述车架后部(2)包括分动箱安装部(23)，所述分动箱安装部(23)包括水平第三盖板(231)、第三底板(232)，设于所述第三盖板(231)、所述第三底板(232)之间两侧的两个第三腹板(233)，所述第三底板(232)为分别设于两个所述第三腹板(233)内侧的两个第二水平板(2321)，两个所述第二水平板(2321)与所述第三盖板(231)之间还连接有支撑板(235)。

6.根据权利要求5所述的用于钻机的车架，其特征在于，所述第三腹板(233)设有第三筋板(234)。

7.根据权利要求1所述的用于钻机的车架，其特征在于，所述车架后部(2)包括液压泵安装部(24)，所述液压泵安装部(24)的横向宽度大于其他部分的横向宽度。

8.根据权利要求1所述的用于钻机的车架，其特征在于，所述车架后部(2)包括井架支撑部(25)，井架支撑部的盖板(251)厚度大于其余部分的盖板厚度，所述井架支撑部的盖板(251)与其相邻的盖板对接焊接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于钻机的车架，其特征在于，所述车架的两侧设有固定支腿(3)，固定支腿的盖板(31)与车架后部(2)的盖板对接并焊接，固定支腿的底板(32)与车架后部(2)的底板对接并焊接，固定支腿的立板(33)与车架后部(2)的腹板贴合并焊接。

10.根据权利要求9所述的用于钻机的车架，其特征在于，所述固定支腿(3)的数目为四个，其中两个所述固定支腿(3)分别连接于所述车架后部(2)前端的两侧，另外两个所述固定支腿(3)连接于所述车架后部的两端。

11.一种钻机，包括车架和井架，其特征在于，所述车架采用如权利要求1-10任一项所述的车架，所述车架通过变幅油缸与所述井架连接。