CN103362893A - 一种工程机械及其垂直油缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械及其垂直油缸，该垂直油缸的活塞杆包括设有外螺纹的螺纹杆，螺纹杆外配合连接有螺母，螺母与缸筒并排设置，以便螺母从下往上旋紧至贴合缸筒底部端面时，螺纹杆与螺母锁紧。上述结构的垂直油缸在液压双向锁的锁止功能的基础上，螺母和螺纹杆形成的螺纹连接进一步起到了机械锁止的作用。与现有技术相比，即使液压双向锁发生故障或者油液压缩反弹的现象、导致垂直油缸的活塞杆有向上收缩的趋势，上述螺纹连接产生的预紧力成为活塞杆向上收缩的阻力，以使垂直油缸仍然保持锁止状态，进而使垂直油缸始终与车架保持垂直，以避免钻机打出的井眼倾斜等现象，大大增强了油田钻机的工作可靠性。

Description

一种工程机械及其垂直油缸

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种工程机械及其垂直油缸。

背景技术

钻机是一种常用的工程机械，如图1所示，该图为现有技术中钻机的结构示意图，该钻机包括车架400，车架400底部连接有轮胎200，车架400连接有可水平回转的活动支腿300，活动支腿300的末端设有垂直油缸100，车架400上还通过变幅油缸700连接有钻杆500。

行驶状态时，如图1所示，钻机的轮胎200支撑于地面上，钻杆500水平放置在车架400上，此时垂直油缸100处于收缩状态；工作状态时，如图2所示，该图为图1所示工程机械处于工作状态时的支腿的结构示意图，此时，活动支腿300水平回转至支架的外侧，垂直油缸100向下伸长、将车架400支起，待轮胎200完全离地后把整车调至水平状态，伸长变幅油缸700将钻杆500抬起至垂直状态，开始钻井作业，此时车架400将所承受的作业载荷通过垂直油缸100传递到地面。

由于油田钻机进行钻井作业时要求整车处于水平状态，否则会发生井眼倾斜，井口报废，因此，在轮胎200离地、垂直油缸100支撑于地面的状态下，要求四个垂直油缸100锁止来保证整车的水平以及整车的安全性能。

如图3所示，图3为图2中垂直油缸的剖视图，该垂直油缸100包括缸筒1，缸筒1内滑动配合连接有活塞杆2，活塞杆2底端连接有球头4，缸筒1底端与活塞杆2之间设有法兰盘5。

实际应用中，通常将上述垂直油缸100与液压双向锁600连接形成液压油路，如图4所示，该图为图3中液压双向锁600与垂直油缸100连接的液压原理图，液压双向锁600包括第一液控单向阀601、第二液控单向阀602，每个液控单向阀的先导油口与另一个液控单向阀的油路连通。

采用这种结构，需要钻井作业时，液压泵通过第一液控单向阀601向垂直油缸100的无杆腔充油，有杆腔泄油，推动活塞杆2向下伸出，直至活塞杆2底端的球头4伸至设于地面上的支脚盘6内腔，然后用螺栓进行固定，以使垂直油缸100支撑油田钻机。此时，停止向垂直油缸100的无杆腔充油，则有杆腔也停止泄油，油缸内的油压不受外界干扰，起到锁止的作用。

由此可见，上述垂直油缸100的活塞杆2向下伸长后，依靠液压双向锁600来锁止，能使垂直油缸100的长度保持不变，然而，在油田钻机长时间的作业过程中，液压双向锁600偶尔会发生故障或者油液压缩反弹的现象，导致垂直油缸100的活塞杆2向上收缩，进而导致车架400和钻杆之间不再垂直，最终造成井眼倾斜的后果。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中垂直油缸的结构进行优化设计，以增强其锁紧功能，使垂直油缸工作时始终与车架垂直，进而增强钻机的工作可靠性。

发明内容

本发明的目的为提供一种工程机械及其垂直油缸，该垂直油缸具有机械锁止功能，以保证整车处于水平状态，提高了工程机械的工作可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于工程机械的垂直油缸，包括缸筒，所述缸筒内滑动配合设置有活塞杆；所述活塞杆下部包括设有外螺纹的螺纹杆，所述螺纹杆外配合连接有螺母，所述螺母与所述缸筒并排设置，以便所述螺母从下往上旋紧至贴合所述缸筒底部端面时，所述螺纹杆与所述螺母锁紧。

优选地，所述螺母的顶端面为第一斜面，所述第一斜面与水平面呈夹角设置，所述缸筒的底端面为与所述第一斜面配合的第二斜面。

优选地，所述活塞杆包括所述螺纹杆和光杆，所述光杆连接于所述螺纹杆的上方。

优选地，所述光杆和所述螺纹杆焊接于一体。

优选地，所述缸筒中部设有导向套，所述导向套贴合安装于所述缸筒与所述光杆之间。

优选地，所述缸筒包括顶部筒和底部筒，所述导向套包括导向部和连接部，所述导向部为与所述缸筒同轴的筒状，所述连接部设于所述导向部的外侧、焊接于所述顶部筒、底部筒之间。

优选地，所述螺母外设有至少两个手柄，所述手柄沿所述缸筒的径向设置。

优选地，所述手柄具体为螺杆，所述螺母设有径向延伸的螺纹孔，所述螺杆与所述螺纹孔配合设置。

本发明提供一种用于工程机械的垂直油缸，其活塞杆包括设有外螺纹的螺纹杆，螺纹杆外配合连接有螺母，螺母与缸筒并排设置，以便螺母从下往上旋紧至贴合缸筒底部端面时，螺纹杆与螺母锁紧。

采用这种结构，将上述结构的垂直油缸与液压双向锁连接后，需要钻井作业时，首先将螺母从上往下拧松，利用液压泵通过第一液控单向阀向垂直油缸的无杆腔充油，有杆腔泄油，推动活塞杆向下伸出，直至活塞杆底端的球头伸至设于地面上的支脚盘内腔，然后用螺栓进行固定，以使垂直油缸支撑油田钻机。此时，停止向垂直油缸的无杆腔充油，则有杆腔也停止泄油，油缸内的油压不受外界干扰，起到锁止的作用。最后，再将螺母从下往上旋转，直至螺母的顶端面与缸筒的底端面抵紧。

由此可见，上述结构的垂直油缸在液压双向锁的锁止功能的基础上，螺母和螺纹杆形成的螺纹连接进一步起到了机械锁止的作用。与现有技术相比，即使液压双向锁发生故障或者油液压缩反弹的现象、导致垂直油缸的活塞杆有向上收缩的趋势，上述螺纹连接产生的预紧力成为活塞杆向上收缩的阻力，以使垂直油缸仍然保持锁止状态，进而使垂直油缸始终与车架保持垂直，以避免钻机打出的井眼倾斜等现象，大大增强了油田钻机的工作可靠性。

本发明还提供一种工程机械，包括车架，所述车架水平回转连接有活动支腿，所述活动支腿的末端设有垂直油缸；所述垂直油缸采用如上所述的结构。

优选地，所述工程机械为油田钻机。

由于上述垂直油缸具有如上的技术效果，因此，包括该垂直油缸的工程机械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结构示意图；

图2为图1所示工程机械处于工作状态时的支腿的结构示意图；

图3为图2中垂直油缸的剖视图；

图4为图3中液压双向锁与垂直油缸连接的液压原理图；

图5为本发明所提供垂直油缸的一种具体实施方式的结构示意图。

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：

缸筒1；活塞杆2；球头4；法兰盘5；支脚盘6；

垂直油缸100；轮胎200；活动支腿300；车架400；钻杆500；

液压双向锁600；第一液控单向阀601；第二液控单向阀602；变幅油缸700；

图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

缸筒1；顶部筒11；底部筒12；接触面121；导向套13；导向部131；连接部132；

活塞杆2；螺纹杆21；光杆22；

螺母3；手柄31；

球头4。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种工程机械及其垂直油缸，该垂直油缸自身具有机械锁止功能，在液压双向锁的液压锁止功能的基础上，进一步保证整车处于水平状态，提高了工程机械的工作可靠性。

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“上”、“下”指的是垂直油缸正常使用时的方位，分别对应图5中的上方、下方；方位词“内”、“外”指的是图5中水平两端指向中部的方向、图5中水平中部指向两端的方向；应当理解，这些方位词的出现是以说明书附图为基准而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。

请参考图5，图5为本发明所提供垂直油缸的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图5所示，本发明提供一种垂直油缸100，该垂直油缸100用于工程机械，其包括缸筒1，缸筒1内滑动配合设置有活塞杆2。活塞杆2包括设有外螺纹的螺纹杆21，螺纹杆21还配合设有螺母3，螺母3与缸筒1并排设置，以便螺母3与螺纹杆21配合、从下往上旋转至贴合缸筒1底部端面时，螺纹杆21与螺母3锁紧。

采用这种结构，将上述结构的垂直油缸100与液压双向锁600连接后，结合图4和图5，需要钻井作业时，首先将螺母3从上往下拧松，利用液压泵通过第一液控单向阀601向垂直油缸100的无杆腔充油，有杆腔泄油，推动活塞杆2向下伸出，如图2所示，直至活塞杆2底端的球头4伸至设于地面上的支脚盘6内腔，然后用螺栓进行固定，以使垂直油缸100支撑油田钻机。此时，停止向垂直油缸100的无杆腔充油，则有杆腔也停止泄油，油缸内的油压不受外界干扰，起到锁止的作用。最后，再将螺母3从下往上旋转，直至螺母3的顶端面与缸筒1的底端面抵紧。

由此可见，上述结构的垂直油缸100在液压双向锁600的锁止功能的基础上，螺母3和螺纹杆21形成的螺纹连接进一步起到了机械锁止的作用。与现有技术相比，即使液压双向锁600发生故障或者油液压缩反弹的现象、导致垂直油缸100的活塞杆2有向上收缩的趋势，上述螺纹连接产生的预紧力成为活塞杆2向上收缩的阻力，以使垂直油缸100仍然保持锁止状态，进而使垂直油缸100始终与车架400保持垂直，以避免钻机打出的井眼倾斜等现象，大大增强了油田钻机的工作可靠性。

在另一种具体实施方式中，如图5所示，上述螺母3的顶端面为第一斜面，第一斜面与水平面呈夹角设置，缸筒1的底端面为与第一斜面配合的第二斜面。

采用这种结构，当螺母3与螺纹杆21旋紧，即螺母3的顶端面与缸筒1底端面抵紧时，二者的接触面121积增大，更进一步地保证了机械锁止的可靠性。

还可以进一步设置上述垂直油缸100的其他部件的结构。

在另一种具体实施方式中，上述活塞杆2包括螺纹杆21和光杆22，光杆22连接于螺纹杆21的上方。

由于垂直油缸100伸长后，并不是所有活塞杆2都会与螺母3形成配合螺纹配合，因此，只需要将活塞杆2的下部设置为螺纹杆21，其上部则可以设置为光杆22，这样既能形成机械锁止，又能减小垂直油缸100的生产成本。

进一步的方案中，上述光杆22和螺纹杆21焊接于一体。这样，既能保证活塞杆2具有较大的刚度和强度，并且使得活塞杆2的加工过程简单、方便。可以想到，上述光杆22与螺纹杆21也可以采用其他方式连接。

更进一步的方案中，上述缸筒1中部设有导向套13，导向套13贴合安装于缸筒1与光杆22之间。

采用这种结构，在垂直油缸100的伸长或缩短的过程中，设于缸筒1内侧的导向套13能够对活塞杆2起到导向的作用，以使沿缸筒1的轴线方向竖直运动，避免由于活塞杆2的长度较长、加工误差等因素引起的活塞杆2偏离轴线方向运动的现象，进一步保证垂直油缸100与车架400的垂直关系。

更具体的方案中，上述缸筒1包括顶部筒11和底部筒12，导向套13包括导向部131和连接部132，导向部131为与缸筒1同轴的筒状，连接部132设于导向部131的外侧，连接部132焊接于顶部筒11、底部筒12之间。

采用这种结构，缸筒1的顶部筒11、导向套13、缸筒1的底部筒12三者焊接形成了刚度、强度均较大的缸筒1，并且焊接的加工工艺简单、操作方便。

在另一种具体实施方式中，上述螺母3外可以设置至少两个手柄31，手柄31沿缸筒1的径向设置。

采用这种结构，当垂直油缸100的活塞杆2向下伸至地面后，操作人员可以握住上述手柄31以旋紧螺母3，也可以采用辅助紧固装置与上述手柄31连接以旋紧上述螺母3。设置手柄31的目的就是为了方便螺母3的旋紧或旋松。

进一步的方案中，上述手柄31可以具体为螺杆，螺母3外设有径向延伸的螺纹孔，螺杆与螺纹孔配合设置。

这样，便于手柄31与螺母3的安装和拆卸，并且通常螺杆都有统一的规格，因此其加工过程可以采用批量生产，进一步降低了垂直油缸100的生产成本。可以想到，上述手柄31的结构可以多种多样，例如手柄31还可以为直接焊接于螺母3外壁上的连杆。

本发明还提供一种工程机械，包括车架400，车架400水平回转连接有活动支腿300，活动支腿300的末端设有垂直油缸100；垂直油缸100采用如上的结构。

由于上述垂直油缸100具有如上的技术效果，因此，包括该垂直油缸100的工程机械也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

具体地，上述工程机械可以为油田钻机，可以想到，上述垂直油缸100并不仅限用于油田钻机，还可以将其用于起重机、混凝土泵车等其他利用垂直油缸100支撑的工程机械。

以上对本发明所提供的一种工程机械及其垂直油缸进行了详细介绍。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 (10)

1.一种用于工程机械的垂直油缸，包括缸筒（1），所述缸筒（1）内滑动配合设置有活塞杆（2）；其特征在于，所述活塞杆（2）包括设有外螺纹的螺纹杆（21），所述螺纹杆（21）外配合连接有螺母（3），所述螺母（3）与所述缸筒（1）并排设置，以便所述螺母（3）从下往上旋紧至贴合所述缸筒（1）底部端面时，所述螺纹杆（21）与所述螺母（3）锁紧。

2.根据权利要求1所述的用于工程机械的垂直油缸，其特征在于，所述螺母（3）的顶端面为第一斜面，所述第一斜面与水平面呈夹角设置，所述缸筒（1）的底端面为与所述第一斜面配合的第二斜面。

3.根据权利要求1或2所述的用于工程机械的垂直油缸，其特征在于，所述活塞杆（2）包括所述螺纹杆（21）和光杆（22），所述光杆（22）连接于所述螺纹杆（21）的上方。

4.根据权利要求3所述的用于工程机械的垂直油缸，其特征在于，所述光杆（22）和所述螺纹杆（21）焊接于一体。

5.根据权利要求3所述的用于工程机械的垂直油缸，其特征在于，所述缸筒（1）中部设有导向套（13），所述导向套（13）贴合安装于所述缸筒（1）与所述光杆（22）之间。

6.根据权利要求5所述的用于工程机械的垂直油缸，其特征在于，所述缸筒（1）包括顶部筒（11）和底部筒（12），所述导向套（13）包括导向部（131）和连接部（132），所述导向部（131）为与所述缸筒（1）同轴的筒状，所述连接部（132）设于所述导向部（131）的外侧、焊接于所述顶部筒（11）、底部筒（12）之间。

7.根据权利要求1或2所述的用于工程机械的垂直油缸，其特征在于，所述螺母（3）外设有至少两个手柄（31），所述手柄（31）沿所述缸筒（1）的径向设置。

8.根据权利要求7所述的用于工程机械的垂直油缸，其特征在于，所述手柄（31）具体为螺杆，所述螺母（3）设有径向延伸的螺纹孔，所述螺杆与所述螺纹孔配合设置。

9.一种工程机械，包括车架（400），所述车架（400）水平回转连接有活动支腿（300），所述活动支腿（300）的末端设有垂直油缸（100）；其特征在于，所述垂直油缸（100）采用如权利要求1-8任一项所述的结构。

10.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为油田钻机。

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