CN103670273B - 旋挖钻机及其尾部支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋挖钻机及其尾部支撑装置。该尾部支撑装置包括：托梁、托轮、支腿、垫脚、挑梁、支腿油缸及垫板。其中，托梁的两端设置有支腿及用于控制支腿伸出和缩回的支腿油缸。托轮设置托梁上，垫脚将支腿支撑力传向地面，垫板设置在旋挖钻机的上车架尾部，托轮可对垫板形成滚动支撑。设置于所述旋挖钻机两侧的挑梁，其一端连接于所述旋挖钻机的下车架，另一端与所述托梁的端部对应连接。通过装用本发明的尾部支撑装置，可有效提高旋挖钻机的钻进加压力，并提升钻机施工的稳定性。

Description

旋挖钻机及其尾部支撑装置

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种旋挖钻机及其尾部支撑装置。

背景技术

在旋挖钻机的施工过程中，保持机身的平衡至关重要。例如，旋挖钻机施工中，主卷扬提升钻杆钻具的力与钻进加压的力作用点相同，都位于桅杆前侧的钻杆轴心，但方向相反。为保证钻机作业中的安全稳定，要求钻机的配重平衡既满足主卷扬极限提升时钻机不前倾，又保证在输出最大加压力时钻机不后翻。

早期旋挖钻机的设计主要针对壤土、砂砾地层，钻进加压力相对钻机的主卷扬提升力明显偏小，因而钻机平衡的重点是主卷扬极限负荷下钻机不前倾。在此情况下，旋挖钻机的设计重心相对靠后；以利在主卷扬上提负载时，旋挖钻整机重量相对其前倾翻支撑点有更大的平衡力矩。但随着近年来旋挖钻机开展入岩技术研究的需要，对钻进加压力的要求显著提高。这样，如果不明显加大钻机总重，原来能够稳定工作的钻机面对大大提高了的加压力输出时往往出现钻机前部抬起，影响钻机稳定的问题，而机头抬起的同时加压力也无法进一步提高。

目前，为解决旋挖钻入岩对增大加压力的需求，一方面采取增大钻机总重，另一方面采取加长钻机履带长度，增大钻机支撑跨距的方法。但实践证明，仅靠前述两项方法解决加压力提升，需要付出明显的成本负担，且笨重庞大的钻机设计又给其运输转场增加了诸多不利影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种旋挖钻机及其尾部支撑装置，能提高旋挖钻机施工时的钻进加压力以及整机支撑的稳定性及可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种旋挖钻机的尾部支撑装置，该尾部支撑装置包括：托梁，其两端设置有支腿及用于控制所述支腿伸缩的支腿油缸；托轮，设置在所述托梁上；垫脚，与所述支腿的末端连接；垫板，设置在旋挖钻机的上车架尾部，所述垫板与所述托轮形成可滚动支撑；设置于所述旋挖钻机两侧的挑梁，其一端连接于所述旋挖钻机的下车架，另一端与所述托梁的端部对应连接。

进一步地，上述装置中，所述托轮的轮体为锥形轮体。其益处是在锥度设计适当时，可保证滚轮与垫板支撑接触的全宽度上，均有相对上车回转轴同一的回转角速度，也就保证了滚轮全宽度上对垫板的无滑动支撑。

进一步地，上述装置中，所述垫板固定或可拆卸地设置于所述上车架尾部下方。

可选地，上述装置中，所述垫板固定或可拆卸地设置于位于所述上车架尾部的配重块下方。

进一步地，上述装置中，借助所述垫板的安装调整，可使其与所述托轮接触的滚道平面垂直于所述上车架的回转轴线。

可选地，上述装置中，所述垫板与所述托轮接触的面为滚道锥面，其轴心与上车架回转轴线同轴。

进一步地，上述装置中，所述垫脚与所述支腿可脱开地连接。

进一步地，上述装置中，所述垫脚与所述支腿固定连接。

进一步地，上述装置中，所述挑梁固定于所述下车架的行走履带架外侧。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明旋挖钻机的尾部支撑装置能提高旋挖钻机施工时的钻进加压力，并且能够对整机起到整体平衡支持作用，一方面是对于地面的支撑，挑梁与旋挖钻机的下车架联接，托梁在需要装置发挥支撑作用时，通过支腿油缸向下推动支腿，作用于垫脚，从而形成对地面的支撑；另一方面是对上车架的支撑，尾部支撑装置通过托轮和车架尾部的垫板作用于上车架，形成对上车架的支撑。本发明利用上车架存在较大尾伸的结构特征，以及上车架良好的负载强度和刚性，通过建立对上车架尾部的辅助支撑，相当于显著后移了旋挖钻机的后倾翻支点位置，所以本发明旋挖钻机的尾部支撑装置能切实应对增大加压力钻进时，后支撑平衡稳定所需保证的钻进加压力及扭矩平衡需要。

因此，本实施例的尾部支撑装置对旋挖钻机的车架形成支撑，并且可确保在强力加压时，设置有该尾部支撑装置的旋挖钻机具有更高的负载扭矩平衡能力。这不仅能提高支撑的稳定性及可靠性高，而且使得施工便捷。

另一方面，本发明还提供一种旋挖钻机，该旋挖钻机设有上述任一种尾部支撑装置。

由于上述任一种尾部支撑装置具有上述技术效果，因此，设有该尾部支撑装置的旋挖钻机也应具备相应的技术效果，兹不赘述。

附图说明

构成本发明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为本发明实施例的尾部支撑装置的立体结构示意图；

图2为本发明实施例的尾部支撑装置的主视示意图；

图3为沿图2中A-A线的尾部支撑装置的剖视示意图；

图4为本发明实施例的尾部支撑装置安装于旋挖钻机的示意图；

图5为本发明实施例的尾部支撑装置的作业状态示意图。

附图标记说明

1托梁

2托轮

21轮体

3垫脚

4支腿

5支腿油缸

6垫板

7挑梁

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

针对目前旋挖钻机如钻机在施工过程中可靠性及便捷性不够的问题，例如旋挖钻机如旋挖钻机过于庞大、笨重，难以确保钻机在强力加压时的高负载扭矩平衡，通常后支腿的支腿油缸随钻机工作的反复伸缩，由此易引起支撑调节的不准确，并可引发与之相关的控制可靠性问题。

本发明的基本思想在于：设计一种尾部支撑装置，通过在旋挖钻机的行走履带架上装配有挑梁，并配设托梁及设于其上的支腿油缸和与支撑导轮，一方面对旋挖钻机的车架形成支撑，一方面可确保在强力加压时，设置有该尾部支撑装置的旋挖钻机具有更高的负载扭矩平衡能力。这不仅实现支撑更稳定，系统可靠性高，而且使得施工便捷，并方便在各类机型上应用及升级改造，技术通用性好。

下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

参见图1，其示出了本实施例尾部支撑装置的结构。本实施例中，该尾部支撑装置包括：托梁1、托轮2、支腿4、垫脚3、挑梁7、支腿油缸5及垫板6。其中，托梁1的两端设置有支腿4及用于控制支腿4伸出和缩回的支腿油缸5。托轮2设置在托梁1上，垫脚3与支腿4的末端连接，垫板6设置在旋挖钻机的上车架尾部，托轮2对所述垫板6形成滚动支撑。挑梁7设置在旋挖钻机两侧，每侧的挑梁7一端连接于所述旋挖钻机的下车架，另一端与所述托梁1的端部对应连接。

本实施例中，通过装用尾部支撑装置可有效提高旋挖钻机的钻进加压力，并提升钻机施工的稳定性。本实施例利用上车架存在较大尾伸的结构特征，以及上车架良好的负载强度和刚性，通过建立对上车架尾部的辅助支撑，相当于显著后移了旋挖钻机的后倾翻支点位置，所以本实施例旋挖钻机的尾部支撑装置能切实应对增大加压力钻进时，后支撑平衡稳定所需保证的钻进加压力及扭矩平衡需要。

进一步来讲，通过挑梁7与旋挖钻机的下车架如其行走履带架联接，尾部支撑装置的主体托梁1在需要装置发挥支撑作用时，通过支腿油缸5向下推动支腿4，作用于垫脚3，形成对地面的支撑。尾部支撑装置对整机具有平衡支持作用，通过托轮2和车架尾部的垫板6作用于上车架，其作用限于履带机械的上车架回转到如图1所示的角度时。也就是说，当垫板6转动离开托轮2时，支撑作用消失。反之，当托梁1建立由支腿4到垫脚3对地的基础支撑时，只要垫板6回转进入如图1所示的工作区，支撑就会产生作用。因此，本实施例的尾部支撑装置一方面对旋挖钻机的车架形成支撑，另一方面可确保在强力加压时，设置有该尾部支撑装置的旋挖钻机的高负载扭矩平衡。这不仅实现支撑更稳定，系统可靠性高，而且使得施工便捷。

上述实施例中，托轮2固定或可拆卸地设置于托梁1上，垫板6上开设有与托轮2相配合的滚道。

在一可选实施例中，所述垫板6可固定或可拆卸地设置于所述上车架尾部下方。或者，所述垫板6可固定或可拆卸地设置于位于所述上车架尾部的配重块下方。

需要说明的是，上述实施例中，所述滚道在所述垫板6上的设置位置与所述上车架回转路径相配合。所述托轮2在所述托梁1的设置位置与所述滚道相配合。借助垫板6的安装调整，可使其与托轮2接触的滚道平面垂直于上车架的回转轴线。

例如，垫板6与托轮2接触的面为滚道平面，该滚道平面垂直于所述上车架的回转轴线。本实施例中，可通过对垫板6在上车架尾部或配重下方安装时的调整，使得垫板与托轮接触的滚道平面垂直于上车架回转轴线。

又如，垫板6与托轮2接触的面为滚道锥面，其轴心与上车架回转轴线同轴。

本实施例中，上车架尾部设置的垫板6，可调平垫板6在滚道全长上与上车回转平面平行，使托轮2具备良好的支撑调节基准，并可靠发挥对垫板6的支撑作用。借助支撑导轮（即托轮2）在钻机进入施工机位调平导轮对钻机尾部（或可为配重底部）导板（即垫板6）的配合，不影响钻机工作中的自由回转，尾部支撑装置通过钻机回转在钻进工位自然形成支撑。

因此，尾部支撑装置置于托梁两端的支腿型式设计，使之位于钻机尾部回转半径以外，既避开了钻机尾部回转的运动干涉，同时也有利于支腿在承受支撑作用的同时形成更大的钻机钻进扭矩平衡。这样，尾部支撑装置是在旋挖钻机工作时用于为钻机输出负载的上回转车架提供相对静止、稳定的平台，可通过垫板与托轮之间的配合实现滚动支撑，以使上回转车架自由滑动切入的尾部支撑“平台”。

参照图2，其示出了本实施例的尾部支撑装置的正面结构。在一优选实施例中，托轮2作为上部支撑导轮，其具有锥形结构，托轮2的轮体21为锥形轮体，该锥形轮体与垫板6的滚道相配合。该实施结构设计属于一种优选的设计，其托轮2的锥度设计，有利于垫板6在其上回转时，托轮2在全宽度各接触点上消除滚动滑差。采用这种设计的益处是在锥度设计适当时，可保证滚轮与垫板支撑接触的全宽度上，均有相对上车回转轴同一的回转角速度，这也就保证了滚轮全宽度上对垫板的无滑动支撑。

参照图3，其示出了本实施例的尾部支撑装置沿图2中A-A线的剖视结构。本实施例给出一种托轮在托梁上的安装及与垫板形成工作支撑的结构设计。

如图3所示，挑梁7的位置采用低位设计应用于旋挖钻机，可在钻杆加压，钻机支撑重心向尾部支撑装置后移时，能通过挑梁7、支腿4和垫脚3形成对地面的反扭矩支持，形成对旋挖钻作业中动力头扭矩的有效平衡。因此，低位的挑梁及托梁设计，在不影响行车通过性的同时，配合短支腿设计，有效满足抗扭矩侧向力平衡的需要。

需要说明的是，尾部支撑装置可应用于通常的配重结构。例如，垫板6可直接设置上车架尾部，也可以设置在位于上车架尾部的配重块下方。在一优选实施例中，垫板6设置在位于上车架尾部的配重块下方。因此，本实施例的尾部支撑装置非常方便在各类机型上应用，技术通用性好，并且便于进行升级改造。

参照图4，其示出了本实施例的尾部支撑装置安装于旋挖钻机的状态。上述任一实施例中，垫脚3与支腿4固定或可拆卸连接。例如，垫脚3与支腿4可固定连接，也可优选采用可脱开地连接，其中，垫脚3将支腿4的支撑力传向地面。

例如：垫脚3优选设计成不固定在支腿上，这样可以在短支腿的条件下，在钻机需要移动行走时，支腿抬升缩入托梁1中时，通过人工或外部机械拖开垫脚，使钻机行车移动时获得较低托梁1设计下的较大的离去角/接近角β。

又如，旋挖钻机行车移动时，将挑梁7拆除，也可以使其获得较大的离去角/接近角β。

需要指出的是，上述各实施例中，与通常的支腿长度相比，本实施例的支腿采用的所述短支腿设计，采用这样短的支腿设计，使其在承受侧向负载时有受到过大的弯矩作用，支腿的设计直径和重量得以减小。

如图4所示，上述各实施例可将两侧支腿4的间距设计得尽可能的宽，以使支腿与托梁1形成的门型结构支撑的稳定性更高。本实施例中，尾部支撑装置置于托梁两端的支腿型式设计使之位于钻机尾部回转半径以外，既避开了钻机尾部回转的运动干涉，同时也有利于支腿在承受支撑作用的同时，形成更大的钻机钻进扭矩平衡。可见，尾部支撑装置的支腿跨距显著加大，可有效平衡强力加压钻进中旋挖钻的大扭矩输出。因此，本实施例使尾部支撑装置具有很宽的支腿间距，这有利于在同样的垫脚对地摩擦力下建立更大的抗车体对地扭转力矩以更好地平衡动力头扭矩输出。

另外，上述各实施例的结构特点，能够保证其相对现有技术，具有显著增大的支腿跨距，明显低矮化的支腿高度。这非常有利于尾部支撑装置在对旋挖钻机施工力产生平衡支撑的同时，使支腿及垫脚更好地平衡钻机施工产生的扭矩。

需要说明的是，本实施例无需在施工中，反复伸出-缩回尾部支撑装置的支腿油缸。

参照图5，其示出了本实施例的尾部支撑装置的作业状态。从图1和图5可以看出，挑梁7可固定连接于行走履带架的外侧，例如，挑梁7采用可拆卸的连接方式固定于旋挖钻机下车架的行走履带架外侧。

例如，以尾部支撑装置用于旋挖钻机为例，挑梁7可固定在履带行走履带架外侧，方便现场根据作业负荷的要求灵活决定是否使用尾部支撑装置。若挑梁7采用可拆卸连接方式与行走履带架连接，在需要安装时，则在履带行走履带架未完全展宽前即将挑梁7从行走履带架两侧搬移至待安装位置，然后完全展宽履带行走履带架，用螺栓将挑梁7联接法兰与履带行走履带架可靠固定。施工完结后，为方便旋挖钻机运输，通过拆卸挑梁7，将尾部支撑装置可整体拆下，单独运输。

在一优选实施例中，挑梁7设置在行走履带架外侧较低位置处。本实施例采用低位的挑梁及托梁设计，在不影响行车通过性的同时，配合短支腿设计，有效满足抗扭矩侧向力平衡的需要。

在一可替代实施例中，尾部支撑装置可安装于下车平台托架上。

另外，可选的是，支腿油缸及相关构件也可考虑设计为：在工作支撑时，迁移至大跨距支撑点。

这里，以旋挖钻机为例，旋挖钻机施工的特点就是在完成钻孔位置就位后，在不遇到特殊情况时，钻机会在原地作业一段时间，至完成钻孔作业才转移机位。其间的动作除了提升、下放钻具，加扭矩钻孔，就是上车回转卸土。在遇到入岩等成孔困难地层时，一个机位的作业时间有时长达一天到几天。而这时往往又是最需要强力作业负载输出的时候，应用尾部支撑装置支持困难施工的完成恰恰用当其时。在尾部支撑装置安装在钻机上但支腿并未支撑在地面时，托轮及托梁会由于自重仅与配重底部的垫板虚接触。彼此间几无应力传递。但当在成孔机位放置垫脚并伸出支腿后，尾部支撑装置就能有效形成对上车架钻进工位时的有力支撑。而托轮与垫板间在旋挖钻上车回转时形成滚动摩擦，无需考虑额外的调节控制就可方便的进入或脱离支撑。

综上可见，本发明的上述各实施例中具有如下优点：

本发明各实施例提出的尾部支撑装置对整机起到的是整体平衡支持作用，对于地面的支撑，挑梁与旋挖钻机的下车架联接，托梁在需要装置发挥支撑作用时，通过支腿油缸向下推动支腿，作用于垫脚，从而形成对地面的支撑。再就是，尾部支撑装置通过托轮和车架尾部的垫板作用于上车架，形成对上车架的支撑。所以本发明各实施例的尾部支撑装置能切实应对增大加压力钻进时，后支撑平衡稳定所需保证的钻进加压力及扭矩平衡需要。

另外，本发明各实施例的尾部支撑装置不仅适用于在新机型设计中应用，也适用于需要时对既有机型的改造增效。例如，可在无需显著增大设备自重的条件下，有效保证旋挖钻同时具有大的主卷扬提升力和明显增强的钻进加压力平衡，可实现无需变更通用性配重设计的情况下，使用本发明各实施例的尾部支撑装置，消除已有技术中反复伸缩后支撑机构的控制可靠性及系统安全性不足。

因此，本实施例的尾部支撑装置一方面对旋挖钻机的车架形成支撑，另一方面可确保在强力加压时，设置有该尾部支撑装置的旋挖钻机具有更高的负载扭矩平衡能力。这不仅实现支撑更稳定，系统可靠性高，而且使得施工便捷。

本发明实施例还提供了一种旋挖钻机，例如旋挖钻机，该旋挖钻机设有上述任一种尾部支撑装置，由于上述任一种尾部支撑装置具有上述技术效果，因此，设有该尾部支撑装置的旋挖钻机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种旋挖钻机的尾部支撑装置，其特征在于，包括：

托梁（1），其两端设置有支腿（4）及用于控制所述支腿（4）伸缩的支腿油缸（5）；

托轮（2），设置在所述托梁（1）上；

垫脚（3），连接于所述支腿（4）的末端；

垫板（6），设置在旋挖钻机的上车架尾部，所述托轮（2）对所述垫板（6）形成可滚动支撑；

设置于所述旋挖钻机两侧的挑梁（7），其一端连接于所述旋挖钻机的下车架，另一端与所述托梁（1）的端部对应连接。

2.根据权利要求1所述的尾部支撑装置，其特征在于，

所述托轮（2）的轮体（21）为锥形轮体。

3.根据权利要求1所述的尾部支撑装置，其特征在于，

所述垫板（6）固定或可拆卸地设置于所述上车架尾部下方。

4.根据权利要求1所述的尾部支撑装置，其特征在于，

所述垫板（6）固定或可拆卸地设置于位于所述上车架尾部的配重块下方。

5.根据权利要求3或4所述的尾部支撑装置，其特征在于，

所述垫板（6）与所述托轮（2）接触的滚道平面垂直于所述上车架的回转轴线。

6.根据权利要求3或4所述的尾部支撑装置，其特征在于

所述垫板（6）与所述托轮（2）接触的面为滚道锥面，其轴心与上车架回转轴线同轴。

7.根据权利要求1至4任一项所述的尾部支撑装置，其特征在于，

所述垫脚（3）与所述支腿（4）可脱开地连接。

8.根据权利要求1至4任一项所述的尾部支撑装置，其特征在于，

所述垫脚（3）与所述支腿（4）固定连接。

9.根据权利要求1至4任一项所述的尾部支撑装置，其特征在于，

所述挑梁（7）固定于所述下车架的行走履带架外侧。

10.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有权利要求1至9任一项所述的尾部支撑装置。