CN104912477A - 一种旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及打桩作业设备领域，公开了一种旋挖钻机，包括钻头模块和卷扬机，卷扬机通过钢丝绳连接钻头模块，钢丝绳用于传递动力，所述钻头模块包括钻头组件、支撑组件、固位组件、传动组件，采用本发明结构的旋挖钻机，通过钢丝绳带动一个转盘转动，并将垂直面上的转动转变成水平面转动的转矩，带动钻头旋转，同时支撑手伸开撑住井壁，钻头向下用力更容易钻入土石，效率更高，钻孔效果更好，设备更加轻便易于移动，适用于各种打桩环境。

Description

一种旋挖钻机

技术领域

本发明涉及打桩钻孔设备领域，尤其涉及一种深基井钢丝绳传递动力的旋挖钻孔装置。

背景技术

打桩作业常见于各种路桥、房屋、坝堤等建筑施工中。为了加大基础的承受力，就必须在地基上打桩，让建筑物的大部分重量通过桩基传到地面以下很深的坚硬底层位置。

现有技术中的钻孔打桩设备主要有钻杆传递动力的旋挖机、柴油锤和钢丝绳传递动力的冲抓钻打桩等。钻杆传递动力的旋挖机通过螺旋钻头钻孔打桩。这种机器钻孔打桩效果好，效率高。但是打孔深度受转杆长度限制，且传动设备笨重，不能适用较深的打桩，并且移动运输不便。柴油锤打桩效率高，但是同样非常的笨重，并且噪音严重污染了环境，震动严重影响附近建筑的安全。以上两种打桩设备如果要增加其打桩深度，必然要加高设备。设备过高，容易倾倒导致安全事故。冲抓钻的优点是用轻便的钢丝绳传递动力，增加钻孔深度只需增加钢丝绳的长度，几乎不增大设备，但是钢丝绳只能传递拉力，而不能传递推力，所以就不得不增加钻头的重量，必须拉起沉重的钻头，利用钻头冲力打桩，钻头越重自由落体高度越高打桩效果越好，所以不得不采用三脚架支撑设备，因而不能适于狭小空间的作业，并且撞击震动可能影响到已有建筑的安全。因此，目前还没有一种轻便、灵活、有效、钢丝绳传递动力的旋挖打桩设备。能不能采用轻便的钢丝绳来传递动力，将较小的拉力转变成强大的推力和旋转力矩的钻孔机呢？

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种旋挖钻机，克服现有技术的不足，充分利用钢丝绳传递动力的轻便特点，采用钢丝绳带动一个转盘转动，并将垂直面上的转动转变成水平面上的转动。

本发明所采用的技术方案是：

一种旋挖钻机，包括卷扬机及钻头模块，所述卷扬机通过钢丝绳连接钻头模块，通过钢丝绳传递动力，所述钻头模块包括：钻头组件、支撑组件、固位组件及传动组件，

所述钻头组件包括螺旋钻头(22)、钻杆(24)、伞形齿轮(8)，其中的钻杆(24)中部攻有丝口，螺旋钻头(22)安装在钻杆(24)下部，卡板(9)和支撑架(19)与钻杆(24)转动连接，钻杆(24)的上端设有伞形齿轮(8)与钻杆(24)固定连接；

所述的支撑组件包括支撑架(19)、支撑簧(20)和支撑手(21)，支撑架(19)的外侧固定有支撑簧内座(18)，支撑簧(20)通过轴销与支撑簧内座(18)转动连接，支撑手(21)的内侧面固定支撑簧外座(17)及支撑手座架(16)，支撑簧外座(17)通过轴销与支撑簧(20)转动连接，支撑手座架(16)通过轴销与支撑臂(15)转动连接；

所述固位组件包括固位架(13)、支撑臂(15)和固位板(11)，所述固位架(13)与钻杆(24)中部的螺杆丝啮合，固位架(13)的外侧面固定有支撑臂座(14)，支撑臂(15)一端穿过固位板(11)上的固位槽(12)后，两端分别通过轴销与支撑臂座(14)和支撑手座架(16)转动连接，固位板(11)上端与齿轮箱(10)固定连接，固位板(11)的下部开有竖形的固位槽(12)；

所述传动组件包括齿轮箱(10)、卡板(9)、横轴(4)、弹簧盒(5)、绳盘(6)和锥形齿轮(7)，所述齿轮箱(10)为柱形桶状结构，所述卡板(9)固定连接在齿轮箱(10)底部，卡板(9)的中心开有一圆孔，圆孔与钻杆(24)的上端环形槽可转动衔接，其中的锥形齿轮(7)固定连接在横轴(4)上，锥形齿轮(7)与伞形齿轮(8)可滚动啮合连接。

进一步，一种旋挖钻机，所述支撑架(19)是在一个圆柱中心割去一个小圆柱形成的环形柱体，支撑架(19)的中心小圆柱孔内没有螺纹丝口，孔径比钻杆(24)中部的螺纹凸起处小，支撑架(19)的外侧面焊接有支撑簧内座(18)。

进一步，一种旋挖钻机，所述支撑簧(20)通过轴销与支撑簧内座(18)可转动连接。

进一步，一种旋挖钻机，支撑手(21)内侧面焊有支撑簧外座(17)和支撑手座架(16)。

进一步，一种旋挖钻机，固位架(13)是一个圆柱体中心挖去一个小圆柱体，形成一个环形柱体，其内孔有螺旋丝口，能与钻杆中部的螺杆丝啮合，固位架(13)的外侧面焊接有支撑臂座(14)。

进一步，一种旋挖钻机，支撑臂(15)一端穿过固位板(11)上的固位槽(12)后，两端分别通过轴销与支撑臂座(14)和支撑手座架(16)转动连接

进一步，一种旋挖钻机，固位板(11)上端与齿轮箱(10)固定连接，固位板(11)的下部开有竖形的固位槽(12)。

进一步，一种旋挖钻机，所述锥形齿轮与伞形齿轮啮合，其特征在于，锥形齿轮(7)、绳盘(6)和弹簧盒(5)里面的弹簧首端固定连接在横轴(4)上。

本发明实施例提供一种旋挖钻机，所述钻头设备通过钢丝绳传递动力，通过通过钢丝绳拉力带动绳盘的转动，并将垂直方向的转动转化为水平方向的转动，相比于现有技术的打桩设备，能够传递更大的动力，打桩效果明显，且结构简便易搬运、成本低，可装在小型运输车辆上，并可安装在转盘上，与挖掘机一样方便卸运土石，适用于各种打桩环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种旋挖钻机实施例结构示意图。

1-钢丝绳、2-卸挂盘、3-卸挂颈、4-横轴、5-弹簧盒、6-绳盘、7-锥形齿轮、8-伞形齿轮、9-卡板、10-齿轮箱、11-固位板、12-固位槽、13-固位架、14-支撑臂座、15-支撑臂、16-支撑手座架、17-支撑簧外座、18-支撑簧内座、19-支撑架、20-支撑簧、21-支撑手、22-螺旋钻头、23-钻齿、24-钻杆。

具体实施方式

为实现本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。对于部件固定连接的，无论是采用焊接连接、螺栓螺帽连接和其它任何连接方式，都属于本发明的技术，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。

本发明实施例提供一种旋挖钻机，包括钻头和卷扬机两大设备，所述卷扬机通过钢丝绳连接钻头，用于提供动力，所述钻头包括：钢丝绳(1)、卸挂盘(2)、卸挂颈(3)、横轴(4)、弹簧盒(5)、绳盘(6)、锥形齿轮(7)、伞形齿轮(8)、卡板(9)、齿轮箱(10)、固位板(11)、固位槽(12)、固位架(13)、支撑臂座(14)、支撑臂(15)、支撑手座架(16)、支撑簧外座(17)、支撑簧内座(18)、支撑架(19)、支撑簧(20)、支撑手(21)、螺旋钻头(22)、钻齿(23)、钻杆(24)，本实施例打桩装置克服了现有打桩设备庞大、昂贵，打桩深度制约且影响现有建筑，以及不能适应狭小空间作业的技术问题。

参照图1，为本发明一种旋挖钻机实施例钻头设备的结构示意图。本发明实施例所述钻头设备包括：钻头、支撑、固位、齿轮箱和卸挂颈5个部分。

所述钻头部分包括螺旋钻头(22)、钻齿(23)、钻杆(24)、伞形齿轮(8)。其中的钻杆(24)上下部分分别车去一环形，中部较粗部分和上下较细部分攻有丝口，下部和中部丝口同向，上部丝口与中下部反向，上部丝口套有螺帽固定卡板(9)与钻杆(24)的相对位置，下部丝口用于螺旋钻头(22)安装在钻杆(24)上，卡板(9)和支撑架(19)分别从钻杆(24)的上下端装入，卡板(9)和支撑架(19)都与钻杆(24)转动连接。其中的螺旋钻头(22)固定连接在钻杆(24)的下端，并可在整个设备中心沿水平方向转动，螺旋钻头(22)的最下沿固定连接有钻齿(23)，钻杆(24)的上端装有伞形齿轮(8)，伞形齿轮(8)与钻杆(24)之间通过卡销固定连接。此技术还包括螺旋钻头(22)和卡板(9)分别与钻杆(24)固定的其它固定方式。

所述的支撑架部分包括支撑架(19)、支撑簧(20)和支撑手(21)。其中的支撑架(19)是在一个圆柱中心割去一个小圆柱形成的环形柱体，支撑架(19)的中心小圆柱孔内没有螺纹丝口，孔径比钻杆(24)中部的螺纹凸起处小，钻杆(24)上的对应位置直径较支撑架(19)的内孔直径稍小些且没有螺纹丝口，支撑架(19)可以在钻杆(24)上转动而不能上下移动，支撑架(19)的外侧面焊接有压簧座，即支撑簧内座(18)。支撑簧(20)通过轴销与支撑簧内座(18)可转动连接。其中的支撑手(21)是圆柱形环纵截的一部分，其内侧面焊有支撑簧外座(17)和支撑手座架(16)，支撑簧外座(17)通过轴销转动连接支撑簧(20)，支撑手座架(16)通过轴销转动连接支撑臂(15)。

所述固位架部分包括固位架(13)、支撑臂(15)和固位板(11)。其中的固位架(13)是一个圆柱体中心挖去一个小圆柱体，形成一个环形柱体，其内孔有螺旋丝口，能与钻杆中部的螺杆丝啮合，能在钻杆(24)上转动同时上下移动，固位架(13)的外侧面焊接有支撑臂座(14)。支撑臂(15)长度大于支撑簧(20)的自然长度，支撑臂(15)一端穿过固位板(11)上的固位槽(12)后，两端分别通过轴销与支撑臂座(14)和支撑手座架(16)转动连接。固位板(11)上端与齿轮箱(10)固定连接，固位板(11)的下部开有竖形的固位槽(12)，防止支撑手(21)支撑臂(15)和固位架(13)与钻杆一起转动。

所述齿轮箱部分包括齿轮箱(10)、卡板(9)、横轴(4)、弹簧盒(5)、绳盘(6)和锥形齿轮(7)。其中的齿轮箱(10)是柱形桶状结构。其中的卡板(9)是用螺杆螺帽固定连接在齿轮箱(10)底部，卡板(9)的中心开有一圆孔，圆孔与钻杆(24)的上端环形槽可转动衔接。其中的横轴(4)上依次穿过弹簧盒(5)、绳盘(6)和锥形齿轮(7)，横轴(4)的端部通过轴承或轴瓦可转动连接在齿轮箱(10)的侧面。其中的弹簧盒内装有螺旋弹簧或发条弹簧，弹簧的末端固定在弹簧盒上，首端固定在横轴(4)上，弹簧盒固定在齿轮箱(10)内侧面。其中的绳盘(6)是一个能绕放钢丝绳的圆盘，中心孔套在横轴(4)上，并与横轴(4)固定连接，能与横轴(4)一起同步转动，来自于卷扬机的钢丝绳(1)绕在绳盘(6)上，其末端固定在绳盘(6)轴上。其中的锥形齿轮(7)固定连接在横轴(4)上，锥形齿轮(7)与伞形齿轮(8)可滚动啮合连接。弹簧的首端、绳盘(6)、锥形齿轮(7)和横轴(4)可以同步转动。

所述的卸挂颈部分包括挂卸器(现有技术，图中未画出)、绳接器(现有技术，图中未画出)、卸挂颈(3)、卸挂盘(2)和里面的自锁机构(现有技术，图中未画出)，卸挂颈部分全部是已有技术，其结构和自动锁放钢丝绳的原理部分不再复述。卸挂颈(3)下底与齿轮箱(10)固定连接。

组装过程包括三大步，一是：将卸挂盘(2)焊接或用螺栓固定在卸挂颈(3)的上端，将卸挂颈(3)的下口焊接或用螺栓固定在齿轮箱(10)的上部，使卸挂盘(2)、卸挂颈(3)和齿轮箱(10)固定连接成一个整体，在横轴(4)上套上弹簧盒(5)，并将弹簧的首端固定在横轴(4)上末端固定在弹簧盒(5)上，将绳盘(6)装在横轴(4)的中段，并用销子或焊接连接在横轴(4)上，将锥形齿轮(7)装在横轴(4)上，并用销子或者焊接固定在横轴(4)上，将横轴(4)和固定在其上的弹簧盒(5)、绳盘(6)和锥形齿轮(7)等一起放入齿轮箱(10)中，使横轴(4)的端部穿过齿轮箱(10)的侧面孔，再在横轴(4)的两端分别装上轴承，安装上轴承盒使横轴(4)在齿轮箱(10)内不能轴向移动，将弹簧盒(5)固定在齿轮箱内侧面，将固位板(11)的远槽端垂直固定连接在卡板(9)的下侧面圆上。二是：将固位架(13)从钻杆(24)的下端套上，并旋转使其向上移动，将支撑架(19)从钻杆(24)的下端套上，将钻齿(23)固定装在螺旋钻头(22)上，将螺旋钻头(22)从钻杆(24)的下端装上并固定在钻杆(24)上，将卡板(9)从钻杆(24)的上端套上，使固定连接在卡板(9)上的固位板(11)向下，从钻杆(24)的上端装上螺帽并向下旋紧，再在钻杆(24)的上端装上伞形齿轮(8)，并装上卡销，将支撑臂(15)穿过固位槽(12)后用轴销转动连接在支撑臂座(14)上，再用轴销将支撑手(21)上的支撑手座架(16)转动连接在支撑臂(15)的另一端，将支撑簧(20)转动连接在支撑簧外座(17)和支撑簧内座(18)之间。三是：将卡板(9)用螺栓螺帽或焊接连接在齿轮箱(10)的下底。

在工作过程中，挂卸器(已有技术，未画出)钩住卸挂盘(2)，卷扬机放松钢丝绳，弹簧盒(5)中的弹簧弹性势能释放，带动横轴(4)转动，将钢丝绳卷在绳盘(6)上，同时带动锥形齿轮(7)转动，使与之啮合的伞形齿轮(8)转动，固位架(13)相对于钻杆(24)转动而下降，于是支撑簧(20)由内低外高逐渐变成水平，再变成内高外低状态，支撑手(21)的到达最低位置，此时支撑手所在直径小于所钻的孔径。同时，连接在钢丝绳上的绳接器(已有技术)进入卸挂颈(3)，触发卸挂颈(3)内部的自锁机构锁紧绳接器，此时卷扬机上提钢丝绳(1)，绳接器下面的钢丝绳始终保持松弛状态，弹簧盒(5)内的弹簧也始终保持松弛状态，然后卷扬机下放钢丝绳，设备进入桩孔中，直到桩孔底部，此时绳接器触发卸挂颈(3)内部的自锁机构放松绳接器，然后卷扬机上提钢丝绳(1)，钢丝绳(1)拉动绳盘(6)转动，使得与绳盘(6)同轴的锥形齿轮(7)转动，带动伞形齿轮转动，于是螺旋钻头(22)转动入土，同时固位架(13)因钻杆的转动而向上升起，于是通过支撑臂(15)拉动支撑手(21)向上，使得支撑簧(20)由内高外低状态逐渐变成接近于水平状态，支撑手(21)所在的半径增大而使支撑手(21)顶紧孔壁，于是固位架(13)、支撑臂(15)和支撑手(21)的位置不再变化，继续拉动钢丝绳(1)，因支撑手(21)与井壁的摩擦力逐渐增大，所以此时支撑手(21)、支撑臂(15)以及固位架(13)的位置不再变化且不转动，而钻杆(24)继续转动并向下顶伸，产生较大的下压力，使得钻头进一步入土，继续拉动钢丝绳(1)，支撑簧(20)逐渐由水平变成内低外高，由于弹簧逐渐恢复到自然长度而使支撑手(21)失去了往外的推力，于是支撑手(21)所在直径减小，直到小于孔经，支撑手(21)不再于井壁接触，继续上提钢丝绳(1)，将整个设备提出桩孔，连带螺旋转头(22)上的泥土一起被提出。直到卸挂盘(2)进入挂卸器后，被挂卸器钩住，放松钢丝绳(1)，钢丝绳(1)在弹簧盒(5)中弹簧弹性势能的作用下反转，使得固位架(13)向下移动，支撑簧(20)由内低外高逐渐变成内高外低状态，直到钢丝绳(1)上的绳接器进入卸挂颈(3)内并被卸挂颈(3)内的机构卡紧，卸土完成，然后上提钢丝绳(1)，因绳接器被卡紧，所以绳接器下面的钢丝绳不会被拉紧，所以此时里面的全部部件都不会转动，继续上提钢丝绳(1)，使卸挂颈(3)上面的卸挂盘(2)自动脱离挂卸器，然后下放钢丝绳(1)，直到螺旋钻头(22)接触井底，然后再上提钢丝绳，如此往复继续下一工作循环。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种旋挖钻机，包括卷扬机及钻头模块，所述卷扬机通过钢丝绳连接钻头模块，通过钢丝绳传递动力，其特征在于，所述钻头模块包括：钻头组件、支撑组件、固位组件及传动组件，

所述钻头组件包括螺旋钻头(22)、钻杆(24)、伞形齿轮(8)，其中的钻杆(24)中部攻有丝口，螺旋钻头(22)安装在钻杆(24)下部，卡板(9)和支撑架(19)与钻杆(24)转动连接，钻杆(24)的上端设有伞形齿轮(8)与钻杆(24)固定连接；

所述的支撑组件包括支撑架(19)、支撑簧(20)和支撑手(21)，支撑架(19)的外侧固定有支撑簧内座(18)，支撑簧(20)通过轴销与支撑簧内座(18)转动连接，支撑手(21)的内侧面固定支撑簧外座(17)及支撑手座架(16)，支撑簧外座(17)通过轴销与支撑簧(20)转动连接，支撑手座架(16)通过轴销与支撑臂(15)转动连接；

所述固位组件包括固位架(13)、支撑臂(15)和固位板(11)，所述固位架(13)与钻杆(24)中部的螺杆丝啮合，固位架(13)的外侧面固定有支撑臂座(14)，支撑臂(15)一端穿过固位板(11)上的固位槽(12)后，两端分别通过轴销与支撑臂座(14)和支撑手座架(16)转动连接，固位板(11)上端与齿轮箱(10)固定连接，固位板(11)的下部开有竖形的固位槽(12)；

所述传动组件包括齿轮箱(10)、卡板(9)、横轴(4)、弹簧盒(5)、绳盘(6)和锥形齿轮(7)，所述齿轮箱(10)为柱形桶状结构，所述卡板(9)固定连接在齿轮箱(10)底部，卡板(9)的中心开有一圆孔，圆孔与钻杆(24)的上端环形槽可转动衔接，其中的锥形齿轮(7)固定连接在横轴(4)上，锥形齿轮(7)与伞形齿轮(8)可滚动啮合连接。

2.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机，其特征在于，所述支撑架(19)是在一个圆柱中心割去一个小圆柱形成的环形柱体，支撑架(19)的中心小圆柱孔内没有螺纹丝口，孔径比钻杆(24)中部的螺纹凸起处小，支撑架(19)的外侧面焊接有支撑簧内座(18)。

3.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机，其特征在于，所述支撑簧(20)通过轴销与支撑簧内座(18)可转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机，其特征在于，支撑手(21)内侧面焊有支撑簧外座(17)和支撑手座架(16)。

5.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机，其特征在于，固位架(13)是一个圆柱体中心挖去一个小圆柱体，形成一个环形柱体，其内孔有螺旋丝口，能与钻杆中部的螺杆丝啮合，固位架(13)的外侧面焊接有支撑臂座(14)。

6.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机，其特征在于，支撑臂(15)一端穿过固位板(11)上的固位槽(12)后，两端分别通过轴销与支撑臂座(14)和支撑手座架(16)转动连接

7.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机，其特征在于，固位板(11)上端与齿轮箱(10)固定连接，固位板(11)的下部开有竖形的固位槽(12)。

8.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机，所述锥形齿轮与伞形齿轮啮合，其特征在于，锥形齿轮(7)、绳盘(6)和弹簧盒(5)里面的弹簧首端固定连接在横轴(4)上。