CN107217986B - 一种水平旋喷钻机及用于钻机臂架的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钻机臂架的连接结构，包括固定安装于臂架底部的第一固定座和第二固定座，第一固定座的底部连接有第一连接座，第一连接座铰接有和前举升臂的顶部螺栓连接的第二连接座，第二固定座铰接有和后举升臂的顶部螺栓连接的第三连接座，前举升臂和后举升臂之间固定连接有机架。臂架通过第一固定座螺栓连接第一连接座，然后第一连接座铰接第二连接座，第二连接座螺栓连接前举升臂，并通过第二固定座铰接第三连接座，第三连接座和后举升臂螺栓连接，使得原本直接铰接变为螺栓连接，降低了装配难度和精度要求。本发明还公开了一种包括上述用于钻机臂架的连接结构的水平旋喷钻机。

Description

一种水平旋喷钻机及用于钻机臂架的连接结构

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于钻机臂架的连接结构，还涉及一种水平旋喷钻机。

背景技术

钻机是在地质勘探或者地下施工中，带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。因此其通常设有臂架以及前后两根立柱用以实现相应的施工动作。

目前市场上的钻机类设备中，前举升臂和后举升臂通常是直接铰接在臂架上，在安装过程中会产生一系列的问题。例如，由于臂架和立柱结构和质量均较大，相应的铰接销轴也较为粗大，装配销轴时吊装对孔比较困难，安装拆卸也比较困难；同时前后举升臂跨距较大，两根立柱难以保证在同一个平面上，装配时先安装了一端，后装配的那端，往往会出现定位困难，装配吃力等现象，并且装配好后，产生一定的内应力，对整体结构不利。

综上所述，如何有效地解决前后举升臂安装困难且安装效果不佳等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种用于钻机臂架的连接结构，该连接结构的结构设计可以有效地解决前后举升臂安装困难且安装效果不佳的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述用于钻机臂架的连接结构的水平旋喷钻机。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于钻机臂架的连接结构，包括固定安装于臂架底部的第一固定座和第二固定座，第一固定座的底部连接有第一连接座，第一连接座铰接有和前举升臂的顶部螺栓连接的第二连接座，第二固定座铰接有和后举升臂的顶部螺栓连接的第三连接座，前举升臂和后举升臂之间固定连接有机架。

优选地，上述连接结构中，第一连接座的顶部设置有凹槽，第一固定座的底部插设于凹槽中，还包括将第一固定座的底部压盖于凹槽并和第一连接座螺栓连接的压板。

优选地，上述连接结构中，第一固定座的底部和凹槽可转动的连接，第一固定座的底部的轴线和凹槽的轴线同轴，且均平行于第一固定座和第二固定座的连线。

优选地，上述连接结构中，第一连接座和第二连接座通过销轴铰接，第二固定座和第三连接座通过销轴铰接。

优选地，上述连接结构中，第一连接座、第二连接座、第二固定座和第三连接座均分被具体为三角形板件，各铰点和螺栓连接点均分别设置于各自的顶点处。

本发明提供的用于钻机臂架的连接结构，包括固定安装于臂架底部的第一固定座和第二固定座，第一固定座的底部连接有第一连接座，第一连接座铰接有和前举升臂的顶部螺栓连接的第二连接座，第二固定座铰接有和后举升臂的顶部螺栓连接的第三连接座，前举升臂和后举升臂之间固定连接有机架。

应用本发明提供的用于钻机臂架的连接结构时，臂架通过第一固定座螺栓连接第一连接座，然后第一连接座铰接第二连接座，第二连接座螺栓连接前举升臂，并通过第二固定座铰接第三连接座，第三连接座和后举升臂螺栓连接，使得原本直接铰接的臂架和前举升臂、后举升臂变为了间接的螺栓连接，大大降低了装配难度，同时也降低了装配精度要求。同时前举升臂、后举升臂和臂架之间的连接关系更加稳固，称重能力更强，且装配完成的装置不存在内应力，避免对整个结构造成损害。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种水平旋喷钻机，该水平旋喷钻机包括臂架和前举升臂、后举升臂，还包括上述任一种用于钻机臂架的连接结构，该连接结构用于连接水平旋喷钻机的臂架和前、后举升臂。由于上述的连接结构具有上述技术效果，具有该连接结构的水平旋喷钻机也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供的水平旋喷钻机的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的水平旋喷钻机的一种具体实施方式的另一结构示意图；

图3为图1中I部分的放大示意图；

图4为本发明所提供的水平旋喷钻机的一种具体实施方式的又一结构图；

图5为本发明所提供的回转工作装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图6为图5的A-A剖视图；

图7为图1中Ⅱ部分的放大示意图；

图8为图2中Ⅲ部分的放大示意图；

图9为本发明实施例提供的用于钻机臂架的连接结构的处于安装位置的结构示意图；

图10为图9的局部放大图。

附图中标记如下：

底盘1、钻机平台2、举升臂3、前举升臂31、后举升臂32、臂架4、主钻机5、锚杆机6、第一动力装置7、第二动力装置8、主钻机滑座9、锚杆机滑座10、定滑轮11、杆座12、前托架13、后托架14、前推进油缸15、后推进油缸16、第三连接座17、第二固定座18、回转工作装置19、固定座20、回转座21、回转支承22、齿轮马达23、支脚24、压板25、第一固定座26、第一连接座27、销轴28、第二连接座29、机架30。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种水平旋喷钻机，使其能够解决使用过程中施工效率低、效果差、不具备打锚杆的能力等问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的水平旋喷钻机的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的水平旋喷钻机的一种具体实施方式的另一结构示意图；图3为图1中I部分的放大示意图。

本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，包括底盘1、钻机平台2、举升臂3和由举升臂3支撑的臂架4，其中，钻机平台2安装在底盘1上，驾驶室、控制水平旋喷钻机工作的电气系统和液压系统等均安装在钻机平台2上，举升臂3包括分别安装在钻机平台2前端和后端的前举升臂31和后举升臂32，臂架4两端分别与前举升臂31和后举升臂32顶端连接，实现臂架4由前举升臂31和后举升臂32共同支撑；另外，臂架4上安装有用于带动钻杆作业的主钻机5，以及用于带动锚杆作业的锚杆机6。

本发明提供的水平旋喷钻机，在臂架4的主钻机5上安装钻杆组件后，通过外接高压泥浆泵可用于钻孔、旋喷成桩作业，而锚杆机6可用于打锚杆、管棚等，加固旋喷桩或掌子面，实现一机多能，可以减少施工设备，同时提高注浆加固效率。

为方便主钻机5和锚杆机6的安装，臂架4具体可以包括主臂和副臂，且主臂两端分别与前举升臂31和后举升臂32顶端连接，副臂与主臂固定连接，并将主钻机5安装在主臂上，锚杆机6安装在副臂上。

进一步地，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，主钻机5与主臂、以及锚杆机6与副臂均可以采用滑动连接，另外还包括用于带动主钻机5沿主臂前后移动的第一动力装置7、以及用于带动锚杆机6沿副臂前后移动的第二动力装置8。

具体地，可以将主钻机5安装在主钻机滑座9上，并使主钻机滑座9与主臂滑动连接，第一动力装置7可以为安装在主臂下方的双向卷筒，双向卷筒上缠绕有钢丝绳，在主臂的前后两端设有定滑轮11，钢丝绳的两端分别绕过位于前后两端的定滑轮11后与主钻机滑座9的前端和后端相连，启动双向卷筒使其转动，即能带动主钻机滑座9沿主臂前后滑动。

同样可以将锚杆机6安装在锚杆机滑座10上，并使锚杆机滑座10与副臂滑动连接，第二动力装置8可以为安装在副臂端部的链条驱动装置，链条驱动装置能够通过带动锚杆机滑座10沿副臂前后滑动。

通过第一动力装置7带动主钻机5沿主臂前后滑动，通过第二动力装置8带动锚杆机6沿副臂前后滑动，能够增大主钻机5和锚杆机6的工作范围，使得钻孔和打锚杆等施工过程中无需接卸钻杆和锚杆，即能提高施工效率，又能避接卸杆时的干扰，保证成桩效果。

本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，主臂和副臂的长度可以设置在20m至30m的范围内，以满足使用需求，主臂和副臂的长度具体可以根据使用需求自行选择，本申请对此不作限制。由于主臂和副臂的长度比其他设备长很多，工作时在安装好钻杆和锚杆后，在钻进途中不需要停下接卸钻杆，节约了时间，大大提高施工效率，同时也避免了接卸杆时的干扰，更易保证钻进方向不发生变化。

进一步地，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，由于钻杆和锚杆均较细长，在主臂和副臂上优选安装有分别用于支撑钻杆和支撑锚杆的杆座12，设置杆座12可以防止钻杆和锚杆在使用过程中因刚性不足而弯曲和折断。具体可以设有多个杆座12，多个杆座12可以沿钻杆和锚杆的延伸方向均匀布置。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，还可以在前举升臂3顶端安装前托架13，在后举升臂3顶端安装后托架14，并使臂架4底部与前托架13和后托架14滑动配合连接，在臂架4底部可以安装有用于驱动臂架4前后移动的前推进油缸15和后推进油缸16，其中前推进油缸15的两端分别与臂架4和前托架13连接，后推进油缸16的两端分别与臂架4和后托架14连接。在前推进油缸15和后推进油缸16的共同作用下，臂架4能够沿前托架13和后托架14前后滑动，能够进一步增大主钻机5和锚杆机6的工作范围。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，钻机平台2与底盘1之间优选转动连接，使得钻机平台2能够相对底盘1水平转动，底盘1能够沿其竖直中心线回转，则底盘1在隧道中可以任意方向行驶，有助于设备在隧道中快速定位。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，前举升臂31和后举升臂32可以均为伸缩臂，通过控制前举升臂31和后举升臂32的伸缩可以调整设备的工作范围，以适应各种截面大小隧道的施工需求。具体地，前举升臂31和后举升臂32可以均由多节滑轨套接而成，且前举升臂31和后举升臂32的伸缩可以由伸缩油缸驱动，稳定性较高；当然，前举升臂31和后举升臂32也可以采用折叠臂等结构，其伸缩也可以采用气缸驱动等形式，均在本发明的保护范围之内。

进一步地，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，主臂可以通过销轴与前举升臂31和后举升臂32的顶端铰接；这样，前举升臂31和后举升臂32可以实现不同的伸缩，改变主臂的工作角度，使主臂的回转角度范围更大，可以提高施工灵活性。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，在钻机平台2上还可以安装有成桩控制系统，成桩控制系统可以采集和分析钻孔时的钻进速度、扭矩、旋喷回转速度、压力和流量等数据，并能够控制设备自动适应工况，根据工况调整钻进速度、扭矩和旋喷压力等参数，达到控制成桩直径统一、质量均匀的效果。

本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，还包括支脚24，支脚24安装在底盘1的四角，支脚24优选可伸出和缩回，在水平旋喷钻机固定在一个位置作业时，支脚24伸出，用于增大水平旋喷钻机与地面的接触面积，增加水平旋喷钻机的作业稳定性；水平旋喷钻机行驶时，支脚24收回，方便水平旋喷钻机的行进。

请参考图4至图8，图4为本发明所提供的水平旋喷钻机的一种具体实施方式的又一结构图；图5为本发明所提供的回转工作装置的一种具体实施方式的结构示意图；图6为图5的A-A剖视图；图7为图1中Ⅱ部分的放大示意图；图8为图2中Ⅲ部分的放大示意图；

本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，在钻机平台2的前端和后端可以均安装有回转工作装置19，并使举升臂3通过回转工作装置19与钻机平台2连接，以使举升臂3能够相对钻机平台2沿回转工作装置19的水平中心线左右摆动；该回转工作装置19具体可以包括固定座20、回转座21、齿轮马达23和外圈有齿内圈无齿的回转支承22，其中，固定座20与钻机平台2固定连接，回转座21固定在举升臂3底端，齿轮马达23安装在回转座21上，回转支承22的内圈与回转座21固定连接，回转支承22的外圈与固定座20固定连接，且其外圈与齿轮马达23轮齿啮合。

由于回转支承22的外圈固定在固定座20上保持不动，齿轮马达23与回转支承22的外圈轮齿连接，工作时在齿轮马达23的驱动下，齿轮马达23环绕回转支承22的外圈做回转动作，进而带动回转座21和举升臂3围绕回转支承22的水平中心线做摆动动作，由于臂架4由举升臂3支撑，臂架4两端分别与位于钻机平台2前、后两端的举升臂3的顶端连接，则通过控制位于钻机平台2前、后两端的回转工作装置19的同步摆动，即可带动臂架4在各种工况下实现摆动动作。

综上所述，本发明提供的水平旋喷钻机，采用前后双回转工作装置19同步驱动模式，且位于前、后两端的回转工作装置19之间跨度大，能够为设备在各种工况下做回转动作时提供足够动力，带动臂架4实现大范围角度旋转，满足施工要求，并保证设备稳定性，使设备损耗较小，保证施工速度和质量，提高施工安全性。

在上述具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，可以包括多个齿轮马达23，多个齿轮马达23均与回转支承22的外圈轮齿啮合，且多个齿轮马达23可以在回转座21上环绕回转支承22的水平中心线圆形均匀分布，以保证结构稳定性，并使回转座21受力均匀；设置多个齿轮马达23，多个齿轮马达23同时环绕回转支承22的外圈做同步回转动作，共同带动回转座21和举升臂3做摆动动作，可以为设备在各种工况下做同步摆动动作时提供足够的动力。齿轮马达23的个数可以为两个、三个、四个或更多个，具体可以根据使用需求进行调整，本申请对此不作具体限制。

本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，位于钻机平台2前端的回转工作装置19的回转中心线优选与位于钻机平台2后端回转工作装置19的回转中心线重合，以使臂架4沿前后方向延伸，以方便对工作方位的控制。

另外，回转支承22的中心线可以与钻机平台2的水平中心线重合，由于回转支承22的中心线即为回转工作装置19的回转中心线，则可以使回转工作装置19的回转中心线与钻机平台2的水平中心线重合，可以进一步提高设备的稳定性。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，举升臂3的结构有多种，具体地，举升臂3可以包括上下滑动套接的第一伸缩臂和第二伸缩臂，第一伸缩臂的顶端用于与臂架4连接，回转座固定安装在第二伸缩臂底端，第二伸缩臂上设有用于带动第一伸缩臂沿第二伸缩臂上下滑动的第一伸缩油缸。

进一步地，举升臂3还可以包括设在钻机平台2和固定座之间且上下滑动套接的第三伸缩臂和第四伸缩臂，固定座固定在第三伸缩臂上，第四伸缩臂上设有用于带动第三伸缩臂沿第四伸缩臂上下滑动的第二伸缩油缸，钻机平台2上设有用于带动第四伸缩臂上下移动的第三伸缩油缸。

举升臂3采用多级伸缩结构，结构简单，可以增大举升臂3的伸缩范围，适应各种截面大小隧道的施工需求。当然，举升臂3也可以采用折叠臂等结构，其伸缩也可以采用气缸驱动等形式，均在本发明的保护范围之内。

本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，回转座21与举升臂3底端可以采用螺栓连接，齿轮马达23可以与回转座21法兰面螺栓连接，回转支承22的内圈与回转座21、以及回转支承22的外圈与固定座20均可以采用螺栓连接，螺栓连接简单可靠，且方便安装与拆卸；当然，各固定连接的部件也可以采用焊接等其他连接方式，也在本发明的保护范围之内。

进一步地，本发明具体实施方式提供的水平旋喷钻机，举升臂3的顶端可以通过销轴28与臂架4铰接；这样，位于钻机平台2前后两端的回转工作装置19可以通过各自的举升臂3实现行程不一致的伸缩结构，改变臂架4的工作角度，在此结构形式下，臂架4在立体三维方向上有更多设计的可能性，且整个臂架4的摆动角度范围更大，对施工方法有更多的参考性。

请参考图9和图10，图9为本发明实施例提供的用于钻机臂架的连接结构的处于安装位置的结构示意图，图10为图9的局部放大图。

本发明的具体实施方式还提供了一种用于水平旋喷钻机的臂架4连接结构，包括固定安装于臂架4底部的第一固定座26和第二固定座18，第一固定座26的底部连接有第一连接座27，第一连接座27铰接有和前举升臂31的顶部螺栓连接的第二连接座29，第二固定座18铰接有和后举升臂32的顶部螺栓连接的第三连接座21，前举升臂31和后举升臂32之间固定连接有机架30。

应用上述实施方式提供的臂架4连接结构时，臂架4通过第一固定座26螺栓连接第一连接座27，然后第一连接座27铰接第二连接座29，第二连接座29螺栓连接前举升臂31，并通过第二固定座18铰接第三连接座17，第三连接座17和后举升臂32螺栓连接，使得原本直接铰接的臂架4和前举升臂31、后举升臂32变为了间接的螺栓连接，大大降低了装配难度，同时也降低了装配精度要求。同时前举升臂31、后举升臂32和臂架4之间的连接关系更加稳固，称重能力更强，且装配完成的装置不存在内应力，避免对整个结构造成损害。

为了优化上述实施方式中第一固定座26和第一连接座27的使用效果，在第一连接座27的顶部可以设置有凹槽，第一固定座26的底部插设于凹槽中，还包括将第一固定座26的底部压盖于凹槽并和第一连接座27螺栓连接的压板25。优选将第一固定座26的底部插设于第一连接座27的凹槽中，并通过压板25压盖后螺栓连接，使得第一连接座27和第一固定座26连接紧密，不容易脱开，保证使用过程中的可靠性。

为了进一步优化上述实施方式中第一固定座26和第一连接座27的使用效果，第一固定座26的底部和凹槽可转动的连接，第一固定座26的底部的轴线和凹槽的轴线同轴，且均平行于第一固定座26和第二固定座18的连线。优选第一固定座26和第一连接座27可以相对转动，使得在较大的安装跨度的前提下，允许前举升臂31和后举升臂32之间的轴线存在一定偏差，即前举升臂31相对于后举升臂32是浮动的，大大降低装配难度，在正常工作时也不会产生变形，不会带来内应力对结构产生不利影响。

可以理解的是，第一连接座27和第二连接座29通过销轴28铰接，第二固定座18和第三连接座17通过销轴28铰接。采用销轴28铰接可以使得相对转动更稳定，能沿预定方向进行转动，当然其他铰接形式也是允许的，在此不作限定。

为了优化上述实施方式中各连接件的使用效果，第一连接座27、第二连接座29、第二固定座18和第三连接座17均分被具体为三角形板件，各铰点和螺栓连接点均分别设置于各自的顶点处。优选第一连接座27、第二连接座29、第二固定座18和第三连接座17均分被具体为三角形板件，且各铰点和螺栓连接点均分别设置于各自的顶点处，使得各个连接件稳定性较高，承重能力更强，在组装过程中也更易于安装。

以上对本发明所提供的水平旋喷钻机进行了详细介绍。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，以上实施方式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 (4)

1.一种用于钻机臂架的连接结构，其特征在于，包括固定安装于臂架(4)底部的第一固定座(26)和第二固定座(18)，所述第一固定座(26)的底部连接有第一连接座(27)，所述第一连接座(27)铰接有和前举升臂(31)的顶部螺栓连接的第二连接座(29)，所述第二固定座(18)铰接有和后举升臂(32)的顶部螺栓连接的第三连接座(17)，所述前举升臂(31)和所述后举升臂(32)之间固定连接有机架(30)；所述第一连接座(27)的顶部设置有凹槽，所述第一固定座(26)的底部插设于所述凹槽中，还包括将所述第一固定座(26)的底部压盖于所述凹槽并和所述第一连接座(27)螺栓连接的压板(25)；所述第一固定座(26)的底部和所述凹槽可转动的连接，所述第一固定座(26)的底部的轴线和所述凹槽的轴线同轴，且均平行于所述第一固定座(26)和所述第二固定座(18)的连线。

2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述第一连接座(27)和所述第二连接座(29)通过销轴(18)铰接，所述第二固定座(18)和所述第三连接座(17)通过销轴(18)铰接。

3.根据权利要求2所述的连接结构，其特征在于，所述第一连接座(27)、所述第二连接座(29)、所述第二固定座(18)和所述第三连接座(17)均为三角形板件，各铰点均分别设置于各三角形板件的顶点处。

4.一种水平旋喷钻机，包括臂架(4)、底盘(1)、安装在所述底盘(1)上的钻机平台(2)，分别安装在所述钻机平台(2)前端和后端的前举升臂(31)和后举升臂(32)，其特征在于，还包括如权利要求1至3任一项所述的用于钻机臂架的连接结构。