CN109441347A - 一种隧道用多功能钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道用多功能钻机，包括车架总成、操作台总成、变幅机构、钻桅总成、发动机系统、电机系统；所述钻机采用双动力系统，包括发动机系统、电机系统；所述操作台总成，位于车架总成上；所述钻桅总成采用马达与链条进给方式；所述钻桅总成通过变幅机构安装在车架总成上；所述变幅机构带有回转盘，回转盘能够回转，从而实现变幅机构的左右回转，从而带动钻桅总成左右回转。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，涉及一种钻机，特别涉及一种隧道用多功能钻机。
背景技术
交通运输总投资中，拟建的铁路、地铁及公路中隧道工程约占到其总工程的50%，而隧道施工中，超前钻探、管棚支护、注浆加固及锁脚锚杆为其主要施工工艺，因此急需开发一款隧道用多功能钻机可满足隧道常用施工功能，满足隧道施工客户需求。
现有技术中，目前隧道钻机设备仍然采用发动机单动力系统，隧道污染排放严重；操作台位于钻机侧面，机手存在施工盲区，并且占用空间大；变幅机构不合理，钻孔定位效率低下，占用施工时间较多；进给系统仍然采用传统的油缸进给方式，结构复杂、维护保养不便；因此需要开发符合国内隧道施工技术要求的一款隧道用多功能钻机。
现有技术存在以下缺陷：（1）现有技术方案中仍采用发动机单动力系统，废气排放严重，对于隧道施工空间狭小，空气流动不畅环境下，造成施工环境恶劣，不利于现场人员身体健康；
（2）现有技术方案中操作台位于整机侧面，当钻桅位于操作台对立面施工时，操作机手存在操作盲区，视野受阻；
（3）现有技术方案中仍然采用传统的油缸进给方式，进给油缸位于钻桅内部，在施工环境恶劣情况下，钻桅内部导轨磨损严重，且内部结构维护保养不便，导致维护成本高。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种隧道用多功能钻机。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种钻机，其特征在于，包括车架总成7、操作台总成6、变幅机构2、钻桅总成5，
所述钻机采用双动力系统，包括发动机系统8、电机系统9；发动机主要功能为行走与断电收车，电动机主要用于隧道施工，也可用于行走功能，可有效减少隧道内废气排放，节能环保，降低客户施工成本；
所述操作台总成6，位于车架总成上；机手操作视野开阔无盲区，
所述钻桅总成5采用马达与链条进给方式；
所述钻桅总成5通过变幅机构2安装在车架总成7上；
所述变幅机构2带有回转盘，回转盘2-14能够回转，从而实现变幅机构的左右回转，从而带动钻桅总成5左右回转。
所述变幅机构2设置有起升油缸2-6、倾斜油缸2-8，用于实现变幅机构2带动钻桅总成5的俯仰动作；
所述变幅机构2设置有偏摆油缸2-15，用于实现变幅机构2带动钻桅总成5的左右偏摆动作。
所述变幅机构通过起升油缸2-6、倾斜油缸2-8、偏摆油缸2-15，用于实现起升、侧向姿态调整。
进一步的，所述钻机还包括履带行走底盘1、夹钳总成3、动力头总成4；
所述车架总成7通过转动轴7-1与履带行走底盘1转动连接，并通过车架油缸驱动实现车架总成7与履带行走底盘1的偏摆运动；所述车架油缸7-4一端与履带行走底盘1连接，另一端与车架总成7连接；
所述变幅机构2与车架总成7连接安装，钻桅总成5滑动连接安装在所述变幅机构2上，所述动力头总成4连接安装在钻桅总成5的链条5-4上；
所述夹钳总成3安装在钻桅总成5上，与动力头总成4组合使用，实现钻具安装与拆卸。
作为优选方案，所述变幅机构2包括回转驱动减速机2-1、变幅机构滑架总成2-4、起升油缸2-6、起升臂2-7、倾斜油缸2-8、摇臂2-9、连杆2-10、回转座2-11、齿轮2-12、回转支承2-13、回转盘2-14、偏摆油缸2-15；
所述变幅机构2基座一侧设置变幅机构上铰点2-2、变幅机构下铰点2-3；用于与车架总成7连接；
所述变幅机构2基座另一侧设置回转盘2-14，所述回转盘2-14与回转支承2-13固定连接，所述回转驱动减速机2-1的动力输出端连接齿轮2-12，所述齿轮2-12与回转支承2-13啮合连接；
起升臂2-7一端与回转盘2-14铰接，另一端与回转座2-11铰接；
起升油缸2-6一端与回转盘 2-14铰接，另一端与起升臂2-7铰接，
倾斜油缸2-8一端与起升臂2-7铰接，另一端与摇臂2-9、连杆2-10铰接；
摇臂2-9一端与倾斜油缸2-8铰接，另一端与起升臂2-7铰接，
连杆2-10一端与倾斜油缸2-8铰接，另一端与回转座2-11铰接，
所述变幅机构滑架总成2-4转动连接设置在回转座2-11上，偏摆油缸2-15一端与回转座2-11左侧或右侧铰接，另一端与变幅机构滑架总成2-4铰接，用于实现变幅机构滑架总成2-4的左右偏摆；
所述变幅机构通过起升油缸2-6与倾斜油缸2-8协同作用实现变幅机构的俯仰功能；
所述钻桅总成5滑动连接安装在变幅机构滑架总成2-4上。
进一步的，变幅机构2上设置有两组回转驱动减速机2-1和齿轮2-12；回转驱动减速机2-1驱动齿轮2-12，通过齿轮驱动回转支承2-13，带动回转盘2-14回转，从而实现变幅机构的左右回转。
进一步的，所述变幅机构滑架总成2-4底部安装在回转座2-11上表面上，并通过转轴与回转座2-11转动连接，所述转轴与回转座2-11上表面垂直设置，所述变幅机构滑架总成2-4能够在回转座2-11上表面上绕转轴转动。
作为优选方案，所述变幅机构2还包括滑动油缸2-5，所述滑动油缸2-5一端与变幅机构滑架总成2-4连接，另一端与钻桅总成5连接，用于通过滑动油缸2-5实现钻桅总成5前后滑动。
进一步的，所述变幅机构滑架总成2-4上设置有卡座2-16，所述钻桅总成5底部与卡座2-16滑动连接；
所述卡座2-16沿变幅机构滑架总成2-4长度方向布置，卡座2-16设置有限制结构，用于限制钻桅总成5在变幅机构滑架总成2-4上的左右与上下方向的自由度；使其只能沿变幅机构滑架总成2-4长度方向移动。
作为优选方案，所述钻桅总成5包括进给减速机5-1、减速机安装箱体5-2、钻桅主体5-3以及链条5-4；
减速机安装箱体5-2与钻桅主体5-3紧固连接，进给减速机5-1安装在减速机安装箱体5-2上，链条5-4由进给减速机5-1驱动，所述进给减速机通过马达驱动。
进一步的，所述发动机系统8与电机系统9固定安装在车架总成7的后部，发动机系统8、电机系统9均配有液压系统。
进一步的，所述操作台总成6上设置有发动机与电机启动按钮、行走手柄、变幅姿态调整手柄、施工钻孔动作手柄以及压力调节旋钮，操作台总成6安装在车架总成7的前部。
有益效果：本发明提供的隧道用多功能钻机，具有以下优点：（1）采用双动力系统，发动机主要功能为行走与断电收车，电动机主要用于隧道施工，也可用于行走功能，可有效减少隧道内废气排放，节能环保，降低客户施工成本；（2）该钻机操作台位于车架上，机手操作视野开阔无盲区，而对于操作台位于钻机侧面的钻机，当钻桅位于操作台对立面施工时，操作机手存在操作盲区，视野受阻；（3）该钻机进给系统采用马达+链条进给方式，结构简单、易于保养维护，而现有钻机仍然采用传统的油缸+链条的进给方式，结构复杂，且在施工环境恶劣情况下，钻桅内部导轨磨损严重，且内部结构维护保养不便，导致维护成本高；（4）该钻机采用带回转盘的变幅机构，钻孔角度大、范围广、定位灵活、无死角，优于国内其他普通的变幅机构。
附图说明
图1为实施例的隧道用多功能钻机主视图；
图2为实施例的隧道用多功能钻机俯视图；
图3和图4为实施例的变幅机构结构图；
图5为实施例的钻桅总成与变幅机构、夹钳总成的连接图；
图6为实施例的钻桅总成局部视图；
图7为实施例的车架总成与履带行走底盘的连接结构图；
图8为实施例的钻机回转变幅范围示意图。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，一种隧道用多功能钻机，包括车架总成7、操作台总成6、变幅机构2、钻桅总成5，
所述钻机采用双动力系统，包括发动机系统8、电机系统9；采用双动力系统，发动机主要功能为行走与断电收车，电动机主要用于隧道施工，也可用于行走功能，可有效减少隧道内废气排放，节能环保，降低客户施工成本；
所述操作台总成6，位于车架总成上；该钻机操作台位于车架上，机手操作视野开阔无盲区，而对于操作台位于钻机侧面的钻机，当钻桅位于操作台对立面施工时，操作机手存在操作盲区，视野受阻；
所述钻桅总成5采用马达与链条进给方式；钻机进给系统采用马达+链条进给方式，结构简单、易于保养维护，而现有钻机仍然采用传统的油缸+链条的进给方式，结构复杂，且在施工环境恶劣情况下，钻桅内部导轨磨损严重，且内部结构维护保养不便，导致维护成本高；
所述钻桅总成5通过变幅机构2安装在车架总成7上；
所述变幅机构2带有回转盘，回转盘2-14能够回转，从而实现变幅机构的左右回转，从而带动钻桅总成5左右回转。该钻机采用带回转盘的变幅机构，钻孔角度大、范围广、定位灵活、无死角，优于国内其他普通的变幅机构。可在隧道内实现隧道注浆、超前探孔、超前管棚以及侧向锚杆等施工。
在一些实施例中，如图1、图2所示，一种隧道用多功能钻机，包括履带行走底盘1，车架总成7，安装在车架总成上的发动机系统8、电机系统9以及操作台总成6，变幅机构2，夹钳总成3，动力头总成4，钻桅总成5。
车架总成7通过转动轴7-1与履带行走底盘1转动连接，通过油缸驱动实现车架总成7与履带行走底盘1的偏摆运动，可有效增大行走爬坡角度及钻机施工范围；
（3）发动机系统8与电机系统9固定安装在车架总成7的后部，发动机系统8配有一组液压系统，实现整机行走与断电收车功能，电机系统配一组液压系统满足整车所有功能。
（4）操作台总成6，主要包含发动机与电机启动按钮、行走手柄、变幅姿态调整手柄、施工钻孔动作手柄以及压力调节旋钮等，安装在车架总成7的前部；
（5）变幅机构2通过两个铰点实现与车架总成7固定连接，其中变幅机构上铰点2-2与车架上铰点7-2连接，变幅机构下铰点2-3与车架下铰点7-3连接，
（6）变幅机构2包含两个回转驱动减速机2-1，通过齿轮传动，实现变幅机构左右回转功能。
（7）钻桅总成5与变幅机构滑架总成2-4以及滑动油缸2-5连接，可以实现钻桅前后滑动。
（8）钻桅总成5由进给减速机5-1、减速机安装箱体5-2、钻桅主体5-3以及链条5-4组成，进给减速机5-1与减速机安装箱体5-2紧固连接，减速机安装箱体5-2与钻桅主体5-3紧固连接，链条5-4由进给减速机5-1驱动；
（9）动力头总成4可在钻桅总成5上滑动，通过链条5-4实现动力头总成4的进给与提升。
（10）该钻机包含夹钳总成3，与钻桅总成5紧固连接，与动力头总成4组合使用，实现钻具安装与拆卸。
在一些实施例中，如图1和图2所示，一种隧道用多功能钻机，包括：履带行走底盘1，车架总成7，安装在车架总成上的发动机系统8、电机系统9以及操作台总成6，变幅机构2，夹钳总成3，动力头总成4，钻桅总成5；
所述车架总成7通过转动轴7-1与履带行走底盘1转动连接，并通过车架油缸驱动实现车架总成7与履带行走底盘1的偏摆运动；所述车架油缸7-4一端与履带行走底盘1连接，另一端与车架总成7连接；
所述变幅机构2与车架总成7连接安装，钻桅总成5滑动连接安装在所述变幅机构2上，所述动力头总成4连接安装在钻桅总成5的链条5-4上；
所述夹钳总成3安装在钻桅总成5上，与动力头总成4组合使用，实现钻具安装与拆卸。
在一些实施例中，如图2所示，发动机系统8与电机系统9固定安装在车架总成7的后部，发动机系统8配有一组液压系统，实现整机行走与断电收车功能，电机系统9配一组液压系统满足整车所有功能。
在一些实施例中，如图7所示，所述车架总成7上设置有转动轴7-1，所述车架总成7通过转动轴7-1与履带行走底盘1转动连接，通过车架油缸7-4驱动实现车架总成7与履带行走底盘1的偏摆运动，可有效增大行走爬坡角度及钻机施工范围。在一些实施例中，所述车架油缸7-4一端与履带行走底盘1连接，另一端与车架总成7连接。
所述车架总成7上设置有车架上铰点7-2、车架下铰点7-3，用于与变幅机构通过销轴进行铰接。
在一些实施例中，如图3、图4所示，所述变幅机构2包括回转驱动减速机2-1、变幅机构上铰点2-2、变幅机构下铰点2-3、变幅机构滑架总成2-4、滑动油缸2-5、起升油缸2-6、起升臂2-7、倾斜油缸2-8、摇臂2-9、连杆2-10、回转座2-11、齿轮2-12、回转支承2-13、回转盘2-14、偏摆油缸2-15、卡座2-16；
变幅机构2基座一侧设置变幅机构上铰点2-2、变幅机构下铰点2-3；用于与车架总成7连接。
进一步的，所述变幅机构2通过变幅机构上铰点2-2、变幅机构下铰点2-3实现与车架总成7固定连接，其中变幅机构上铰点2-2与车架上铰点7-2通过销轴铰接，变幅机构下铰点2-3与车架下铰点7-3通过销轴铰接。
变幅机构2基座另一侧设置回转盘2-14，所述回转盘2-14圆周固定安装有回转支承2-13，所述回转驱动减速机2-1的动力输出端连接齿轮2-12，所述回转支承2-13与齿轮2-12啮合连接；
起升臂2-7一端与回转盘2-14铰接，另一端与回转座2-11铰接；
起升油缸2-6一端与回转盘 2-14铰接，另一端与起升臂2-7铰接，
倾斜油缸2-8一端与起升臂2-7铰接，另一端与摇臂2-9、连杆2-10铰接；
摇臂2-9一端与倾斜油缸2-8铰接，另一端与起升臂2-7铰接，
连杆2-10一端与倾斜油缸2-8铰接，另一端与回转座2-11铰接，
所述变幅机构滑架总成2-4转动连接设置在回转座2-11上，所述偏摆油缸2-15一端与回转座2-11一侧铰接，另一端与变幅机构滑架总成2-4底部铰接，用于实现变幅机构滑架总成2-4的左右偏摆。
所述变幅机构通过起升油缸2-6与倾斜油缸2-8协同作用实现变幅机构的俯仰功能。
所述钻桅总成5滑动连接安装在变幅机构滑架总成2-4上。
所述变幅机构通过起升油缸2-6、倾斜油缸2-8、偏摆油缸2-15可实现起升与侧向姿态调整，钻孔角度大、范围广、定位灵活、无死角。钻机回转变幅范围如图8所示。
在一些实施例中，所述变幅机构滑架总成2-4底部安装在回转座2-11上表面上，并通过转轴与回转座2-11转动连接，所述转轴与回转座2-11上表面垂直设置，所述变幅机构滑架总成2-4能够在回转座2-11上表面上绕转轴转动。
在一些实施例中，所述滑动油缸2-5一端与变幅机构滑架总成2-4连接，另一端与钻桅总成5连接，用于通过滑动油缸2-5实现钻桅总成5前后滑动。
在一些实施例中，如图4、图5所示，所述变幅机构滑架总成2-4上设置有卡座2-16，用于与钻桅总成5实现滑动连接。
在一些实施例中，如图5所示，钻桅总成5底部滑动卡接在变幅机构滑架总成2-4的卡座2-16上，所述卡座2-16沿变幅机构滑架总成2-4长度方向布置，卡座2-16设置有限制结构，卡座2-16 可限制钻桅总成5在变幅机构滑架总成2-4上的左右与上下方向的自由度；使钻桅总成5只能够沿变幅机构滑架总成2-4长度方向移动；钻桅总成5与变幅机构滑架总成2-4以及滑动油缸2-5连接，通过滑动油缸2-5可以实现总成5前后滑动。
在一些实施例中，如图5、图6所示，所述钻桅总成5包括进给减速机5-1、减速机安装箱体5-2、钻桅主体5-3以及链条5-4；
减速机安装箱体5-2与钻桅主体5-3紧固连接，进给减速机5-1安装在减速机安装箱体5-2上，链条5-4由进给减速机5-1驱动，所述进给减速机通过马达驱动。
所述动力头总成4通过连接件连接安装在链条5-4上，从而带动动力头总成4在钻桅总成5上来回滑动，实现进给与提升动作。
在一些实施例中，如图1、图5所示，所述夹钳总成3固定安装在钻桅总成5端部，与动力头总成4组合使用，实现钻具安装与拆卸。
所述操作台总成6，主要包含发动机与电机启动按钮、行走手柄、变幅姿态调整手柄、施工钻孔动作手柄以及压力调节旋钮等，安装在车架总成7的前部，机手通过操作台可实现对整机的所有操作，机手操作视野开阔无盲区。
在一些实施例中，钻机采用双动力系统，发动机系统8与电机系统9固定安装在车架总成7的后部，发动机系统8配有一组液压系统，实现整机行走与断电收车功能，电机系统配一组液压系统满足整车所有功能，施工时采用电机系统，可有效减少隧道内废气排放，节能环保，降低客户施工成本。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钻机，其特征在于，包括车架总成、操作台总成、变幅机构、钻桅总成；
所述钻机采用双动力系统，包括发动机系统、电机系统；
所述操作台总成，位于车架总成上；
所述钻桅总成采用马达与链条进给方式；
所述钻桅总成通过变幅机构安装在车架总成上；
所述变幅机构带有回转盘，回转盘能够回转，从而实现变幅机构的左右回转，从而带动钻桅总成左右回转。
2.根据权利要求1所述的钻机，其特征在于：所述钻机还包括履带行走底盘、夹钳总成、动力头总成；
所述车架总成通过转动轴与履带行走底盘转动连接，并通过车架油缸驱动实现车架总成与履带行走底盘的偏摆运动；所述车架油缸一端与履带行走底盘连接，另一端与车架总成连接；
所述变幅机构与车架总成连接安装，钻桅总成滑动连接安装在所述变幅机构上，所述动力头总成连接安装在钻桅总成的链条上；
所述夹钳总成安装在钻桅总成上，与动力头总成组合使用，实现钻具安装与拆卸。
3.根据权利要求1或2所述的钻机，其特征在于：所述变幅机构包括回转驱动减速机、变幅机构滑架总成、起升油缸、起升臂、倾斜油缸、摇臂、连杆、回转座、齿轮、回转支承、回转盘、偏摆油缸；
所述变幅机构的基座一侧与车架总成连接；基座另一侧设置回转盘，所述回转盘与回转支承固定连接，所述回转驱动减速机的动力输出端连接齿轮，所述齿轮与回转支承啮合连接；
起升臂一端与回转盘铰接，另一端与回转座铰接；
起升油缸一端与回转盘铰接，另一端与起升臂铰接；
倾斜油缸一端与起升臂铰接，另一端与摇臂、连杆铰接；
摇臂一端与倾斜油缸铰接，另一端与起升臂铰接；
连杆一端与倾斜油缸铰接，另一端与回转座铰接；
所述变幅机构滑架总成转动连接设置在回转座上，偏摆油缸一端与回转座左侧或右侧铰接，另一端与变幅机构滑架总成铰接，用于实现变幅机构滑架总成的左右偏摆；
所述变幅机构通过起升油缸与倾斜油缸协同作用实现变幅机构的俯仰功能；
所述钻桅总成滑动连接安装在变幅机构滑架总成上。
4.根据权利要求3所述的钻机，其特征在于：所述变幅机构上设置有两组回转驱动减速机和齿轮；回转驱动减速机驱动齿轮，通过齿轮驱动回转支承，带动回转盘回转，从而实现变幅机构的左右回转。
5.根据权利要求3所述的钻机，其特征在于：所述变幅机构滑架总成底部安装在回转座上表面上，并通过转轴与回转座转动连接，所述转轴与回转座上表面垂直设置，所述变幅机构滑架总成能够在回转座上表面上绕转轴转动。
6.根据权利要求3所述的钻机，其特征在于：所述变幅机构还包括滑动油缸，所述滑动油缸一端与变幅机构滑架总成连接，另一端与钻桅总成连接，用于通过滑动油缸实现钻桅总成前后滑动。
7.根据权利要求3所述的钻机，其特征在于：所述变幅机构滑架总成上设置有卡座，所述钻桅总成底部与卡座滑动连接；
所述卡座沿变幅机构滑架总成长度方向布置，卡座设置有限制结构，用于限制钻桅总成在变幅机构滑架总成上的左右与上下方向的自由度。
8.根据权利要求1所述的钻机，其特征在于：所述钻桅总成包括进给减速机、减速机安装箱体、钻桅主体以及链条；
减速机安装箱体与钻桅主体紧固连接，进给减速机安装在减速机安装箱体上，链条由进给减速机驱动，所述进给减速机通过马达驱动。
9.根据权利要求1或2所述的钻机，其特征在于：所述发动机系统与电机系统固定安装在车架总成的后部，发动机系统、电机系统均配有液压系统。
10.根据权利要求1所述的钻机，其特征在于：所述操作台总成上设置有发动机与电机启动按钮、行走手柄、变幅姿态调整手柄、施工钻孔动作手柄以及压力调节旋钮，操作台总成安装在车架总成的前部。
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