CN109973008A - 岩内植苗变径钻具空间展开机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开岩内植苗变径钻具空间展开机构，包括：机座，镜像推拉连杆机构，空间推拉转动展开机构。其中，镜像推拉连杆机构安装于机座上方，空间推拉转动展开机构安装于机座下方并连接于镜像推拉连杆机构，通过控制镜像推拉连杆机构的动作，可实现岩内植苗变径钻具钻削结构及尺寸的变化，从而完成岩内扩孔作业。

Description

岩内植苗变径钻具空间展开机构

技术领域

本发明涉及一种植树设备，特别是涉及一种在石漠地区的岩石内部钻制内嵌大直径孔穴以栽种苗木的变径钻具展开设备。

背景技术

石漠地区植被恢复是我国西南省份普遍面临的生态难题，传统植树造林方法在此地区不易发挥作用。在石漠地区可在岩石内部为树木根系生长钻制内嵌大直径孔穴，并将树苗、土壤及水分栽于此内嵌孔穴中，树苗即可在孔穴中土壤和水分滋养下生长，进而改善生态环境。现有岩石钻孔装备难以直接为岩内植苗法钻取岩石内嵌大直径孔穴，因此需研制可在岩石内部钻制内嵌大直径孔穴的装备。

中国专利第CN201310581272.0涉及一种大变径两翼扩眼钻头，包括主筒体与下接头丝扣连接，两个刀翼用销钉与主筒体铰链支座铰接，转筒体套入主筒体，外中心管套入主筒体，外中心管外部凸起花键嵌入转筒体内部螺旋凹槽，三个滑块分别穿过主筒体三个通槽，嵌入内中心管外部环形凹槽，外中心管与滑块用螺钉连接，内中心管上部与水嘴丝扣连接，推力轴承a套入外中心管，并与转筒体接触，复位弹簧安装在推力轴承a上端面，挡环与外中心管丝扣连接，弓形连杆一端与转筒体铰接，另一端与刀翼铰接，刀翼上镶嵌有切削齿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于石漠地区岩内植苗，可在岩石内为苗木根系钻制内嵌大直径孔的变径钻具所需的空间展开机构。

为解决上述技术问题，本发明岩内植苗变径钻具空间展开机构予以实现的技术方案是，包括：机座，镜像推拉连杆机构，空间推拉转动展开机构。其中机座可安装于其他机械设备，镜像推拉连杆机构安装于机座上方，空间推拉转动展开机构安装于机座下方并连接于镜像推拉连杆机构。

空间推拉转动展开机构包括：主钻体；铰接安装于主钻体圆周边缘部位的曲面钻体；固定安装于主钻体中心轴线处的导向杆；安装于导向杆外并可相对于导向杆上下移动、左右转动的上拉套管；安装于上拉套管及主钻体之间并可相对于上拉套管上下移动、左右转动的下压套管；固定安装于上拉套管底部并可相对于导向杆上下移动、左右转动的下压环；固定安装于下压套管底部并可相对于导向杆上下移动、左右转动的上压环；底部铰接安装于下压环的下压杆；顶部铰接安装于上压环的上压杆；水平轴同时铰接安装于上压杆底部及下压杆顶部、竖直轴铰接安装于曲面钻体边缘的十字轴。曲面钻体、上压杆、下压杆、十字轴分别设置三组且均匀分布、对称安装于主钻体、上压环及下压环之间。

镜像推拉连杆机构包括：固定安装于机座左上方的主电机；固定安装于主电机底部的小链轮；固定安装于主钻体上的大链轮；连接大链轮和小链轮的链条；连接主钻体和机座的第III推力轴承及第IV推力轴承；固定安装于机座右上方的第II机座；固定安装在第II机座上的导向竖槽；通过液压缸轴铰接安装于第II机座底部的液压缸；安装在液压缸内的活塞杆；通过中间轴铰接安装在第II机座上的主推杆；通过上推杆轴同时铰接安装于活塞杆顶部及主推杆顶部的上推杆；通过上拉块轴铰接安装于上推杆顶部并可沿导向竖槽上下移动的上拉块；连接上拉块及上拉套管顶部的第I推力轴承；通过下推杆轴铰接安装于主推杆底部的下推杆；通过下压块轴铰接安装于下推杆底部并可沿导向竖槽上下移动的下压块；连接下压块及下压套管顶部的第II推力轴承。

本发明岩内植苗变径钻具空间展开机构有以下有益效果：

(1)空间推拉转动展开机构为空间对称布置，在驱动曲面钻体收缩及展开的过程中整体受力均衡，机构强度高，驱动形式简单，可靠性高，且不易发生机构卡死现象。

(2)镜像推拉连杆机构需要一个液压缸即可完成上拉块和下压块的方向相反、运动参数相同的推离、拉近动作，机构简单可靠，低成本，高效率。

附图说明

图1是本发明岩内植苗变径钻具空间展开机构整体结构示意图；

图2是本发明岩内植苗变径钻具空间展开机构的空间推拉转动展开机构示意图；

图3是本发明岩内植苗变径钻具空间展开机构的镜像推拉连杆机构示意图；

图4是本发明岩内植苗变径钻具空间展开机构的收缩状态示意图；

图5是本发明岩内植苗变径钻具空间展开机构的展开状态示意图；

附图标记：

1-镜像推拉连杆机构 2-机座 3-空间推拉转动展开机构

4-导向杆 5-上拉套管 6-下压套管

7-主钻体 8-主电机 9-曲面钻体

10-上压环 11-上压杆 12-十字轴

13-下压杆 14-下压环 15-链条

16-第I推力轴承 17-第II推力轴承 18-上拉块轴

19-上拉块 20-上推杆 21-上推杆轴

22-活塞杆 23-第II机座 24-中间轴

25-主推杆 26-下推杆轴 27-下推杆

28-液压缸 29-下压块 30-下压块轴

31-导向竖槽 32-液压缸轴 33-第III推力轴承

34-大链轮 35-小链轮 36-第IV推力轴承

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的岩内植苗变径钻具空间展开机构做出详细说明。

如图1所示，本发明岩内植苗变径钻具空间展开机构整体结构示意图，包括：机座2，镜像推拉连杆机构1，空间推拉转动展开机构3。机座2可安装于其他机械设备，镜像推拉连杆机构1安装于机座2上方，空间推拉转动展开机构3安装于机座2下方并连接于镜像推拉连杆机构1。

如图2所示，所述空间推拉转动展开机构包括：主钻体7；铰接安装于主钻体7圆周边缘部位的曲面钻体9；固定安装于主钻体7中心轴线处的导向杆4；安装于导向杆4外并可相对于导向杆4上下移动、左右转动的上拉套管5；安装于上拉套管5及主钻体7之间并可相对于上拉套管5上下移动、左右转动的下压套管6；固定安装于上拉套管5底部并可相对于导向杆4上下移动、左右转动的下压环14；固定安装于下压套管6底部并可相对于导向杆4上下移动、左右转动的上压环10；底部铰接安装于下压环14的下压杆13；顶部铰接安装于上压环10的上压杆11；水平轴同时铰接安装于上压杆11底部及下压杆13顶部、竖直轴铰接安装于曲面钻体9边缘的十字轴12。曲面钻体9、上压杆11、下压杆13、十字轴12分别设置三组且均匀分布、对称安装于主钻体7、上压环6及下压环5之间。

如图3所示，镜像推拉连杆机构1包括：固定安装于机座2左上方的主电机8；固定安装于主电机8底部的小链轮35；固定安装于主钻体7上的大链轮34；连接大链轮34和小链轮35的链条15；连接主钻体7和机座2的第III推力轴承33及第IV推力轴承36；固定安装于机座2右上方的第II机座23；固定安装在第II机座23上的导向竖槽31；通过液压缸轴32铰接安装于第II机座23底部的液压缸28；安装在液压缸28内的活塞杆22；通过中间轴24铰接安装在第II机座23上的主推杆25；通过上推杆轴21同时铰接安装于活塞杆22顶部及主推杆25顶部的上推杆20；通过上拉块轴18铰接安装于上推杆20顶部并可沿导向竖槽31上下移动的上拉块19；连接上拉块19及上拉套管5顶部的第I推力轴承16；通过下推杆轴26铰接安装于主推杆25底部的下推杆27；通过下压块轴30铰接安装于下推杆27底部并可沿导向竖槽31上下移动的下压块29；连接下压块29及下压套管6顶部的第II推力轴承17。主推杆25的上、下孔与中间孔的孔距相等；上推杆20与下推杆27的形状及几何尺寸完全相同。

下面将说明本发明岩内植苗变径钻具空间展开机构动作实施过程。

1.岩内植苗变径钻具主钻体转动

如图3所示，当主钻体7需要进行常规钻削工作时，主电机8通过小链轮35、链条15带动大连轮34转动，大连轮34带动主钻体7转动。

2.岩内植苗变径钻具空间展开机构展开曲面钻体及收缩曲面钻体

如图4所示，岩内植苗变径钻具空间展开机构处于收缩状态时，曲面钻体9处于主钻体7的圆柱体内部，上压杆11及下压杆13处于接近竖直状态，上压环10处于其上部极限工作位置，下压环14处于其下部极限工作位置。与之对应，下压套管6及下压块29处于各自上部极限工作位置，上拉套管5及上拉块19处于各自下部极限工作位置，主推杆25处于接近水平位置，活塞杆22处于其收缩状态。当钻具需要展开其曲面钻体9时，活塞杆22相对于液压缸28向上伸出，如图3中结构所示，活塞杆22通过上推杆轴21带动主推杆25逆时针转动，同时活塞杆22通过上推杆轴21推动上推杆20向上移动，上推杆20通过上拉块轴18带动上拉块19沿导向竖槽31向上移动。与此同时，主推杆25通过下推杆轴26推动下推杆27向下移动，下推杆27通过下压块轴30带动下压块29沿导向竖槽31向下移动。由于上推杆20和下推杆27的形状及几何尺寸完全相同，主推杆25的上、下孔与中间孔孔距相等，因此上拉块19、下压块29的推上、推下运动位移大小相等。上拉块19通过第I推力轴承16带动上拉套管5相对于导向杆4向上移动，下压块29通过第II推力轴承17带动下压套管6相对于导向杆4向下移动。上拉套管5通过下压环14带动下压杆13向上移动，下压套管6通过上压环10带动上压杆11向下移动，下压杆13和上压杆11共同通过十字轴12推动曲面钻体9向主钻体7外侧转动展开，曲面钻体9向外展开时，通过十字轴12及上压杆11、下压杆13带动上压环10及下压环14绕导向杆4左右转动，空间推拉转动展开机构即实现了曲面钻体9的展开操作，直至曲面钻体9完全展开，如图5所示。

岩内植苗变径钻具空间展开机构将钻具从展开状态收缩时，如图5所示，活塞杆22相对于液压缸28向下收缩，如图3中结构所示，活塞杆22通过上推杆轴21带动主推杆25顺时针转动，同时活塞杆22通过上推杆轴21拉动上推杆20向下移动，上推杆20通过上拉块轴18带动上拉块19沿导向竖槽31向下移动。与此同时，主推杆25通过下推杆轴26推动下推杆27向上移动，下推杆27通过下压块轴30带动下压块29沿导向竖槽31向上移动。由于上推杆20和下推杆27的形状及几何尺寸完全相同，主推杆25的上、下孔与中间孔孔距相等，因此上拉块19与下压块29的拉下、拉上运动位移大小相等。上拉块19通过第I推力轴承16带动上拉套管5相对于导向杆4向下移动，下压块29通过第II推力轴承17带动下压套管6相对于导向杆4向上移动。上拉套管5通过下压环14带动下压杆13向下移动，下压套管6通过上压环10带动上压杆11向上移动，下压杆13和上压杆11共同通过十字轴12拉动曲面钻体9向主钻体7内侧转动收缩，曲面钻体9向内收缩时，通过十字轴12及上压杆11、下压杆13带动上压环10及下压环14绕导向杆4左右转动，空间推拉转动展开机构即实现了曲面钻体9的收缩操作，直至曲面钻体9完全收缩，如图4所示。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.岩内植苗变径钻具空间展开机构，包括：机座(2)，镜像推拉连杆机构(1)，空间推拉转动展开机构(3)；

所述机座(2)可安装于其他机械设备；

其特征在于，镜像推拉连杆机构(1)安装于机座(2)上方，空间推拉转动展开机构(3)安装于机座(2)下方并连接于镜像推拉连杆机构(1)。

2.根据权利要求1所述的岩内植苗变径钻具空间展开机构，其特征在于，所述的空间推拉转动展开机构(3)包括：主钻体(7)；铰接安装于主钻体(7)圆周边缘部位的曲面钻体(9)；固定安装于主钻体(7)中心轴线处的导向杆(4)；安装于导向杆(4)外并可相对于导向杆(4)上下移动、左右转动的上拉套管(5)；安装于上拉套管(5)及主钻体(7)之间并可相对于上拉套管(5)上下移动、左右转动的下压套管(6)；固定安装于上拉套管(5)底部并可相对于导向杆(4)上下移动、左右转动的下压环(14)；固定安装于下压套管(6)底部并可相对于导向杆(4)上下移动、左右转动的上压环(10)；底部铰接安装于下压环(14)的下压杆(13)；顶部铰接安装于上压环(10)的上压杆(11)；水平轴同时铰接安装于上压杆(11)底部及下压杆(13)顶部、竖直轴铰接安装于曲面钻体(9)边缘的十字轴(12)。

3.根据权利要求2所述的空间推拉转动展开机构(3)，其特征在于，所述的曲面钻体(9)、上压杆(11)、下压杆(13)、十字轴(12)分别设置三组且均匀分布、对称安装于主钻体(7)、上压环(6)及下压环(5)之间。

4.根据权利要求1所述的岩内植苗变径钻具空间展开机构，其特征在于，所述的镜像推拉连杆机构(1)包括：固定安装于机座(2)左上方的主电机(8)；固定安装于主电机(8)底部的小链轮(35)；固定安装于主钻体(7)上的大链轮(34)；连接大链轮(34)和小链轮(35)的链条(15)；连接主钻体(7)和机座(2)的第III推力轴承(33)及第IV推力轴承(36)；固定安装于机座(2)右上方的第II机座(23)；固定安装在第II机座(23)上的导向竖槽(31)；通过液压缸轴(32)铰接安装于第II机座(23)底部的液压缸(28)；安装在液压缸(28)内的活塞杆(22)；通过中间轴(24)铰接安装在第II机座(23)上的主推杆(25)；通过上推杆轴(21)同时铰接安装于活塞杆(22)顶部及主推杆(25)顶部的上推杆(20)；通过上拉块轴(18)铰接安装于上推杆(20)顶部并可沿导向竖槽(31)上下移动的上拉块(19)；连接上拉块(19)及上拉套管(5)顶部的第I推力轴承(16)；通过下推杆轴(26)铰接安装于主推杆(25)底部的下推杆(27)；通过下压块轴(30)铰接安装于下推杆(27)底部并可沿导向竖槽(31)上下移动的下压块(29)；连接下压块(29)及下压套管(6)顶部的第II推力轴承(17)。

5.根据权利要求4所述的镜像推拉连杆机构(1)，其特征在于所述主推杆(25)的上、下孔与中间孔孔距相等；上推杆(20)与下推杆(27)的形状及尺寸相同。