CN110242229B - 水平钻机换杆辅助装置 - Google Patents

Abstract

水平钻机换杆辅助装置，包括支撑底座（1）；连杆（2）；液压马达（3）；第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）；第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）；第一锁杆油缸（8）；第二锁杆油缸（9）；液压油路及控制系统；液压油路及控制系统具有第一接近开关（25），第二接近开关（26），第三接近开关（27），第四接近开关（18），第五接近开关（19），托杆翘板开关（28），托杆上继电器（K1），托杆下继电器（K2），锁杆翘板开关（29）；液压油路具有液压油泵（20），第一电磁换向阀（21）、第二电磁换向阀（22）和溢流阀（23），液压马达（3）与第二电磁换向阀（22）连通。

Description

水平钻机换杆辅助装置

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种水平钻机换杆辅助装置。

背景技术

随着现代文明意识和环保意识的逐渐加强，以及城市管理的加强，开挖路面进行各类地下管线施 工导致的社会问题，交通问题和环境污染问题已越来越受人民的关注，这给非开挖水平钻机提供了广阔的舞台。

水平钻机顶进施工中需多次加接钻杆，目前水平钻机中有人工接钻杆和用起重设备辅助接钻杆等方式，人工接钻杆方式都是用人工直接拿钻杆到动力头上，用手托钻杆直到动力头与钻杆对接完成后，人手才能离开钻杆，由于钻杆较重，在钻杆螺牙还未对接时，需人工托持钻杆时间较长，劳动强度大，速度慢。而用起重设备辅助接钻杆可使人不用托钻杆，在换钻杆过程中，可不用人力，但是用起重设备辅助接钻杆成本较高，定位精度不高，因而影响了工作效率。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种能节省人力，降低劳动强度，定位精度高的水平钻机换杆辅助装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水平钻机换杆辅助装置，包括支撑底座；与所述支撑底座枢接的连杆；与所述连杆传动连接的液压马达；第一端与所述连杆连接的第一翻转臂和第二翻转臂；与所述第一翻转臂的另一端连接的第一活动卡爪，与所述第二翻转臂的另一端连接的第二活动卡爪；两端分别与所述第一翻转臂和第一活动卡爪连接的第一锁杆油缸；两端分别与所述第二翻转臂和第二活动卡爪连接的第二锁杆油缸；控制第一锁杆油缸和第二锁杆油缸的液压油路及控制系统；所述液压油路及控制系统具有与水平钻机连接的第一限位块，与支撑底座连接的第二限位块，检测动力头位置的第一接近开关，检测第一活动卡爪和第二活动卡爪内是否夹持有钻杆的第二接近开关，检测第一活动卡爪或第二活动卡爪是否夹紧的第三接近开关，检测所述第一翻转臂和第二翻转臂上极限位置的第四接近开关，检测所述第一翻转臂和第二翻转臂下极限位置的第五接近开关，与第二电磁换向阀控制连接的托杆翘板开关，负载端与托杆翘板开关电连接、驱动端与第二接近开关和第三接近开关连接的托杆上继电器，负载端与托杆翘板开关电连接、驱动端与第五接近开关连接的托杆下继电器，与第一电磁换向阀控制连接的锁杆翘板开关；液压油路具有液压油泵，通过管道与所述液压油泵出口连接的第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和溢流阀，第一锁杆油缸和第二锁杆油缸的有杆腔通过管道并联后与第一电磁换向阀的第一工作油口连接，第一锁杆油缸和第二锁杆油缸的无杆腔通过管道并联后与第一电磁换向阀的第二工作油口连接，液压马达的进出油口分别与第二电磁换向阀的二个工作油口连通，溢流阀的出油口与回油箱连通；第一接近开关的输入端与电源连接，第四接近开关的输入端与第一接近开关的常开输出端连接，第二接近开关的输入端和第三接近开关的输入端均与第四接近开关的常闭输出端连接，托杆上继电器驱动端与第二接近开关的常闭输出端、第三接近开关的常开输出端连接；第五接近开关的输入端与电源连接，托杆下继电器驱动端与第五接近开关的常闭输出端连接；第二接近开关、第三接近开关、第四接近开关、第一接近开关、托杆上继电器驱动端组成的电路与第五接近开关、托杆下继电器驱动端组成的电路并联。

进一步地，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，还包括与所述连杆连接的第一翻转支座和第二翻转支座；第一翻转臂通过第一翻转支座与所述连杆连接，第二翻转臂通过第二翻转支座与所述连杆连接。

进一步地，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，所述第一翻转支座和第二翻转支座均通过销键与所述连杆连接。

进一步地，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，第一活动卡爪包括与第一翻转臂连接的弧形卡座，第二活动卡爪包括与第二翻转臂连接的弧形卡座；所述第一活动卡爪和第二活动卡爪还包括与所述弧形卡座铰接的握持卡爪；所述第一锁杆油缸或第二锁杆油缸的活塞杆与握持卡爪铰接。

进一步地，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，还包括进油口通过管道与第一电磁换向阀的工作油口连接，出油口通过管道与第一锁杆油缸和第二锁杆油缸连接的叠加式液控单向阀。

进一步地，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，所述溢流阀为先导式电磁溢流阀，所述锁杆翘板开关和托杆翘板开关还与先导式电磁溢流阀控制连接。

本发明提供的技术方案，第一锁杆油缸控制第一活动卡爪的夹持与张开，第二锁杆油缸控制第二活动卡爪的夹持与张开；液压马达带动连杆转动，连杆带动第一翻转臂和第二翻转臂翻转；当第一活动卡爪和第二活动卡爪处于夹持状态时，第一翻转臂和第二翻转臂的翻转可带动钻杆在作业位置与存杆位置之间转移；当第一活动卡爪和第二活动卡爪处于张开状态时，可使钻杆进入第一活动卡爪和第二活动卡爪内或从其中脱离。通过液压油路及控制系统自动控制第一锁杆油缸和第二锁杆油缸同步伸缩，控制液压马达的转动方向和旋转角度，水平钻机换杆辅助机构实现钻杆在作业位置与存杆位置转移。从而节省人力，降低劳动强度，也提高了钻杆的定位精度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例水平钻机换杆辅助装置的主视结构原理示意图；

图2为图1水平钻机换杆辅助装置的左视结构原理示意图；

图3为实施例水平钻机换杆辅助装置的结构原理示意图；

图4为实施例水平钻机换杆辅助装置的液压控制原理图；

图5为实施例水平钻机换杆辅助装置的电气控制原理图；

图6为实施例水平钻机换杆辅助装置托杆上动作控制流程图；

图7为实施例水平钻机换杆辅助装置托杆下动作控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细说明。

如图1至图5所示的水平钻机换杆辅助装置，包括支撑底座1，与支撑底座1枢接的连杆2，与连杆2传动连接的液压马达3，第一端与连杆2连接的第一翻转臂4和第二翻转臂5，分别与第一翻转臂4和第二翻转臂5的另一端连接的第一活动卡爪6和第二活动卡爪7，二端分别与第一翻转臂4和第一活动卡爪6连接的第一锁杆油缸8，二端分别与第二翻转臂5和第二活动卡爪7连接的第二锁杆油缸9，控制第一锁杆油缸8和第二锁杆油缸9的液压油路及控制系统，该液压油路及控制系统具有与水平钻机16连接的第一限位块10，与支撑底座1连接的第二限位块11，检测动力头位置的第一接近开关25，检测第一活动卡爪6和第二活动卡爪7内是否夹持有钻杆17的第二接近开关26，检测第一活动卡爪6或第二活动卡爪7是否夹紧的第三接近开关27，检测第一翻转臂4和第二翻转臂5上极限位置的第四接近开关18，检测第一翻转臂4和第二翻转臂5下极限位置的第五接近开关19，与第二电磁换向阀22控制连接的托杆翘板开关28，负载端与托杆翘板开关28电连接，驱动端与第二接近开关26、第三接近开关27连接的托杆上继电器K1，负载端与托杆翘板开关28电连接，驱动端与第五接近开关19连接的托杆下继电器K2，与第一电磁换向阀21控制连接的锁杆翘板开关29；液压油路具有液压油泵20，通过管道与液压油泵20出口连接的第一电磁换向阀21、第二电磁换向阀22和溢流阀23，第一锁杆油缸8和第二锁杆油缸9的有杆腔通过管道并联与第一电磁换向阀21的第一工作油口连接，第一锁杆油缸8和第二锁杆油缸9的无杆腔通过管道并联与第一电磁换向阀21的第二工作油口连接，液压马达3的进出油口分别与第二电磁换向阀22的二个工作油口连通，溢流阀23的出油口与回油箱连通。如图5所示，第一接近开关25的输入端与电源正极连接，第四接近开关18的输入端与第一接近开关25的常开输出端连接，第二接近开关26的输入端和第三接近开关27的输入端均与第四接近开关18的常闭输出端连接，托杆上继电器K1驱动端与第二接近开关26的常闭输出端、第三接近开关27的常开输出端连接；第五接近开关19的输入端与电源正极连接，托杆下继电器K2驱动端与第五接近开关19的常闭输出端连接；各接近开关的接地线与电源负极连接；第二接近开关26、第三接近开关27、第四接近开关18、第一接近开关25、托杆上继电器K1驱动端组成的电路与第五接近开关19、托杆下继电器K2驱动端组成的电路并联。

第一接近开关25安装在水平钻机上，第一接近开关25未感应到动力头时，动力头处于与换杆装置、或与钻杆17可能存在干涉的位置，此时应不能执行托杆上动作，防止撞坏动力头或者换杆装置。第四接近开关18设置在第二翻转臂5的一侧，其位置与第一限位块10的位置相配合。第二接近开关26设置在第一活动卡爪6或第二活动卡爪7内，用于感应第一活动卡爪6和第二活动卡爪7是否夹持有钻杆17。第三接近开关27设置在第一活动卡爪6或第二活动卡爪7上，用于检测第一活动卡爪6和第二活动卡爪7是否夹紧。第五接近开关19设置在第二翻转臂5的另一侧，其位置与第二限位块11的位置相配合。

工作原理：第一锁杆油缸8控制第一活动卡爪6的夹持与张开，第二锁杆油缸9控制第二活动卡爪7的夹持与张开；液压马达3带动连杆2转动，连杆2带动第一翻转臂4和第二翻转臂5翻转。操作锁杆翘板开关29，按下锁杆夹使溢流阀23的电磁铁DT1和第一电磁换向阀21的左边电磁铁DT4通电，第一锁杆油缸8和第二锁杆油缸9的无杆腔进油、有杆腔回油，第一锁杆油缸8和第二锁杆油缸9活塞杆伸出，第一锁杆油缸8推动第一活动卡爪6夹紧，第二锁杆油缸9推动第二活动卡爪7夹紧，同步执行夹紧钻杆17的操作。操作锁杆翘板开关29，按下锁杆松使溢流阀23的电磁铁DT1和第一电磁换向阀21的右边电磁铁DT5通电，第一锁杆油缸8和第二锁杆油缸9的有杆腔进油、无杆腔回油，第一锁杆油缸8和第二锁杆油缸9活塞杆收缩，第一锁杆油缸8推动第一活动卡爪6松开，第二锁杆油缸9推动第二活动卡爪7松开，同步执行松开钻杆17的操作。

结合图6，操作托杆翘板开关28，按下托杆向上，第一接近开关25检测动力头是否处于后部，如果是，接在第一接近开关25常开端口的第四接近开关18通电，第四接近开关18检测第一翻转臂4和第二翻转臂5是否处于上限位，如果不处于上限位，则接在第四接近开关18常闭端的第二接近开关26与第三接近开关27通电，第二接近开关26检测第一活动卡爪6和第二活动卡爪7上是否有钻杆17，如果没有钻杆17，则无论第三接近开关27检测到第一活动卡爪6和第二活动卡爪7是否夹紧，连接在第二接近开关26的常闭端口和第三接近开关27常开端口的托杆上继电器K1驱动端通电吸合，可以执行托杆上动作；如果检测到有钻杆17，同时第三接近开关27检测到卡爪第一活动卡爪6和第二活动卡爪7已经夹紧，连接在第二接近开关26的常闭端口和第三接近开关27常开端口的托杆上继电器K1驱动端才能通电吸合，可以执行托杆上动作。第三接近开关27检测到第一活动卡爪6和第二活动卡爪7未夹紧时，存在钻杆飞出伤人的风险，连接在第二接近开关26的常闭端口和第三接近开关27常开端口的托杆上继电器K1驱动端不能通电吸合，不能执行托杆上动作。

当处于可以执行托杆上动作时，托杆上继电器K1驱动端通电吸合后，托杆上继电器K1驱动端线圈通电，托杆上继电器K1触点吸合，操纵托杆翘板开关28，第二电磁换向阀22的左边电磁铁DT2通电，第二电磁换向阀22控制液压油驱动液压马达3正转，液压马达3带动连杆2转动，连杆2带动第一翻转臂4和第二翻转臂5翻转，实现托杆上动作。

请结合图7，第五接近开关19检测第一翻转臂4和第二翻转臂5是否处于下限位，如果不处于下限位，连接在第五接近开关19的常闭端口的托杆下继电器K2通电吸合，可执行托杆下动作。操作托杆翘板开关28，按下托杆向下，溢流阀23的电磁铁DT1和第二电磁换向阀22的右边电磁铁DT3通电，第二电磁换向阀22控制液压油驱动液压马达3反转，液压马达3带动连杆2转动，连杆2带动第一翻转臂4和第二翻转臂5翻转。

通过液压油路及控制系统控制第一锁杆油缸8和第二锁杆油缸9同步伸缩，控制液压马达3的转动方向和旋转角度，水平钻机换杆辅助装置实现钻杆17在上极限位置（作业位置）与下极限位置（存杆位置）转移。从而节省人力，降低劳动强度，也提高了钻杆17换杆时的定位精度。

可选地，在上述技术方案的基础上，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，还包括与连杆2连接的第一翻转支座12和第二翻转支座13；第一翻转臂4通过第一翻转支座12与连杆2连接，第二翻转臂5通过第二翻转支座13与连杆2连接。

可选地，在上述技术方案的基础上，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，第一翻转支座12和第二翻转支座13均通过销键与连杆2连接。

可选地，在上述技术方案的基础上，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，第一活动卡爪6和第二活动卡爪7均包括与第一翻转臂4或第二翻转臂5连接的弧形卡座14，与弧形卡座14铰接的握持卡爪15，第一锁杆油缸8或第二锁杆油缸9的活塞杆与握持卡爪15铰接。

可选地，在上述技术方案的基础上，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，还包括进油口通过管道与第一电磁换向阀21的工作油口连接，出油口通过管道与第一锁杆油缸8和第二锁杆油缸9连接的叠加式液控单向阀24。叠加式液控单向阀24可以锁住油缸有杆腔和无杆腔中的液压油，保持油缸压力。

可选地，在上述技术方案的基础上，本发明提供的水平钻机换杆辅助装置，溢流阀23为先导式电磁溢流阀，所述锁杆翘板开关29还与先导式电磁溢流阀控制连接。先导式电磁溢流阀23在电磁铁DT1不通电时，液压油由P口直接经T口回油箱，方便卸荷，电磁铁DT1通电时，液压油才会流向电磁换向阀21、22并且在压力过高时产生溢流动作。

显然，本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种水平钻机换杆辅助装置，其特征在于，包括支撑底座（1）；与所述支撑底座（1）枢接的连杆（2）；与所述连杆（2）传动连接的液压马达（3）；第一端与所述连杆（2）连接的第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）；与所述第一翻转臂（4）的另一端连接的第一活动卡爪（6），与所述第二翻转臂（5）的另一端连接的第二活动卡爪（7）；两端分别与所述第一翻转臂（4）和第一活动卡爪（6）连接的第一锁杆油缸（8）；两端分别与所述第二翻转臂（5）和第二活动卡爪（7）连接的第二锁杆油缸（9）；控制第一锁杆油缸（8）和第二锁杆油缸（9）的液压油路及控制系统；所述液压油路及控制系统具有与水平钻机（16）连接的第一限位块（10），与支撑底座（1）连接的第二限位块（11），检测动力头位置的第一接近开关（25），检测第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）内是否夹持有钻杆（17）的第二接近开关（26），检测第一活动卡爪（6）或第二活动卡爪（7）是否夹紧的第三接近开关（27），检测所述第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）上极限位置的第四接近开关（18），检测所述第一翻转臂（4）和第二翻转臂（5）下极限位置的第五接近开关（19），与第二电磁换向阀（22）控制连接的托杆翘板开关（28），负载端与托杆翘板开关（28）电连接、驱动端与第二接近开关（26）和第三接近开关（27）连接的托杆上继电器（K1），负载端与托杆翘板开关（28）电连接、驱动端与第五接近开关（19）连接的托杆下继电器（K2），与第一电磁换向阀（21）控制连接的锁杆翘板开关（29）；液压油路具有液压油泵（20），通过管道与所述液压油泵（20）出口连接的第一电磁换向阀（21）、第二电磁换向阀（22）和溢流阀（23），第一锁杆油缸（8）和第二锁杆油缸（9）的有杆腔通过管道并联后与第一电磁换向阀（21）的第一工作油口连接，第一锁杆油缸（8）和第二锁杆油缸（9）的无杆腔通过管道并联后与第一电磁换向阀（21）的第二工作油口连接，液压马达（3）的进出油口分别与第二电磁换向阀（22）的二个工作油口连通，溢流阀（23）的出油口与回油箱连通；第一接近开关（25）的输入端与电源连接，第四接近开关（18）的输入端与第一接近开关（25）的常开输出端连接，第二接近开关（26）的输入端和第三接近开关（27）的输入端均与第四接近开关（18）的常闭输出端连接，托杆上继电器（K1）驱动端与第二接近开关（26）的常闭输出端、第三接近开关（27）的常开输出端连接；第五接近开关（19）的输入端与电源连接，托杆下继电器（K2）驱动端与第五接近开关（19）的常闭输出端连接；第二接近开关（26）、第三接近开关（27）、第四接近开关（18）、第一接近开关（25）、托杆上继电器（K1）驱动端组成的电路与第五接近开关（19）、托杆下继电器（K2）驱动端组成的电路并联。

2.根据权利要求1所述的水平钻机换杆辅助装置，其特征在于，还包括与所述连杆（2）连接的第一翻转支座（12）和第二翻转支座（13）；第一翻转臂（4）通过第一翻转支座（12）与所述连杆（2）连接，第二翻转臂（5）通过第二翻转支座（13）与所述连杆（2）连接。

3.根据权利要求2所述的水平钻机换杆辅助装置，其特征在于，所述第一翻转支座（12）和第二翻转支座（13）均通过销键与所述连杆（2）连接。

4. 根据权利要求1所述的水平钻机换杆辅助装置，其特征在于，第一活动卡爪(6) 包括与第一翻转臂(4)连接的弧形卡座(14)，第二活动卡爪(7)包括与第二翻转臂(5)连接的弧形卡座(14)；所述第一活动卡爪（6）和第二活动卡爪（7）还包括与所述弧形卡座（14）铰接的握持卡爪（15）；所述第一锁杆油缸（8）或第二锁杆油缸（9）的活塞杆与握持卡爪（15）铰接。

5.根据权利要求1所述的水平钻机换杆辅助装置，其特征在于，还包括进油口通过管道与第一电磁换向阀（21）的工作油口连接，出油口通过管道与第一锁杆油缸（8）和第二锁杆油缸（9）连接的叠加式液控单向阀（24）。

6.根据权利要求1所述的水平钻机换杆辅助装置，其特征在于，所述溢流阀（23）为先导式电磁溢流阀，所述锁杆翘板开关（29）和托杆翘板开关（28）还与先导式电磁溢流阀控制连接。