CN110905407A - 一种廊道施工钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种廊道施工钻机，包括底盘，底盘上前设钻进总成，后设控制台；钻进总成包括变幅、钻桅和动力头组件；变幅组件包括起升臂，起升臂的后端与底盘上的基架铰接，前端设有变向头，变向头上设有盘面朝向正前方的回转盘，盘面可转动，变向头铰接于起升臂前端以在沿其铰接位置转动时带动回转盘改变盘面朝向；回转盘盘面上可拆卸连接换向件，换向件包括垂直于回转盘盘面的安装平板；钻桅组件包括平行的两导轨，动力头组件包括与两导轨相适配的导轨槽并可滑动连接在两导轨上；钻桅组件可拆卸连接在安装平板上，两导轨所构成的平面垂直于回转盘的盘面且两导轨的长度方向平行于回转盘的盘面。本钻机在环向钻进时两导轨受力更平衡且便于观察。
Description
技术领域
本发明属于土层或岩石的钻进设备技术领域，具体涉及一种廊道施工钻机。
背景技术
在廊道、隧道环境条件中钻孔作业时，通常需要进行多向的钻孔施工；因为空间的限制，钻机沿道路驶入之后不便于调头或换向，所以需要专门的施工钻机来进行多向的钻孔作业；钻机从功能上至少要能够实现前向和环向的钻孔作业，即动力头可向前钻孔和向廊道的壁上钻孔作业；现有技术中也有类似能实现上述功能的设备，如CN209469381U、CN209568974U、CN304858067S等，但是存在功能不够完善或结构过于复杂的问题。
申请人研制试用了一种廊道施工钻机，如附图1所示，包括底盘1，底盘1上设有钻进总成，钻进总成的后方设有控制台总成3；钻进总成包括变幅组件、钻桅组件22和动力头组件23；变幅组件包括起升臂211，起升臂211的后端与固设在底盘1上的基架相铰接并通过第一油缸驱动所述起升臂211，所述起升臂211的前端铰接有变向头213，变向头213上设有盘面朝向正上方的回转盘214，回转盘214的盘面可转动，通过连接在起升臂211上方的第二油缸驱动变向头213，第二油缸伸长时，变向头213沿其铰接位置转动并带动回转盘214，使其盘面朝向正前方，参见附图2。钻桅组件22包括相互平行的两列导轨，动力头组件23包括与所述两列导轨相适配的两导轨槽并通过两导轨槽可滑动连接在两列导轨上以便实现钻进动作；钻桅组件22就连接安装在回转盘214的盘面上以便随其转动，其两列导轨所构成的平面平行于回转盘214的盘面。当回转盘214的盘面朝向正上方时，回转盘214驱动其转动到适当位置，就可以实现前向钻孔作业，当回转盘214的盘面朝向正前方时，钻桅组件22随回转盘214的盘面转动，就可以实现环向钻孔作业。
但在环向钻孔作业时发现两个比较突出的问题，一是动力头朝向正前方，而控制台总成3位于后方，操作人员目视钻孔过程、观察效果很困难，基本无法观察；二是非竖向钻孔作业时，特别是回转盘214的盘面转动并带动钻桅组件22转至水平状态，呈横向钻孔作业时，请参见附图3，一侧导轨的磨损特别严重（两导轨位于动力头组件23的两导轨槽之间时为上方的导轨磨损严重，动力头组件23的两导轨槽位于两导轨之间时为下方的导轨磨损严重），动力头组件23的滑动也不灵活，甚至出现楔紧。有待进一步改进，完善功能结构设计。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种廊道施工钻机，避免钻进作用观察不便和导轨磨损严重的问题，取得整体结构简单，功能结构设计更完善的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种廊道施工钻机，包括底盘，所述底盘上设有钻进总成，所述钻进总成的后方设有控制台总成；所述钻进总成包括变幅组件、钻桅组件和动力头组件；所述变幅组件包括起升臂，所述起升臂的后端与固设在底盘上的基架相铰接并通过第一油缸驱动所述起升臂，所述起升臂的前端设有变向头，所述变向头上设有盘面朝向正前方的回转盘，回转盘的盘面可转动，所述变向头铰接于所述起升臂的前端以在变向头沿其铰接位置转动时可带动回转盘改变其盘面朝向，通过连接在起升臂上的第二油缸驱动所述变向头；所述回转盘的盘面上可拆卸连接有换向件，所述换向件包括垂直于回转盘的盘面的安装平板；所述钻桅组件包括相互平行的两列导轨，所述动力头组件包括与所述两列导轨相适配的两导轨槽并通过两导轨槽可滑动连接在两列导轨上以便实现钻进动作；所述钻桅组件可拆卸连接在所述安装平板上，所述两列导轨所构成的平面也垂直于回转盘的盘面且两列导轨的长度方向平行于回转盘的盘面。
进一步完善上述技术方案，所述安装平板固定连接法兰板并通过法兰板可拆卸连接于回转盘的盘面上，所述法兰板与回转盘的盘面平行且相贴。
进一步地，所述安装平板与法兰板之间设有若干斜向加强筋板。
进一步地，所述两列导轨所构成的平面平行于所述安装平板。
进一步地，所述第一油缸位于起升臂的下方，后端与基架相铰接，前端与起升臂下表面中部凸起的支耳相铰接。
进一步地，所述第二油缸位于起升臂的上方，后端与起升臂上表面后部凸起的支耳相铰接，前端与变向头的第二铰接处相铰接，变向头与起升臂前端的铰接处为变向头的第一铰接处，所述第二铰接处位于第一铰接处的上方。
进一步地，所述底盘下方连接有履带行走总成，所述底盘上还设有作为整机动力源的液压系统。
进一步地，所述液压系统位于钻进总成和控制台总成之间。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明的钻机，变幅组件通过第一油缸驱动起升臂，实现对其前端的高低调节，通过第二油缸驱动变向头，实现回转盘的盘面朝向正上方和正前方的调节，并结合回转盘的盘面转动，带动钻桅组件和动力头组件，可实现前向和环向的钻进施工，结构简单，机构动作可靠；增设的换向件，使钻桅组件通过换向件连接到回转盘的盘面上，改变了钻桅组件的两列导轨相对回转盘盘面的空间位置关系，这样，环向钻进施工时，不管回转盘如何转动，两列导轨通过导轨槽承载动力头组件的受力始终是平衡的，有效降低导轨的磨损，动力头组件在导轨上的滑移运动也更加灵活，有利于降低能耗；由于动力头总成不再是朝向正前方，而是朝向廊道的壁，控制台总成位置的操作人员也至少可以观察到动力头总成的侧面，便于从侧面角度目视钻孔过程、观察效果，提升操作人员的控制度。
附图说明
图1为背景技术中提及原设计的钻机的结构示意图（虚线动力头部分表示其行程）；
图2为图1所示廊道施工钻机变向头切换为环向施工姿态的示意图（竖向）；
图3为图2所示廊道施工钻机呈环向施工横向钻进姿态的示意图；
图4为具体实施例的一种廊道施工钻机的结构示意图；
图5为图4的局部放大图（主要示意钻进总成）；
图6为图4所示一种廊道施工钻机变向头切换为前向施工姿态的示意图；
图7为具体实施例中的变向头及相关连接件拆卸示意图；
其中，底盘1，基架11，钻进总成2，控制台总成3，变幅组件21，起升臂211，第一油缸212，变向头213，回转盘214，第二油缸215，第一铰接处216，第二铰接处217，钻桅组件22，导轨221，动力头组件23，导轨槽231，履带行走总成4，液压系统5，换向件6，安装平板61，法兰板62，斜向加强筋板63。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
参见图4-7，具体实施例的一种廊道施工钻机，包括底盘1，所述底盘1上设有钻进总成2，所述钻进总成2的后方设有控制台总成3；所述钻进总成2包括变幅组件21、钻桅组件22和动力头组件23；所述变幅组件21包括起升臂211，所述起升臂211的后端与固设在底盘1上的基架11相铰接并通过第一油缸212驱动所述起升臂211，所述起升臂211的前端设有变向头213，所述变向头213上设有盘面朝向正前方的回转盘214，回转盘214的盘面可转动，所述变向头213铰接于所述起升臂211的前端以在变向头213沿其铰接位置转动时可带动回转盘214改变其盘面朝向，通过连接在起升臂211上的第二油缸215驱动所述变向头213；所述回转盘214的盘面上可拆卸连接有换向件6，所述换向件6包括垂直于回转盘214的盘面的安装平板61；所述钻桅组件22包括相互平行的两列导轨221，所述动力头组件23包括与所述两列导轨221相适配的两导轨槽231并通过两导轨槽231可滑动连接在两列导轨221上以便实现钻进动作；所述钻桅组件22可拆卸连接在所述安装平板61上，所述两列导轨221所构成的平面也垂直于回转盘214的盘面且两列导轨221的长度方向平行于回转盘214的盘面。
实施例的钻机，变幅组件21通过第一油缸212驱动起升臂211，实现对其前端的高低调节，通过第二油缸215驱动变向头213，实现回转盘214的盘面朝向正上方和正前方的调节，并结合回转盘214的盘面转动，带动钻桅组件22和动力头组件23，可实现前向和环向的钻进施工，结构简单，机构动作可靠；增设的换向件6，使钻桅组件22通过换向件6连接到回转盘214的盘面上，改变了钻桅组件22的两列导轨221相对回转盘214盘面的空间位置关系，使列导轨221所构成的平面也垂直于回转盘214的盘面，当然，两列导轨221的长度方向还是平行于回转盘214盘面的，这样，朝向廊道的壁钻孔的环向钻进施工时，不管回转盘214如何转动，两列导轨221通过导轨槽231承载动力头组件23的受力始终是平衡的，有效降低导轨221的磨损，动力头组件23在导轨221上的滑移运动也更加灵活，有利于降低能耗；由于动力头总成不再是朝向正前方，而是朝向廊道的壁，控制台总成3位置的操作人员也至少可以观察到动力头总成的侧面，便于从侧面角度目视钻孔过程、观察效果，提升操作人员的控制度。
其中，所述安装平板61固定连接法兰板62并通过法兰板62可拆卸连接于回转盘214的盘面上，所述法兰板62与回转盘214的盘面平行且相贴。
这样，给出一种换向件6的具体结构和连接形式，法兰板62可以通过螺栓连接到回转盘214的盘面上，安装平板61与法兰板62之间则可以选择焊接固定连接以成为一个整体从而便于装拆。
其中，所述安装平板61与法兰板62之间设有若干斜向加强筋板63。
这样，提高换向件6的结构强度，保障钻进作用过程的稳定性。
其中，所述两列导轨221所构成的平面平行于所述安装平板61。
这样，可以简化钻桅组件22的结构设计，通过普通等厚度的型材连接到回转盘214的盘面上提供两列平行的导轨221即可；使两列导轨221的方向与安装平板61一致，也即钻进方向与安装平板61一致，可方便环向施工时的角度调节，无需转换。
其中，所述第一油缸212位于起升臂211的下方，后端与基架11相铰接，前端与起升臂211下表面中部凸起的支耳相铰接。所述第二油缸215位于起升臂211的上方，后端与起升臂211上表面后部凸起的支耳相铰接，前端与变向头213的第二铰接处217相铰接，变向头213与起升臂211前端的铰接处为变向头213的第一铰接处216，所述第二铰接处217位于第一铰接处216的上方。所述底盘1下方连接有履带行走总成4，所述底盘1上还设有作为整机动力源的液压系统5。所述液压系统5位于钻进总成2和控制台总成3之间。
这样，有效减小整机的宽度，体积更小，提高适用性，适应更多小尺寸的廊道或隧道内的钻孔作业。本实施例中，变向头213为一个截面类似直角三角形的结构件，两个锐角位置确定了第一铰接处216和第二铰接处217，一直角边所在面确定了回转盘214的安装方位。
需要说明的是，在上述结构形式下，前向作业时，请参见图6，又存在钻桅组件22的两列导轨221一高一低的问题，所以优选在需要前向钻孔作业时，请参见图7，将可拆卸连接的换向件6及钻桅组件22卸下，将钻桅组件22直接安装到回转盘214的盘面上，回到图1所示姿态，同样是通过螺栓连接（具体实施时，为了便于螺栓连接孔与法兰板62的一致，可以在钻桅组件22与回转盘214之间增设一连接平板），通过快插接头连接油路，然后再进行前向钻进作业。这并不会增加太多的装卸操作而影响施工效率，因为实际生产作业过程中，前向和环向的钻孔作业通常是在不同的阶段实施的，同一个工艺（姿态）的钻进作业要延续使用一段时间，在前向和环向姿态切换时，钻机通常都是处于退出廊道的等待作业期间，可以方便地实施装拆和姿态切换，然后在需要钻孔作业时再驶入廊道进行下一阶段所要求工艺的钻进作业，不影响施工效率。
实施时，如果要避免上述问题带来的姿态切换操作，从结构设计上可以使第二油缸215位于起升臂211的侧面，左侧或右侧方位，后端与起升臂211对应侧面后部凸起的支耳相铰接，前端与变向头213的第二铰接处217相铰接，变向头213与起升臂211前端的铰接处为变向头213的第一铰接处216，并使第一铰接处216和第二铰接处217的回转轴呈竖向。那么，第二油缸215缩回带动变向头213回转后，钻桅组件22位于起升臂211的侧边，结合通过回转盘214的转动，安装平板61可以呈水平，钻桅组件22的两列导轨221也呈水平姿态。只是钻桅组件22位于起升臂211的侧边，相关零件的结构强度、刚度也要进行匹配设计。这种结构形式可以在新制造的钻机上落实。而图4所示结构形式可以在现有的钻机上稍作改进，增设换向件6即可实现。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种廊道施工钻机，包括底盘，所述底盘上设有钻进总成，所述钻进总成的后方设有控制台总成；所述钻进总成包括变幅组件、钻桅组件和动力头组件；其特征在于：所述变幅组件包括起升臂，所述起升臂的后端与固设在底盘上的基架相铰接并通过第一油缸驱动所述起升臂，所述起升臂的前端设有变向头，所述变向头上设有盘面朝向正前方的回转盘，回转盘的盘面可转动，所述变向头铰接于所述起升臂的前端以在变向头沿其铰接位置转动时可带动回转盘改变其盘面朝向，通过连接在起升臂上的第二油缸驱动所述变向头；
所述回转盘的盘面上可拆卸连接有换向件，所述换向件包括垂直于回转盘的盘面的安装平板；所述钻桅组件包括相互平行的两列导轨，所述动力头组件包括与所述两列导轨相适配的两导轨槽并通过两导轨槽可滑动连接在两列导轨上以便实现钻进动作；所述钻桅组件可拆卸连接在所述安装平板上，所述两列导轨所构成的平面也垂直于回转盘的盘面且两列导轨的长度方向平行于回转盘的盘面。
2.根据权利要求1所述一种廊道施工钻机，其特征在于：所述安装平板固定连接法兰板并通过法兰板可拆卸连接于回转盘的盘面上，所述法兰板与回转盘的盘面平行且相贴。
3.根据权利要求2所述一种廊道施工钻机，其特征在于：所述安装平板与法兰板之间设有若干斜向加强筋板。
4.根据权利要求1所述一种廊道施工钻机，其特征在于：所述两列导轨所构成的平面平行于所述安装平板。
5.根据权利要求1所述一种廊道施工钻机，其特征在于：所述第一油缸位于起升臂的下方，后端与基架相铰接，前端与起升臂下表面中部凸起的支耳相铰接。
6.根据权利要求1所述一种廊道施工钻机，其特征在于：所述第二油缸位于起升臂的上方，后端与起升臂上表面后部凸起的支耳相铰接，前端与变向头的第二铰接处相铰接，变向头与起升臂前端的铰接处为变向头的第一铰接处，所述第二铰接处位于第一铰接处的上方。
7.根据权利要求1-6任一项所述一种廊道施工钻机，其特征在于：所述底盘下方连接有履带行走总成，所述底盘上还设有作为整机动力源的液压系统。
8.根据权利要求7所述一种廊道施工钻机，其特征在于：所述液压系统位于钻进总成和控制台总成之间。
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