CN112248803A - 一种全液压地质勘察钻机车 - Google Patents

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Abstract

本发明属于地质工程技术领域，尤其涉及一种全液压地质勘察钻机车。该全液压地质勘察钻机车包括底盘、钻机平台、钻机执行装置和变速取力器。底盘上设置有发动机、变速箱、前桥和后桥，发动机的动力输出端与变速箱的动力接收端连接，变速箱的动力输出端与变速取力器的动力输入端连接。变速取力器的输出端分别与前桥、后桥和钻机执行装置连接，变速取力器的构造为能够单独驱动钻机执行装置、单独驱动后桥以及同时驱动前桥和后桥之间选择。由此，实现了勘探车的四驱和两驱的切换，也可通过气控换挡为钻机执行装置提供动力。

Description

一种全液压地质勘察钻机车
技术领域
本发明属于地质工程技术领域，尤其涉及一种全液压地质勘察钻机车。
背景技术
地质勘探和工程勘察是一个复杂的施工过程，会遇到覆盖层、含沙含水层、卵砾石层以及基岩等不同地层。勘察过程需要钻探、静力触探、标准灌入、冲击等多种施工方法，结合绳索取心、提钻取心、冲击取样多种施工工艺。车载全液压钻机由于具备灵活的驱动形式，各个功能模块之间通过液压油管连接可更好的实现多功能模块之间的互换，具备多种功能模块、具有多种施工工艺的设备成为地质勘探和工程勘探的首选。
传统的勘探车主要有机械传动和液压传动两种形式。采用加装单独发动机(或电机)作为钻机的动力来源，增加了勘探车的整体重量、钻机和车底盘分别由不同动力驱动造成动力浪费；且仅具备回转钻探功能，功能比较单一即便是全液压的勘探车也很难满足多种勘探工艺需求。在申请号为CN110206485A的公开文本中，公开了一种皮卡装载式地质调查钻机，其采用断轴取力器进行取力、取力器仅为后桥提供动力的两驱驱动当面对复杂路况的施工环境时越野性能明显不足，且不具备静力触探功能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供的一种全液压地质勘察钻机车，实现了勘探车的四驱和两驱的切换，也可通过气控换挡为钻机执行装置提供动力。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供了一种全液压地质勘察钻机车包括底盘、钻机平台、钻机执行装置和变速取力器；
底盘上设置有发动机、变速箱、前桥和后桥；
发动机的动力输出端与变速箱的动力接收端连接，变速箱的动力输出端与变速取力器的动力输入端连接；
变速取力器的输出端分别与前桥、后桥和钻机执行装置连接；
变速取力器的构造为能够单独驱动钻机执行装置、单独驱动后桥以及同时驱动前桥和后桥之间选择；其中，
钻机执行装置包括静力触探装置、回转动力头、自动标贯器和桅杆；
静力触探装置和桅杆均设置在钻机平台上，自动标贯器和回转动力头设置在桅杆上；
当变速取力器驱动钻机执行装置时，变速取力器的输出端通过液压油泵分别为静力触探装置、自动标贯器、回转动力头和桅杆提供动力。
优选地，静力触探装置包括两组地锚组件、触探杆和为触探杆提供动力的探杆油缸，两组地锚组件等间距的设置在触探杆的两侧；
每组地锚组件均包括螺旋地锚、地锚油缸和地锚马达，地锚马达能够带动螺旋地锚转动，地锚油缸能够带动螺旋地锚直线往复运动。
优选地，变速取力器包括输入轴、取力输出轴、过渡轴、前桥输出轴和后桥输出轴；
取力输出轴与输入轴同轴设置，取力输出轴的输入端与输入轴的输出端可选择地连接，取力输出轴的输出端通过液压油泵与钻机执行装置连接，
输入轴、过渡轴、前桥输出轴和后桥输出轴间隔且平行设置；
输入轴通过过渡轴可选择将动力传递至后桥输出轴和前桥输出轴；
前桥输出轴的输出端与前桥连接，后桥输出轴的输出端与后桥连接。
优选地，输入轴上设置有换挡齿轮Ⅰ，换挡齿轮Ⅰ能够在输入轴和取力输出轴上滑动使输入轴与取力输出轴可选择地连接。
优选地，在输入轴上设有齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ，齿轮Ⅰ与输入轴固定连接，齿轮Ⅱ套设在输入轴上且与输入轴转动连接；
齿轮Ⅱ的一端设有容纳腔，容纳腔与换挡齿轮Ⅰ的形状构造相匹配。
优选地，在过渡轴上设有与齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅲ和与齿轮Ⅱ啮合的齿轮Ⅳ，齿轮Ⅲ套设在过渡轴上且与过渡轴转动连接，齿轮Ⅳ与过渡轴固定连接。
优选地，在过渡轴上设有换挡齿轮Ⅱ，换挡齿轮Ⅱ套设在过渡轴上且换挡齿轮Ⅱ在过渡轴上沿轴线方向滑动与齿轮Ⅲ可选择地连接。
优选地，在前桥输出轴上套设有齿轮Ⅴ且与前桥输出轴转动连接，在后桥输出轴上固定连接有齿轮Ⅵ，齿轮Ⅳ同时与齿轮Ⅴ和齿轮Ⅵ啮合。
优选地，在前桥输出轴上设有换挡齿轮Ⅲ，换挡齿轮Ⅲ套设在前桥输出轴上且换挡齿轮Ⅲ在前桥输出轴上沿轴线方向滑动与齿轮Ⅴ可选择地连接。
优选地，变速取力器还包括换挡机构，换挡机构驱动换挡齿轮沿轴线方向滑动；
换挡机构包括换挡机构壳体、拨叉、换挡推杆和换挡气缸；
换挡推杆可滑动的设置在换挡机构壳体的空腔内，拨叉一端与换挡推杆固定连接，拨叉的另一端插接在换挡齿轮的拨叉槽内；
换挡机构壳体的两端均设有进气接头，进气接头分别与换挡推杆的两端连通。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种全液压地质勘察钻机车，通过设置变速取力器可实现勘探车的四驱(即为前桥和后桥同时提供动力)和两驱(即为后桥提供动力)的切换，满足公路高速行驶和施工场地的大扭矩越野，同时该变速取力器可通过气控换挡实现取力，用勘探车的发动机驱动液压油泵为钻机执行装置提供动力，该全液压地质勘察钻机车具备静力触探、回转钻探、冲击取样、标准贯入等多种功能，更大程度满足不同地域、不同工艺要求、不同深度的勘探需求。
附图说明
图1为本实施中全液压地质勘察钻机车的结构示意图；
图2为静力触探装置的结构示意图；
图3为回转动力头使用状态的结构示意图；
图4为自动标贯器使用状态的结构示意图；
图5为变速取力器的端面图；
图6为图5中B-B的截面图；
图7为图5中A-A的截面图；
图8为换挡机构的结构示意图。
【附图标记说明】
1：变速取力器；11：输入轴；111：齿轮Ⅰ；112：齿轮Ⅱ；113：换挡齿轮Ⅰ；12：取力输出轴；13：过渡轴；131：齿轮Ⅲ；132：齿轮Ⅳ；133：换挡齿轮Ⅱ；14：前桥输出轴；141：齿轮Ⅴ；142：换挡齿轮Ⅲ；15：后桥输出轴；151：齿轮Ⅵ；16：液压油泵；171：进气接头；172：第一换挡推杆；173：第一拨叉；D1：第一杆段的直径；D2：第二杆段的直径；D3：第三杆段的直径；21：静力触探装置；211：探杆油缸；212：触探杆；213：地锚油缸；214：地锚马达；215：螺旋地锚；22：回转动力头；23：自动标贯器；24：桅杆；25：回转动力头托架；3：钻机平台。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
如图1-图8所示，本实施例提供了的一种全液压地质勘察钻机车包括底盘、钻机平台3、钻机执行装置和变速取力器1。在底盘上设置有发动机、变速箱、前桥和后桥，发动机的动力输出端与变速箱的动力接收端连接，变速箱的动力输出端与至变速取力器1的动力输入端连接。
变速取力器1的输出端分别与前桥、后桥和钻机执行装置连接，变速取力器1的构造为能够单独驱动钻机执行装置、单独驱动勘探车的后桥即实现二驱以及同时驱动勘探车的前桥和后桥即实现四驱之间选择，换言之，变速取力器1的输出动力可以有三种去向，第一种为钻机执行装置，第二种为勘探车的后桥，第三种为勘探车的前桥和后桥。
本实施例提供的一种全液压地质勘察钻机车，通过设置变速取力器1可实现勘探车的四驱(即为前桥和后桥同时提供动力)和两驱(即为后桥提供动力)的切换，满足公路高速行驶和施工场地的大扭矩越野，同时该变速取力器1可通过机械换挡实现取力，用勘探车的发动机驱动液压油泵16为钻机执行装置提供动力。
如图1所示，钻机执行装置包括静力触探装置21、回转动力头22、桅杆24和自动标贯器23。静力触探装置21和桅杆24均设置在钻机平台3上，回转动力头22和自动标贯器23设置在桅杆24上，当变速取力器1驱动钻机执行装置时，变速取力器1的输出端通过液压油泵16分别为静力触探装置21、回转动力头22、自动标贯器23和桅杆24提供动力。桅杆24可以有不同角度的状态，当钻进施工时桅杆24处于竖直状态，回转动力头22在液压油泵16的驱动下回转。
静力触探装置21可实现地质勘探作业中的静力触探施工，如图2所示，静力触探装置21具体包括地锚组件、触探杆212和为触探杆212提供动力的探杆油缸211。在本实施例中包括两组地锚组件，两组地锚组件等间距的设置在触探杆212的两侧，用于固定支撑静力触探装置21。每组地锚组件均包括螺旋地锚215、地锚油缸213和地锚马达214，其中，地锚马达214与螺旋地锚215通过销连接后能够带动螺旋地锚215旋转，地锚油缸213能够带动螺旋地锚215直线往复运动。静力触探装置21通过把合螺栓安装在钻机平台3上，通过设置的地锚组件将静力触探装置21固定支撑后，通过触探杆212将探头按照一定速度压入地层对底层的物理特性进行测定。
在本实施例中，回转动力头22与桅杆24之间设有回转动力头托架25，回转动力头托架25与桅杆24通过夹板连接，动力头托架能够沿着桅杆24上下移动。在动力头托架上设有能够带动回转动力头22水平横向移动的油缸。回转动力头22作为一种功能模块可为钻机提供回转钻进和泥浆循环通道，回转动力头22通过将钻杆钻入地层进行成孔或取心作业。
自动标贯器23是地质勘探中用于标准贯入作业的机构，自动标贯器23与桅杆24通过夹板连接，自动标贯器23能够沿着桅杆24上下滑动。通过自动标贯器23可实现对地层密实程度等物理特性的测定。
如图3-图4所示，在钻机平台3上，当静力触探装置21工作时，桅杆24带动回转动力头22等处于竖直状态为静力触探装置21让开钻机平台3的前部空间；当回转动力头22工作时，自动标贯器23旋转至桅杆24的右侧；当自动标贯器23工作时，回转动力头22在液压油泵16的推动下向左侧滑动让开桅杆24正前方空间。
在本实施例中，全液压地质勘察钻机车具备静力触探、回转钻探、冲击取样、标准贯入等多种功能，更大程度满足不同地域、不同工艺要求、不同深度的勘探需求。
如图5-图8所示，变速取力器1包括输入轴11、取力输出轴12、过渡轴13、前桥输出轴14和后桥输出轴15。其中，取力输出轴12与输入轴11同轴设置，取力输出轴12的输入端与输入轴11的输出端可选择地连接取力输出轴12的输出端通过液压油泵16与钻机执行装置连接。输入轴11、过渡轴13、前桥输出轴14和后桥输出轴15间隔且平行设置，前桥输出轴14的输出端与前桥连接，后桥输出轴15的输出端与后桥连接，输入轴11通过过渡轴13可选择将动力传递至后桥输出轴15实现二驱，或者同时将动力传递给后桥输出轴15和前桥输出轴14实四驱现。当然，变速取力器1还包括壳体，输入轴11、取力输出轴12、过渡轴13、前桥输出轴14和后桥输出轴15均设置在壳体内且通过轴承进行支撑，应当说明的是，在本实施例中对于壳体的形状不做限定。
具体地，输入轴11上设置有换挡齿轮Ⅰ113，换挡齿轮Ⅰ113能够在输入轴11和取力输出轴12上滑动使输入轴11与取力输出轴12可选择地连接。在输入轴11上设有齿轮Ⅰ111和齿轮Ⅱ112，齿轮Ⅰ111与输入轴11固定连接，齿轮Ⅱ112套设在输入轴11上且与输入轴11转动连接，齿轮Ⅱ112的一端设有容纳腔，容纳腔与换挡齿轮Ⅰ113的形状构造相匹配。其中，输入轴11为齿轮轴，齿轮Ⅰ111与输入轴11一体成型，输入轴11和取力输出轴12的连接端的外侧均设有与换挡齿轮Ⅰ113的内花键匹配的外花键，使得换挡齿轮Ⅰ113能够在输入轴11和取力输出轴12上滑动，当然换挡齿轮Ⅰ113能够完全滑动至输入轴11上，换挡齿轮Ⅰ113进入输入轴11上齿轮Ⅱ112的容纳腔内将齿轮Ⅱ112与输入轴11周向固定(即第一档位)或者换挡齿轮Ⅰ113部分停留在输入轴11上部分停留在取力输出轴12上(即第二档位)或者完全滑动至取力输出轴12上(即第三档位)。
具体地，在过渡轴13上设有与齿轮Ⅰ111啮合的齿轮Ⅲ131和与齿轮Ⅱ112啮合的齿轮Ⅳ132，其中，齿轮Ⅰ111和齿轮Ⅲ131的齿轮比为1:2，齿轮Ⅱ112和齿轮Ⅳ132的齿轮比为1:1，齿轮Ⅲ131套设在过渡轴13上且与过渡轴13转动连接，齿轮Ⅳ132与过渡轴13固定连接。在过渡轴13上设有换挡齿轮Ⅱ133，换挡齿轮Ⅱ133套设在过渡轴13上且换挡齿轮Ⅱ133在过渡轴13上沿轴线方向滑动与齿轮Ⅲ131可选择地连接。在实际应用过程中，过渡轴13上加工有外花键，换挡齿轮Ⅱ133内设有与外花键匹配的内花键使换挡齿轮Ⅱ133能够在过渡轴13上滑动，其中齿轮Ⅲ131的内侧设有与换挡齿轮Ⅱ133形状构造匹配的容纳腔，当换挡齿轮Ⅱ133滑动至齿轮Ⅲ131的一侧时，能够进入齿轮Ⅲ131的容纳腔内将齿轮Ⅲ131与过渡轴13进行周向固定(即第一档位)，使过渡轴13与齿轮Ⅲ131同步转动，反之为换挡齿轮Ⅱ133的第二档位。
在本实施例中，在前桥输出轴14上套设有齿轮Ⅴ141且与前桥输出轴14转动连接，在后桥输出轴15上固定连接有齿轮Ⅵ151，其中，齿轮Ⅳ132同时与齿轮Ⅴ141和齿轮Ⅵ151啮合。
其中，在前桥输出轴14上设有换挡齿轮Ⅲ142，换挡齿轮Ⅲ142套设在前桥输出轴14上且换挡齿轮Ⅲ142在前桥输出轴14上沿轴线方向滑动与齿轮Ⅴ141可选择地连接。齿轮Ⅴ141的内侧设有与换挡齿轮Ⅲ142形状构造匹配的容纳腔，当换挡齿轮Ⅲ142滑动至齿轮Ⅴ141的一侧时，能够进入齿轮Ⅴ141的容纳腔内将齿轮Ⅴ141与过渡轴13进行周向固定(即第一档位)，使前桥输出轴14与齿轮Ⅴ141同步转动，反之为换挡齿轮Ⅲ142的第二档位。
在本实施例中，变速取力器1还包括换挡机构，换挡机构驱动换挡齿轮沿轴线方向滑动。其中，每个换挡机构均包括换挡机构壳体、拨叉、换挡推杆和换挡气缸，换挡推杆可滑动的设置在换挡机构壳体的空腔内，拨叉一端与换挡推杆固定连接，拨叉的另一端插接在换挡齿轮的拨叉槽内，换挡机构壳体的两端均设有进气接头，进气接头分别与换挡推杆的两端连通，通过控制进气量来调节换挡机构壳体的空腔内换挡推杆的移动，从而带动拨叉的移动实现换挡齿轮的换挡。应当说明的是换挡齿轮Ⅰ113、换挡齿轮Ⅱ133和换挡齿轮Ⅲ142分别匹配一个换挡机构。
其中，换挡齿轮Ⅰ113对应的换挡机构的第一换挡推杆172上的第一杆段的直径D1＞第三杆段的直径D3＞第二杆段的直径D2，通过控制第一换挡推杆172的两端的进气接头171的进气量来控制第一拨叉173的左右移动从而实现换挡齿轮Ⅰ113的三级换挡。
在本实施例中，钻机的动力来源于汽车的发动机，发动机将动力传输给变速箱，变速箱将动力传输给变速取力器1。
当取力不行车时，换挡齿轮Ⅰ113处于第二档位、换挡齿轮Ⅱ133和换挡齿轮Ⅲ142均处于第二档位。此时输入轴11与取力输出轴12连接，输入轴11带动取力输出轴12转动，取力输出轴12驱动与取力输出轴12连接的液压油泵16工作为钻机执行装置提供液压动力，前桥输出轴14和后桥输出轴15不转动即前桥和后桥没有动力输出。
当四驱行车不取力时，换挡齿轮Ⅰ113处于第三档位、换挡齿轮Ⅱ133和换挡齿轮Ⅲ142均处于第一档位。此时输入轴11将动力传动给齿轮Ⅰ111，齿轮Ⅰ111过度轴传给齿轮Ⅳ132，齿轮Ⅳ132同时驱动齿轮Ⅴ141和齿轮Ⅵ151，即驱动前桥和后桥实现低速四驱。
当单独驱动后桥不取力时，换挡齿轮Ⅰ113处于第一档位、换挡齿轮Ⅱ133和换挡齿轮Ⅲ142处于第二档位。此时输入轴11将动力传动给齿轮Ⅱ112，齿轮Ⅱ112驱动齿轮Ⅳ132，齿轮Ⅴ141在前桥输出轴14上空转，此时动力仅通过齿轮Ⅳ132与齿轮Ⅵ151传递给后桥输出轴15，即驱动后桥实现高速二驱。

Claims (10)

1.一种全液压地质勘察钻机车，包括底盘、钻机平台、钻机执行装置，其特征在于，还包括变速取力器；
所述底盘上设置有发动机、变速箱、前桥和后桥；
所述发动机的动力输出端与所述变速箱的动力接收端连接，所述变速箱的动力输出端与所述变速取力器的动力输入端连接；
所述变速取力器的输出端分别与所述前桥、所述后桥和所述钻机执行装置连接；
所述变速取力器的构造为能够在单独驱动所述钻机执行装置、单独驱动所述后桥、以及同时驱动所述前桥和所述后桥之间选择；其中，
所述钻机执行装置包括静力触探装置、回转动力头、自动标贯器和桅杆；
所述静力触探装置和所述桅杆均设置在所述钻机平台上，所述自动标贯器和所述回转动力头设置在所述桅杆上；
当所述变速取力器驱动所述钻机执行装置时，所述变速取力器的输出端通过液压油泵分别为所述静力触探装置、所述自动标贯器、所述回转动力头和所述桅杆提供动力。
2.根据权利要求1所述的全液压地质勘察钻机车，其特征在于，
所述静力触探装置包括两组地锚组件、触探杆和为触探杆提供动力的探杆油缸，两组所述地锚组件等间距的设置在所述触探杆的两侧；
每组所述地锚组件均包括螺旋地锚、地锚油缸和地锚马达，所述地锚马达能够带动所述螺旋地锚转动，所述地锚油缸能够带动所述螺旋地锚直线往复运动。
3.根据权利要求1所述的全液压地质勘察钻机车，其特征在于，
所述变速取力器包括输入轴、取力输出轴、过渡轴、前桥输出轴和后桥输出轴；
所述取力输出轴与所述输入轴同轴设置，所述取力输出轴的输入端与所述输入轴的输出端可选择地连接，所述取力输出轴的输出端通过所述液压油泵与所述钻机执行装置连接，
所述输入轴、所述过渡轴、所述前桥输出轴和所述后桥输出轴间隔且平行设置；
所述输入轴通过所述过渡轴可选择将动力传递至所述后桥输出轴和前桥输出轴；
所述前桥输出轴的输出端与所述前桥连接，所述后桥输出轴的输出端与所述后桥连接。
4.根据权利要求3所述的全液压地质勘察钻机车，其特征在于，
所述输入轴上设置有换挡齿轮Ⅰ，所述换挡齿轮Ⅰ能够在所述输入轴和所述取力输出轴上滑动使所述输入轴与所述取力输出轴可选择地连接。
5.根据权利要求4所述的全液压地质勘察钻机车，其特征在于，
在所述输入轴上设有齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ，所述齿轮Ⅰ与所述输入轴固定连接，所述齿轮Ⅱ套设在所述输入轴上且与所述输入轴转动连接；
所述齿轮Ⅱ的一端设有容纳腔，所述容纳腔与所述换挡齿轮Ⅰ的形状构造相匹配。
6.根据权利要求5所述的全液压地质勘察钻机车，其特征在于，
在所述过渡轴上设有与所述齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅲ和与所述齿轮Ⅱ啮合的齿轮Ⅳ，所述齿轮Ⅲ套设在所述过渡轴上且与所述过渡轴转动连接，齿轮Ⅳ与所述过渡轴固定连接。
7.根据权利要求6所述的全液压地质勘察钻机车，其特征在于，
在所述过渡轴上设有换挡齿轮Ⅱ，所述换挡齿轮Ⅱ套设在所述过渡轴上且所述换挡齿轮Ⅱ在所述过渡轴上沿轴线方向滑动与所述齿轮Ⅲ可选择地连接。
8.根据权利要求7所述的全液压地质勘察钻机车，其特征在于，
在所述前桥输出轴上套设有齿轮Ⅴ且与所述前桥输出轴转动连接，在所述后桥输出轴上固定连接有齿轮Ⅵ，所述齿轮Ⅳ同时与所述齿轮Ⅴ和所述齿轮Ⅵ啮合。
9.根据权利要求8所述的全液压地质勘察钻机车，其特征在于，
在所述前桥输出轴上设有换挡齿轮Ⅲ，所述换挡齿轮Ⅲ套设在所述前桥输出轴上且所述换挡齿轮Ⅲ在所述前桥输出轴上沿轴线方向滑动与所述齿轮Ⅴ可选择地连接。
10.根据权利要求9所述的全液压地质勘察钻机车，其特征在于，
所述变速取力器还包括换挡机构，所述换挡机构驱动换挡齿轮沿轴线方向滑动；
所述换挡机构包括换挡机构壳体、拨叉、换挡推杆和换挡气缸；
所述换挡推杆可滑动的设置在所述换挡机构壳体的空腔内，所述拨叉一端与所述换挡推杆固定连接，所述拨叉的另一端插接在所述换挡齿轮的拨叉槽内；
所述换挡机构壳体的两端均设有进气接头，所述进气接头分别与所述换挡推杆的两端连通。
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