CN113202409B - 一种履带式伸缩起吊与旋挖设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，包括履带移动机构，变幅机构，驱动钻杆伸缩起竖的液压机构，驱动钻杆旋转的动力头和起吊机构，安装于钻杆下方的钻头，其特征在于：所述动力头包括由设备驱动机构输入旋转运动的源动机构和在源动机构驱动下转动运动的从动机构，从动机构上设置有至少一个加压辊架，加压辊架上装有加压辊，所述加压辊抵靠钻杆并带动钻杆转动，所述加压辊自身由电机驱动产生旋转运动或旋转运动的趋势并通过加压辊抵靠钻杆使钻杆受大致沿其长度方向的摩擦力。本申请的优点在于1.克服了传统旋挖设置中仅以重力的一部分为进给力的缺陷，提出了加压钻进的工作方式；2.带有过载保护功能，并且过载保护的灵敏度及加压的力度都可以在工作中实时调节。
Description
技术领域
本申请涉及建筑施工机械领域，具体涉及一种履带式伸缩起吊与旋挖设备。
背景技术
参见附图1，旋挖设备又称旋挖钻机，打桩机，其采用履带推进的方式移动到需要打桩孔的位置，然后桅杆总成起竖，吊起钻杆，使钻头正对地面，而后在动力头的驱动下，钻杆旋转，钻头持续向下钻进。
传统的旋挖机，其钻杆上沿长度方向有凸块，而套住钻杆的动力头内径有凹槽并容纳凸块，然后动力头内径元件受驱动转动，即带动钻杆转动钻进。但钻进动作除了钻头的旋转之外，还需要钻头与地面的正压力，在现有技术中，这一正压力主要由钻杆自身的重力产生。然而，由于钻杆与动力头的凹凸耦合，在实际工作情况下，耦合面也有摩擦力，在钻杆向下钻进时抵消了钻杆重力产生的正压力，使钻进的效率不足。
另一方面，钻杆与动力头的凹凸耦合，也使设备有过载风险。即当钻入硬质地层时，钻头卡住、钻杆无法旋转，动力头仍继续满负载驱动，有可能造成钻杆扭转变形，无法继续使用。
为解决这一问题，已经有了一些现有技术方案，如CN110863772B,其采用预设弹性块的方式，使动力头有一定的过载保护功能。但该方案中弹性体安装好后即固定，防止过载的指标也确定，在旋挖不同的地质时无法调节，使用有一定局限。
发明内容
（一）技术问题
针对上述现有技术现状，本申请主要针对以下技术问题：
1.如何提高钻头机构钻进时的正压力；
2.针对不同的钻进情况，防止钻杆过载。
（二）技术方案
针对上述技术问题，本申请提出如下技术方案：一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，包括履带移动机构，变幅机构，驱动钻杆伸缩起竖的液压机构，驱动钻杆旋转的动力头和起吊机构，安装于钻杆下方的钻头，其特征在于：所述动力头包括由设备驱动机构输入旋转运动的源动机构和在源动机构驱动下转动运动的从动机构，从动机构上设置有至少一个加压辊架，加压辊架上装有加压辊，所述加压辊抵靠钻杆并带动钻杆转动，所述加压辊自身由电机驱动产生旋转运动或旋转运动的趋势并通过加压辊抵靠钻杆使钻杆受大致沿其长度方向的摩擦力。
进一步地，所述加压辊架有三套，并围绕钻杆周向均布，所述加压辊的母线为圆弧，圆弧直径与钻杆直径匹配。
进一步地，所述电机为舵机。
进一步地，所述从动机构上固定安装有调整机构，调整机构上沿半径方向设置有直槽；调整机构上可转动安装有调整环，调整环上设置有螺旋槽，加压辊架下方的凸起结构穿过螺旋槽进入直槽中，由调整机构上的直槽和调整环上的螺旋槽共同限位；调整环上还设有调整齿，调整齿可在调整器的作用下带动调整环转动。
进一步地，所述源动机构和从动机构为齿轮传动。
进一步地，所述从动机构上还设置有周向均布的三个导向辊。
进一步地，所述加压辊和导向辊的侧壁面包裹有摩擦层，所述钻杆的外表面也包裹有摩擦层。
进一步地，所述摩擦层材料为工作用毡。
（三）有益效果
1.克服了传统旋挖设置中仅以重力的一部分为进给力的缺陷，提出了加压钻进的工作方式；
2.带有过载保护功能，并且过载保护的灵敏度及加压的力度都可以在工作中实时调节。
附图说明
图1为旋挖装置的整体结构示意图；
图2为根据本申请的动力头结构示意图，为更直观地展示，部分常规的元件已隐去；
图3为动力头进一步拆解并从其他方向观察的示意图；
图4为图2中心位置局部放大图；
图5为图2从另一方向观察示意图。
附图标记
1.履带移动机构；
2.变幅机构；
3.液压缸；
4.起吊机构；
5.动力头；
6.钻杆；
7.钻头；
8.源动机构；
9.从动机构；
10.调整机构；
11.调整环；
12.加压辊架；
13.加压辊；
14.电机；
15.螺旋槽；
16.调整齿；
17.调整器；
18.导向辊。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，根据本申请的一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，包括履带移动机构1，变幅机构2，驱动钻杆6伸缩起竖的液压机构，驱动钻杆6旋转的动力头5和起吊机构4，安装于钻杆6下方的钻头7，其特征在于：所述动力头5包括由设备驱动机构输入旋转运动的源动机构8和在源动机构8驱动下转动运动的从动机构9，从动机构9上设置有至少一个加压辊架12，加压辊架12上装有加压辊13，所述加压辊13抵靠钻杆6并带动钻杆6转动，所述加压辊自身由电机14驱动产生旋转运动或旋转运动的趋势并通过加压辊抵靠钻杆6使钻杆6受大致沿其长度方向的摩擦力。
本设备中，首先源动机构带动从动机构转动，然后从动机构上的加压辊带动钻杆转动，完成类似现有技术中的驱动钻杆的方式。
然后在图1中，设置了三套加压辊系统，其通过电机驱动加压辊转动或趋向转动，可以使钻杆受向下或向下的摩擦力（在钻进时向下，起吊收杆时向上），这一摩擦力即成为钻头向下钻进的正压力。同时因为钻头是同时有自身的旋转运动和向下的钻进（进给）运动，因此其运动为一复合运动，其自身的旋转分运动，可以认为与加压辊相对静止，而钻进运动，因为加压辊的向下转动或向下转动的趋势，并不会对钻进运动造成阻碍，相反还有额外的正压力。
作为对比，现有技术中动力头和钻杆凹凸耦合，钻杆向下钻进时受耦合面摩擦力影响钻进的正压力较小。
进一步地，所述加压辊架有三套，并围绕钻杆周向均布，所述加压辊的母线为圆弧，圆弧直径与钻杆直径匹配。
这样设置可以加大加压辊与钻杆的接触，提高驱动效果。
进一步地，所述电机为舵机。
在上面的分析中，加压辊可以与钻杆有相对运动，以动摩擦的形式加压，也可以无相对运动，以静摩擦的形式加压。当以静摩擦的形式加压时，不应使电机长期处于堵转状态，而采用舵机可以获得更稳定的工作状态和更大的静摩擦力。
这里面舵机可以采用蓄电池供电和无线通信控制器控制，以减少布线和控制的麻烦。
进一步地，所述从动机构9上固定安装有调整机构10，调整机构10上沿半径方向设置有直槽（图中未示出）；调整机构10上可转动安装有调整环11，调整环上设置有螺旋槽15，加压辊架12下方的凸起结构穿过螺旋槽15进入直槽中，由调整机构上的直槽和调整环上的螺旋槽共同限位；调整环上还设有调整齿16，调整齿16可在调整器17的作用下带动调整环转动。
在上面的机构中，直槽首先限定了加压辊架只能沿调整机构的半径方向向圆心运动或远离圆心运动，而螺旋槽进一步限定了加压环于图2中逆时针转动，螺旋槽会带动加压辊架沿直槽向心运动，而顺时针转动，相反。这样就实现了加压辊架与钻杆的抵靠压紧程度的可调，不仅可以通过压紧程序调节压力是而改变摩擦力，还可以适用于不同直径的钻杆，或伸缩型钻杆的不同直径段。
调整器可以在工作中实时调节加压辊的加压程度。
进一步地，所述源动机构和从动机构为齿轮传动。
进一步地，所述从动机构9上还设置有周向均布的三个导向辊18。
进一步地，所述加压辊和导向辊的侧壁面包裹有摩擦层，所述钻杆的外表面也包裹有摩擦层。
摩擦层的设置，使上述加压辊驱动钻杆旋转及向下加压的功能都通过摩擦层之间的摩擦力实现，这有三个好处，1.提供过载保护，使阻力突然增大时，可以摩擦层之间滑动达到过载保护的目的；2.通过更换不同的摩擦层，可以有不同的过载保护水平；3.摩擦层一般可以形变，使调整机构的调整范围更大。相比于CN110863772B有更好的效果和适用性。
进一步地，所述摩擦层材料为工作用毡。
进一步地，所述摩擦层材料为橡胶。
橡胶作摩擦层，有不易被泥土堵塞的优点，并且加压辊可用动摩擦的方式加压。橡胶类摩擦层的摩擦系数不及毡类，但动摩擦力一般大于静摩擦力，实用时也可收到较好的效果。
进一步地，所述调整器为锥齿轮。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，包括履带移动机构，变幅机构，驱动钻杆伸缩起竖的液压机构，驱动钻杆旋转的动力头和起吊机构，安装于钻杆下方的钻头，其特征在于：所述动力头包括由设备驱动机构输入旋转运动的源动机构和在源动机构驱动下转动运动的从动机构，从动机构上设置有至少一个加压辊架，加压辊架上装有加压辊，所述加压辊抵靠钻杆并带动钻杆转动，所述加压辊自身由电机驱动产生旋转运动或旋转运动的趋势并通过加压辊抵靠钻杆使钻杆受大致沿其长度方向的摩擦力。
2.根据权利要求1所述的一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，其特征在于：所述加压辊架有三套，并围绕钻杆周向均布，所述加压辊的母线为圆弧，圆弧直径与钻杆直径匹配。
3.根据权利要求1所述的一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，其特征在于：所述电机为舵机。
4.根据权利要求1所述的一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，其特征在于：所述从动机构上固定安装有调整机构，调整机构上沿半径方向设置有直槽；调整机构上可转动安装有调整环，调整环上设置有螺旋槽，加压辊架下方的凸起结构穿过螺旋槽进入直槽中，由调整机构上的直槽和调整环上的螺旋槽共同限位；调整环上还设有调整齿，调整齿可在调整器的作用下带动调整环转动。
5.根据权利要求1所述的一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，其特征在于：所述源动机构和从动机构为齿轮传动。
6.根据权利要求1所述的一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，其特征在于：所述从动机构上还设置有周向均布的三个导向辊。
7.根据权利要求6所述的一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，其特征在于：所述加压辊和导向辊的侧壁面包裹有摩擦层，所述钻杆的外表面也包裹有摩擦层。
8.根据权利要求7所述的一种履带式伸缩起吊与旋挖设备，其特征在于：所述摩擦层材料为工作用毡。
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