CN203201459U - 工程钻机钻进总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工程钻机钻进总成，包括钻头组件、动力头和导向尾架，钻头组件包括钻头和钻杆组合，钻杆组合尾端以可周向转动的方式单自由度设置于导向尾架，导向尾架以可沿工程钻机的立柱纵向单自由度往复滑动的方式设置于立柱，动力头与钻杆组合在圆周方向传动且轴向可滑动配合并用于驱动钻杆组合带动钻头转动实现钻进；导向尾架设有驱动其上下运动的升降驱动装置，本实用新型优化设备布置空间，使得钻进组件具有根本更大的上升及下降空间，增加钻进行程，减少钻进移动次数，从而提高钻进施工效率；可充分利用设备的布置空间，使得钻机本身结构紧凑；使用时节约使用成本和人工成本，可用于工程桩孔施工，并满足工艺要求。

Description

工程钻机钻进总成

技术领域

本实用新型涉及一种工程机械附属部件，特别涉及一种工程钻机钻进总成。

背景技术

工程钻机是用于电力施工、桥梁、高层建筑、堤坝、港口码头等工程的大口径灌注桩施工的钻机。

现有技术中传统机械循环钻机由电机或内燃机作为动力源，驱动变速器或减速器再通过换向器切换传动轴分别实现钻机动力头的动力或卷场机动力。其中一种循环钻机动力头传动和卷扬提升传动是各设置一套传动系统。动力头的卡盘有设置在动力头主轴的上方，或者设置在主轴的下方、主钻杆装于卡盘方孔或六角孔中并将主钻杆卡紧。

上述结构的工程钻机主要存在下述不足：一、动力头随着钻进而上下移动，因而会产生附加力矩，因此动力扭矩变化范围不大，对复杂地层的钻进困难，对大口径灌注桩施工的稳定性差。二、主钻杆被动力头卡盘卡紧，依靠立柱或龙门架油缸移动动力头，由于液压缸直接作用于钻杆，设备布置空间有限，导致钻杆的通常移动行程为0.5-1米左右，所以钻进距离短，直接影响灌注桩一次装卸施工，同时增加了钻进移动次数，降低钻进施工效率。三、法兰对接式钻杆用螺栓连接，端面为公母企口卡紧，公母企口加工工艺性差，制造费用较高。四、较为重要的是，现有的工程钻机结构复杂、体积庞大，移动及转运极为不便，不但造价较高，而且严重影响施工效率。五、空间结构的影响导致现有的工程钻机钻杆加长较为困难，效率较低，影响工程进度。

因此，需要对现有的工程钻机的驱动结构进行改进，使得钻进过程附加力矩较小，对复杂地形具有较好的适应性，优化设备布置空间，并可保证工程钻机结构简单轻便，具有较好的机动性能，占地面积小，可用于工程桩孔施工，并满足工艺要求；同时，利于增加钻进行程，减少钻进移动次数，从而提高钻进施工效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的提供一种工程钻机钻进总成，使得钻进过程附加力矩较小，对复杂地形具有较好的适应性，优化设备布置空间，并可保证工程钻机结构简单轻便，具有较好的机动性能，占地面积小，可用于工程桩孔施工，并满足工艺要求；同时，利于增加钻进行程，减少钻进移动次数，从而提高钻进施工效率。

本实用新型的工程钻机钻进总成，包括钻头组件、动力头和导向尾架，所述钻头组件包括钻头和钻杆组合，钻杆组合尾端以可周向转动的方式单自由度设置于导向尾架，所述导向尾架以可沿工程钻机的立柱纵向单自由度往复滑动的方式设置于立柱，所述动力头与钻杆组合在圆周方向传动且轴向可滑动配合并用于驱动钻杆组合带动钻头转动实现钻进；所述导向尾架设有驱动其上下运动的升降驱动装置。

进一步，工程钻机设有用于支撑立柱的固定支座，所述动力头固定安装于固定支座；

进一步，所述钻杆组合由上到下依次包括传动连接的一级主钻杆、中间级主钻杆和末级主钻杆，所述一级主钻杆、中间级主钻杆和末级主钻杆之间依次套管式可伸缩传动连接，所述一级主钻杆用于与动力头传动配合，且一级主钻杆通过一旋转接头与导向尾架以在圆周方向转动轴向固定的方式配合；

进一步，所述钻杆组合还包括各级接长钻杆，各级接长钻杆之间、首级接长钻杆与末级主钻杆之间以及末级接长钻杆与钻头之间均通过对应的各级钻杆法兰副可拆卸式连接，所述钻杆法兰副的直径小于动力头与一级主钻杆驱动配合的孔的最小直径；

进一步，所述旋转接头用于与导向尾架配合的非转动部位设有用于连接上升驱动拉索并驱动导向尾架上升的吊环；所述一级主钻杆、中间级主钻杆、末级主钻杆和接长钻杆均为互相连通的空心结构，该空心结构与吊环上设有的进水管相连通；

进一步，钻头设有过渡接头，所述过渡接头通过末级钻杆法兰副与末级接长钻杆传动连接，过渡接头轴向插入钻头的颈部并与其在圆周方向传动轴向限位的方式连接；

进一步，过渡接头外套有减震弹簧，所述过渡接头具有轴向自由度的方式轴向限位，所述减震弹簧两端分别抵紧末级钻杆法兰副和钻头的颈部之间。

本实用新型的有益效果：本实用新型的工程钻机钻进总成，采用轴向固定式动力头结构并结合导向尾架的上下驱动结构，驱动设备的布置较为灵活，优化设备布置空间，使得钻进组件具有根本更大的上升及下降空间，增加钻进行程，减少钻进移动次数，从而提高钻进施工效率；同时，通过上述优化，可充分利用设备的布置空间，使得钻机本身结构紧凑；设备在使用过程中，可通过提升和下降钻头组件完成钻杆的更换和接长，使用简单方便，降低劳动强度，节约使用成本和人工成本，可用于工程桩孔施工，并满足工艺要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型使用时的结构示意图；

图2为钻头组件结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型使用时的结构示意图，图2为钻头组件结构示意图，如图所示：本实施例的工程钻机钻进总成，包括钻头组件、动力头26和导向尾架20，所述钻头组件包括钻头28和钻杆组合23，钻杆组合23尾端以可周向转动的方式单自由度设置于导向尾架20，所述导向尾架20以可沿工程钻机的立柱36纵向单自由度往复滑动的方式设置于立柱36，所述动力头26与钻杆组合23在圆周方向传动且轴向可滑动配合并用于驱动钻杆组合23带动钻头转动实现钻进；所述导向尾架20设有驱动其上下运动的升降驱动装置，升降驱动装置可以为液压驱动等能够实现上下往复运动的驱动设备；导向尾架与钻杆组合之间可采用现有的旋转接头结构配合，即通过径向轴承并在钻杆组合与导向尾架之间设置限位凸台及压盖限制其轴向位移，为现有技术的结构，在此不再赘述；导向尾架以可沿立柱纵向单自由度往复滑动的方式设置于立柱，可采用现有的燕尾槽滑轨、矩形槽滑轨等等结构，均能实现实用新型目的；动力头与钻杆组合23的配合方式采用现有的配合方式，即主钻杆装于卡盘方孔或六角孔中并将主钻杆圆周方向卡紧传动，当然，主钻杆轴向可以自由活动；

如图1所示，本实用新型应用于工程钻机，工程钻机包括底座1、立柱36、液压驱动系统和动力系统；

所述液压驱动系统包括液压泵34、控制组件和由液压泵34在控制组件的控制下驱动的钻进驱动系统，所述钻进驱动系统包括钻进液压缸8和液压马达25，所述液压马达35的动力输出端与动力头26驱动配合，所述钻进液压缸8通过钻进滑轮组驱动导向尾架20沿立柱36上升或下降滑动运动；控制组件为现有的液压缸控制组件，即通过电磁阀组35进行控制，并根据需要设置电磁阀的规格型号，通过电磁阀控制液压缸的行程及速度，属于现有技术，在此不再赘述；以下的液压缸的控制方式均如此；钻进滑轮组可以包括动滑轮或/和定滑轮，配以合适的拉索实现目的，与滑轮组吊装等原理相同；本实施例的立柱可以为独立的柱形结构或者龙门架结构，均能实现实用新型目的。

本实施中，所述钻进滑轮组至少包括下降定滑轮12和上升定滑轮27，一下降驱动拉索24绕过下降定滑轮27并通过钻进液压缸8驱动用于拉动导向尾架20下降，一上升驱动拉索17绕过上升定滑轮12并通过钻进液压缸8驱动用于拉动导向尾架20上升；下降定滑轮27和上升定滑轮12的设置位置可根据下降驱动拉索24和上升驱动拉索17的受力和施力状况进行布置，在此不再赘述。

本实施中，所述钻进滑轮组还包括由钻进液压缸8驱动的下降动滑轮4和上升动滑轮6，所述下降驱动拉索24绕过下降动滑轮4且由钻进液压缸8驱动下降动滑轮4带动下降驱动拉索24拉动导向尾架下降，即下降驱动拉索24绕过下降动滑轮4以及下降定滑轮27实现上述目的，具有更好的空间适应性；所述上升驱动拉索17绕过上升动滑轮6且由钻进液压缸8驱动上升动滑轮6带动上升驱动拉索17拉动导向尾架20上升，即上升驱动拉索17绕过上升动滑轮6以及上升定滑轮13实现上述目的，具有更好的空间适应性；钻进液压缸8可以为一个并同时驱动下降动滑轮4和上升动滑轮6，也可以为两个分别驱动；通常下降动滑轮4和上升动滑轮6设置于钻进液压缸8的活塞杆，采用动滑轮进行驱动的结构，利用动滑轮的运动特性，可使液压缸的驱动行程成倍增加至钻头组件，从而增加钻进行程，减少钻进移动次数，从而进一步提高钻进施工效率。

本实施中，所述液压驱动系统还包括由液压泵34在控制组件的控制下驱动的辅助提升驱动系统和回转提升驱动系统；

所述辅助提升驱动系统包括辅助提升液压缸9和辅助提升滑轮组，辅助提升滑轮组包括辅助提升定滑轮10和辅助提升动滑轮5，一辅助提升驱动拉索19绕过辅助提升定滑轮10和辅助提升动滑轮5，所述辅助提升驱动拉索19设有辅助提升起吊端部，比如设有吊钩；所述辅助提升液压缸驱动辅助提升动滑轮5带动辅助提升驱动拉索拉动辅助提升起吊端部上升；当然，辅助提升液压缸9由液压泵34通过控制组件控制。

所述回转提升驱动系统包括回转提升液压缸31、回转提升支座32和回转提升滑轮组，回转提升滑轮组包括回转提升定滑轮13和回转提升动滑轮18，一回转提升驱动拉索16绕过回转提升定滑轮13和回转提升动滑轮18，所述回转提升驱动拉索16设有回转提升起吊端部，比如设有吊钩；所述回转提升液压缸31驱动回转提升动滑轮18带动辅助提升驱动拉索16拉动辅助提升起吊端部上升，所述回转提升液压缸31安装于回转提升支座32，回转提升支座32以可在水平面摆动的方式铰接安装于立柱36，当然，需要设置必要的铰接座，在此不再赘述。

上述辅助提升驱动系统和回转提升驱动系统的动滑轮通常设置于各自的驱动液压缸的活塞杆上，且定滑轮的设置应能够适应辅助提升驱动拉索和回转提升驱动拉索的吊装位置。

设置辅助提升驱动系统和回转提升驱动系统，按钻孔除渣土下钢筋笼、灌混凝土等施工工序，代替了现有的卷扬机，且克服了无法回转等问题，提升了吊装能力，扩大了吊装范围，可实现钻杆组合的快装和快卸，提高工作效率；在钻机工作过程中，钻杆组合经提升，离开动力头后，辅助提升驱动系统方便接长钻杆对接等功能，从而进一步提高了生产效率、减小了劳动用工、降低劳动强度；且辅助提升驱动系统和回转提升驱动系统采用液压驱动，与卷扬机比较，传动链缩短，安全可靠性增强，方便维护保养；回转提升驱动系统可在水平面上旋转摆动，因而可快速移出和移进吊装物，提高工作效率。

本实施例中，所述钻进液压缸8固定设置于一提升装置支架15，所述提升装置支架15固定设置于立柱36顶端，所述上升定滑轮12设置于提升装置支架，如图所示，为了适应上升驱动拉索17的走向，还可设置另一上升定滑轮12a；所述上升驱动拉索17一端用于驱动导向尾架20上升，另一端依次绕过上升定滑轮12（也可包括如图所示的上升定滑轮12a）和上升动滑轮6后静止安装固定；静止安装固定指的是绝对固定，即如图所示，上升驱动拉索17的另一端部固定安装于钻进液压缸的缸体，以保证在上升动滑轮的驱动下可带动导向尾架20上升，此时钻进液压缸8的活塞杆向下延伸；

所述下降定滑轮27靠近于底座1设置，如图所示，为了适应下降驱动拉索24的走向，还可设置另一下降定滑轮27a；所述下降驱动拉索24一端固定连接于导向尾架20，另一端依次绕过下降定滑轮27（也可包括如图所示的下降定滑轮27a）和下降动滑轮4后静止安装固定；静止安装固定指的是绝对固定，即如图所示，下降驱动拉索的另一端部固定安装于立柱，该缸体固定于提升装置支架，其活塞杆向下，当活塞杆向上运动时带动下降动滑轮上升以保证在下降动滑轮的驱动下可带动导向尾架下降；当然，下降动滑轮4和上升动滑轮6的运动应该同步，否则会对导向尾架20造成运动干扰。

所述辅助提升液压缸固定设置于一辅助提升装置支架11，所述辅助提升装置支架11固定设置于立柱36顶端并与提升装置支架15并列，所述辅助提升定滑轮10设置于辅助提升装置支架11，如图所示，为了适应辅助提升驱动拉索19的走向，还可设置另一辅助提升定滑轮10a；所述辅助提升驱动拉索19一端为辅助提升起吊端部，另一端依次绕过辅助提升定滑轮10（也可包括如图所示的辅助提升定滑轮10a）和辅助提升动滑轮后静止安装固定；如图所示，辅助提升驱动拉索19的另一端固定于辅助提升液压缸9的缸体，其活塞杆向下，辅助提升动滑轮5设置于活塞杆。

所述回转提升液压缸31固定设置于一回转提升装置支架14，所述回转提升装置支架14固定设置于回转提升支座32，所述回转提升定滑轮13设置于回转提升装置支架14，如图所示，为了适应回转提升驱动拉索16的走向，还可设置另一回转提升定滑轮16a；所述回转提升驱动拉索16一端为回转提升起吊端部，另一端依次绕过回转提升定滑轮13（也可包括如图所示的回转提升定滑轮13a）和回转提升动滑轮18后静止安装固定；如图所示，回转提升驱动拉索的另一端固定于回转提升液压缸的缸体，其活塞杆向下，回转提升动滑轮18设置于活塞杆。

利用立柱36设置提升装置支架15、辅助提升装置支架11和回转提升装置支架14，克服了现有技术中三角支架所存在的一切问题，使得整体设备轻便可移动，提高工作效率。

本实施例中，所述底座1上设有固定支座37，所述立柱36以可在竖直平面摆动的方式铰接于固定支座37的上端；所述液压驱动系统还包括由液压泵34在控制组件的控制下驱动的立柱支撑液压缸3，所述立柱支撑液压缸3用于支撑立柱36竖直或者驱动立柱36绕其铰接轴线摆动并水平收起，当然，可根据地势的不同情况，通过立柱支撑液压缸3调整立柱的垂直程度；在对工程钻机进行转移或者移动时，可将立柱36折叠至底座上，也就是工程钻机的机体上，使用较为方便；所述动力头26固定安装于固定支座37，本实施例动力头26和液压马达25集成于一体且安装于固定支座37；结构简单紧凑，传动效率高；动力头26与液压马达之间的传动可采用小型变速器等结构，在此不再赘述；如图所示，可在固定支座37底部开有通孔以使下降驱动拉索24通过，并设置相应的下降定滑轮27、27a；动力头26和液压马达25集成于一体且安装于固定支座37的结构使得在钻进过程中动力头26轴向固定，不需随钻头组件的轴向运动而运动，保持稳定的传动，使得钻进过程较为稳定，延长传动部件的使用寿命。

本实施例中，所述底座1设有支腿液压缸29、纵向行走装置2和横向行走装置30；所述支腿液压缸29为四个分列于底座的四角且由液压泵通过控制组件控制,即支腿液压缸29共计为四个，位于纵向行走装置2前后各两个，形成稳定支撑；工程钻机行可以纵横向移动、移动量大、操作方便灵活、易于调正孔位作业范围广；底盘接触面积大、可适应较复杂地面；行走机构与底座锁紧，增加钻机在施工中的稳定性。

本实施例中，所述钻杆组合由上到下依次包括传动连接的一级主钻杆23a、中间级主钻杆23j和末级主钻杆23b，所述一级主钻杆23a、中间级主钻杆23j和末级主钻杆23b之间依次套管式可伸缩传动连接，所述一级主钻杆23a用于与动力头26传动配合，且一级主钻杆23a通过一旋转接头39与导向尾架20以在圆周方向转动轴向固定的方式配合；如图所示，一级主钻杆23a和中间级主钻杆23j之间通过花键传动配合，并且利用钻杆销23g插拔式轴向定位连接，以增大主钻杆的行程；多级主钻杆结构可根据钻孔深度逐级伸出，只需钻杆销连接即可。

本实施例中，所述钻杆组合23还包括接长钻杆23c，所述接长钻杆23c之间以及接长钻杆23c与钻头28和末级主钻杆23b之间均通过钻杆法兰副（如图所示的法兰副23k和法兰副23h）可拆卸式连接，所述钻杆法兰副的直径小于动力头26与一级主钻杆23a驱动配合的孔的最小直径，在加长钻杆时，可将钻杆提升出动力头，避免法兰的干扰无法提升而加大工作量；所述钻进液压缸8为一个，下降动滑轮4和上升动滑轮6形成双联动滑轮安装于钻进液压缸8的活塞杆上；采用同一个钻进液压缸8的结构并且利用双联动滑轮结构，能够避免导向尾架20的上升或者下降发生干扰，保证同步性；末级钻杆上用于形成钻杆法兰副的法兰与末级钻杆之间可拆卸式连接，如图所示，通过法兰拔销23i径向插入连接。主钻杆均能与接长钻杆相对接，能进一步满足深孔的要求。主钻杆与主钻杆之间连接采用钻杆销，钻杆销和钻杆销孔制造简单，主钻杆由于采用伸缩结构使得行程大，加上接长钻杆长度被大幅度增长，因此能减小换杆次数；多级钻杆更为方便、快捷，从而提高生产效率、降低劳动强度、减小人工量。

本实用新型需要接长钻杆时，提升钻头组件，并拆卸相应的原首级接长钻杆与末级主钻杆，将末级主钻杆提升出动力头，利用辅助提升驱动系统和回转提升驱动系统将新首级接长钻杆（自带法兰）通过动力头传动孔放入并与原首级接长钻杆通过钻杆法兰副连接，下降主钻杆，并将末级主钻杆与新首级接长钻杆连接。

如图所示，钻头28设有过渡接头23d，所述过渡接头23d通过末级钻杆法兰副23k与末级接长钻杆23c传动连接，过渡接头23d轴向插入钻头28的颈部并与其在圆周方向传动轴向限位的方式连接；过渡接头23d外套有减震弹簧23e，所述过渡接头23d具有轴向自由度的方式轴向限位，所述减震弹簧23e两端分别抵紧末级钻杆法兰副和钻头的颈部之间；如图所示，过渡接头23d轴向插入钻头28的颈部通过径向拔销23f连接，具有较好的减震效果，当然，接头23d具有一定的轴向自由度用于压缩减震弹簧，以避免较长的钻杆组合造成震动较大的问题。

本实施例中，所述旋转接头39用于与导向尾架20配合的非转动部位设有用于连接上升驱动拉索17并驱动导向尾架上升的吊环40；所述一级主钻杆23a、中间级主钻杆23j、末级主钻杆和接长钻杆均为互相连通的空心结构，该空心结构与吊环40上设有的进水管38相连通，用于输入用于冷却钻头的冷却水；所述动力系统为电机33，所述电机33、液压泵34和液压马达25均为一一对应驱动配合的两个，并且以并联的方式设置，根据地层变化大的特点，从而有效节约能源，电液系统采用双电机，双液压泵及双液压马达，按钻机施工情况，确定电机、泵及马达单双使用情况。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种工程钻机钻进总成，其特征在于：包括钻头组件、动力头和导向尾架，所述钻头组件包括钻头和钻杆组合，钻杆组合尾端以可周向转动的方式单自由度设置于导向尾架，所述导向尾架以可沿工程钻机的立柱纵向单自由度往复滑动的方式设置于立柱，所述动力头与钻杆组合在圆周方向传动且轴向可滑动配合并用于驱动钻杆组合带动钻头转动实现钻进；所述导向尾架设有驱动其上下运动的升降驱动装置。

2.根据权利要求1所述的工程钻机钻进总成，其特征在于：工程钻机设有用于支撑立柱的固定支座，所述动力头固定安装于固定支座。

3.根据权利要求2所述的工程钻机钻进总成，其特征在于：所述钻杆组合由上到下依次包括传动连接的一级主钻杆、中间级主钻杆和末级主钻杆，所述一级主钻杆、中间级主钻杆和末级主钻杆之间依次套管式可伸缩传动连接，所述一级主钻杆用于与动力头传动配合，且一级主钻杆通过一旋转接头与导向尾架以在圆周方向转动轴向固定的方式配合。

4.根据权利要求3所述的工程钻机钻进总成，其特征在于：所述钻杆组合还包括各级接长钻杆，各级接长钻杆之间、首级接长钻杆与末级主钻杆之间以及末级接长钻杆与钻头之间均通过对应的各级钻杆法兰副可拆卸式连接，所述钻杆法兰副的直径小于动力头与一级主钻杆驱动配合的孔的最小直径。

5.根据权利要求4所述的工程钻机钻进总成，其特征在于：所述旋转接头用于与导向尾架配合的非转动部位设有用于连接上升驱动拉索并驱动导向尾架上升的吊环；所述一级主钻杆、中间级主钻杆、末级主钻杆和接长钻杆均为互相连通的空心结构，该空心结构与吊环上设有的进水管相连通。

6.根据权利要求4或5所述的工程钻机钻进总成，其特征在于：钻头设有过渡接头，所述过渡接头通过末级钻杆法兰副与末级接长钻杆传动连接，过渡接头轴向插入钻头的颈部并与其在圆周方向传动轴向限位的方式连接。

7.根据权利要求6所述的工程钻机钻进总成，其特征在于：过渡接头外套有减震弹簧，所述过渡接头具有轴向自由度的方式轴向限位，所述减震弹簧两端分别抵紧末级钻杆法兰副和钻头的颈部之间。

Images