CN203531763U - 钻杆及旋挖钻机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种钻杆及旋挖钻机。根据本实用新型的钻杆，包括多层节管，相邻的两层节管的端部套设并通过键传动，位于外层的节管的内周面上均匀设置有至少四个内键槽，位于内层的节管的外周面上设置有与相邻外层的节管的至少四个内键槽分别配合的至少四个外键条。相比现有技术中“三键三传动”的方式传递扭矩，本实用新型通过增加内键槽和相应的外键条，增加了节管传递扭矩的内键槽和外键条的传递接触面积，相比于现有技术，在钻杆传递相同扭矩的情况下，本实用新型可以降低每个内键槽和外键条的剪切力大小，降低磨损。
Description
技术领域
本实用新型涉及旋挖钻机领域，具体而言，涉及一种钻杆及旋挖钻机。
背景技术
基础施工旋挖钻机用钻杆是由多节直径不同的钢管套装而成的钢结构件，钢管内外壁设置有传扭作用的键条，使得钻杆具有伸缩、传扭和传压功能。以四节摩阻式钻杆作为描述举例，实际设计制作可根据需要设计为由更多节管组成的机锁式钻杆或摩阻式钻杆，如图1和图2所示，钻杆包括第一节管2、第二节管5、第三节管8、第四节管11共四个节管。第一节管2的外周面上设置有第一节管外键1，内周面上设置有第一节管内键3；第二节管5的外周面上设置有第二节管外键4，内周面上设置有第二节管内键6；第三节管7的外周面上设置有第三节管外键8，内周面上设置有第三节管内键9；第四节管11的外周面上设置有第四节管外键10。
具体地，如图3所示，基础施工旋挖钻机工作时，利用动力头驱动套的内键将扭矩和加压力传递给钻杆的第一节管外键1，第一节管2再依次将扭矩和加压力传递到钻杆的第N节管，即芯节管或末节管（第四节管11）。钻杆的第N节管的末端与旋挖钻机的钻具相联接，扭矩和加压力使得钻具旋转掘进土层取土，取土完毕后通过主机卷扬将钻具提出孔外卸土，取土、卸土反复循环完成钻孔作业。
如图3所示，钻杆各节管间是通过各管体上设置的内外键来实现扭矩和加压力传递的。目前市场上旋挖钻机用钻杆管体的布键结构普遍采用“三键三传动”实现钻杆传扭传压。由于钻杆在使用的过程中，钻杆下节管的外键与上节管的内键间的相互摩擦、挤压、冲击等作用，外键和内键的接触面会出现不同程度的磨损或键条断裂等失效现象。
在图3中，标号A处为外键与内键正常配合的示意图，标号B处为外键和内键的接触面出现磨损后的示意图。具体地，结合图4所示，图4是外键和内键的工作面磨损呈楔形面传扭受力状况示意图。在磨损后，传递相同扭矩的等效切向工作力F被分解成F1和F2两个分力。形成的F1、F2这两个分力对钻杆是非常有害的，它们及其反作用力直接挤压管体。在出现这两个分力状态下如果钻杆仍然继续钻掘作业，就有可能引起钻杆的管体变形、卡杆、带杆、砸杆及炸管等钻杆事故。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种结构更可靠的钻杆及旋挖钻机。
本实用新型提供了一种钻杆，包括多层节管，相邻的两层节管的端部套设并通过键传动，位于外层的节管的内周面上均匀设置有至少四个内键槽，位于内层的节管的外周面上设置有与相邻外层的节管的至少四个内键槽分别配合的至少四个外键条。
进一步地，内键槽和外键条分别为六个。
进一步地，节管的内周面上设置有多个内键板，两个相邻的内键板之间形成一个内键槽。
进一步地，节管包括管体和连接在管体端部的驱动套，内键槽与驱动套一体成型。
进一步地，位于最外层的节管的一端的外周面上设置有三个工作槽，三个工作槽分别与动力头的三个内键相配合。
进一步地，位于最外层的节管的外周面上设置有六个外键，其中，两个相邻的外键之间形成一个工作槽。
本实用新型还提供了一种旋挖钻机，包括动力头，动力头上设置有前述的钻杆。
根据本实用新型的钻杆及旋挖钻机，相比现有技术中“三键三传动”的方式传递扭矩，本实用新型通过增加内键槽和相应的外键条，增加了节管传递扭矩的内键槽和外键条的传递接触面积，相比于现有技术，在钻杆传递相同扭矩的情况下，本实用新型可以降低每个内键槽和外键条的剪切力大小，降低磨损。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中的钻杆的主视结构示意图；
图2是现有技术中的钻杆的俯视结构示意图；
图3是现有技术中的钻杆的部分键槽和键条磨损后的结构示意图；
图4是现有技术中的钻杆的键槽和键条磨损后的受力示意图；
图5是根据本实用新型的钻杆的主视结构示意图；
图6是根据本实用新型的第一实施例的钻杆的俯视结构示意图；
图7是根据本实用新型的第二实施例的钻杆的俯视结构示意图；以及
图8是根据本实用新型的第三实施例的钻杆的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图5和6所示，根据本实用新型的钻杆，包括多层节管20，相邻的两层节管20的端部套设并通过键传动，位于外层的节管20的内周面上均匀设置有至少四个内键槽21，位于内层的节管20的外周面上设置有与相邻外层的节管20的至少四个内键槽21分别配合的至少四个外键条22。相比现有技术中“三键三传动”的方式传递扭矩，本实用新型的钻杆通过增加内键槽21和相应的外键条22，增加了节管20传递扭矩的内键槽21和外键条22的传递接触面积，相比于现有技术，在钻杆传递相同扭矩的情况下，本实用新型可以降低每个内键槽21和外键条22的剪切力大小，降低磨损。
具体地，在本实用新型地第一实施例中，如图6所示，节管20还包括内键板23，多个内键板23固定设置在节管20的内周面上，从而在两个相邻的内键板23之间形成一个内键槽21，也就是说，内键槽21为通过在节管20的内周面上增加内键板23的方式形成的，因而可以通过增加内键板23两侧的硬度、耐磨性来提高内键槽21两侧的结构强度，也可以在内键板23的两侧增加耐磨条来提高内键槽21两侧的结构强度，从而从整体上提高节管20可靠性。在该实施例中，在节管20的内周面上除了内键槽21的部位均布置有内键板23，即任意相邻的两个内键板23之间均形成内键槽21。
如图7所示，在本实用新型的第二实施例中，与第一实施例不同的是，当节管20的直径足够大时，在整个内周面上均设置内键板23时，每块内键板23均较大，而将内键板23与节管20的内周面焊接时只能在内键板23的边缘焊接，导致整体的焊接强度降低，故在本实施例中，通过将较大的内键板23分解为两块，两块较小的内键板23单独焊接，从而提高焊接强度，保证焊接可靠性。
如图8所示，在本实用新型地第三实施例中，由于内键槽21设置在每层节管的管体的下端（见图5），在本实施例中，通过设置单独的驱动套24，即在驱动套24内部一体加工成型内键槽21后，再将驱动套焊接在管体的下端部即可，由于内键槽21一体加工成型在驱动套24的内侧面上，相比焊接内键板23，能够在一定程度上提高结构强度。
优选地，在上述的各个实施例中，内键槽21和外键条22分别为六个，相比现有技术，在钻机扭矩既定不变的情况下，每个内键槽21和外键条22受力减小一半，从而降低磨损，提高可靠性和寿命，同时外键条22的材料在设计时的可选用范围就得到了扩大。六个内键槽21和外键条22均匀分布，在钻杆在受冲击时，降低了单根键条的冲击力同时提高了各键条受冲击均匀程度，使设计结构更为紧凑合理。
更优选地，位于最外层的节管20的外周面上设置有三个工作槽25，三个工作槽25分别与动力头的三个内键相配合，即本实用新型的内钻杆兼容现有技术中动力头，与现有动力头中的三个内键的驱动形式匹配。具体地，三个工作槽25可以通过在位于最外层的节管20的外周面上设置有三个外键26来形成，即任意两个相邻的两个外键26之间形成一个工作槽25。另外，由于位于最外层的节管20的直径一般都较大，导致外键26在周向方向上也较大，也可以将相邻两个工作槽25之间的一个外键26分割成两个，两个外键26分别焊接，从而提高焊接强度。三个工作槽25与动力头的内键配合，从而驱动钻杆，旋挖钻机动力头工作时将扭矩从钻杆位于最外层的节管20通过各个节管20的内外键依次传递到最内层节管20，从而驱动末端的钻具30转动，实现钻具旋转钻掘作业。
本实用新型还提供了一种旋挖钻机，包括动力头，动力头上设置有前述的钻杆，通过增加参与传扭工作的内外键数目，从而提高增加受力面积，降低单根键条或键板所受的剪切力，从而提高可靠性和使用寿命。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
根据本实用新型的钻杆及旋挖钻机，相比现有技术中“三键三传动”的方式传递扭矩，本实用新型通过增加内键槽和相应的外键条，增加了节管传递扭矩的内键槽和外键条的传递接触面积，相比于现有技术，在钻杆传递相同扭矩的情况下，本实用新型可以降低每个内键槽和外键条的剪切力大小，降低磨损。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种钻杆，包括多层节管（20），相邻的两层节管（20）的端部套设并通过键传动，其特征在于，
位于外层的所述节管（20）的内周面上均匀设置有至少四个内键槽（21），位于内层的所述节管（20）的外周面上设置有与相邻外层的所述节管（20）的至少四个内键槽（21）分别配合的至少四个外键条（22）。
2.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，
所述内键槽（21）和所述外键条（22）分别为六个。
3.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，
所述节管（20）的内周面上设置有多个内键板（23），两个相邻的所述内键板（23）之间形成一个所述内键槽（21）。
4.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，
所述节管（20）包括管体和连接在所述管体端部的驱动套（24），所述内键槽（21）与所述驱动套（24）一体成型。
5.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，
位于最外层的所述节管（20）的一端的外周面上设置有三个工作槽（25），三个所述工作槽（25）分别与动力头的三个内键相配合。
6.根据权利要求5所述的钻杆，其特征在于，
位于最外层的所述节管（20）的外周面上设置有三个外键（26），其中，两个相邻的外键（26）之间形成一个所述工作槽（25）。
7.一种旋挖钻机，包括动力头，其特征在于，所述动力头上设置有权利要求1至6中任一项所述的钻杆。
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