CN209099965U - 履带式小进尺多角度旋转水平钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及履带式小进尺多角度旋转水平钻机，利用在机架内的四周安装的轻质弹簧和矩形板，在机架发生倾斜时，支撑台会将配重球升起，配重球随机架倾斜，然后将压缩相应端的弹簧，使其触发压电传感器，压电传感器经主控单元通过控制器控制支撑油缸竖直进给，从而补偿倾斜量，使机架保持水平，支撑台设置为可升降式，在行进中，利用端面凸轮将支撑台移动至下方，使配重球被限制在连通槽内，不能随机架的倾斜而发生移动，同时加入升降装置，确保本装置完成竖向方向上的水平打孔作业，本实用新型结构简单，设计合理，易于操作，实际工程应用效果好，能有效地降低人工成本，满足多种工况条件下小进尺快速成孔施工，提高工作效率，确保成孔质量。

Description

履带式小进尺多角度旋转水平钻机

技术领域

本实用新型属于水利工程、岩土工程技术领域，尤其是涉及履带式小进尺多角度旋转水平钻机。

背景技术

水利工程混凝土渠道或岩土工程挡土墙修筑后，受内侧地下水作用，渠道或墙体在渗透压力作用下会造成一定程度的渗透破坏，从而为避免渗透破坏需在渠道或墙体上开凿相应的水平向渗流孔，达到降低渗透压力从而减少或避免渗透破坏作用。然而传统的施工方式多以人工手持钻进行施工，人工水平钻施工不便操作，有时因位置较低施工更加不便，而且使工人容易产生疲惫，从而成孔质量难以保证。因此需要研发水平钻机开展钻孔施工。

现有的手工钻钻进效率较低，施工过程中的水平角度不易保证，且在钻进作业过程中手持的不稳定性，尤其是墙面不是铅直面时，入钻时易产生摆动，经常会造成卡钻现象，而且工人的劳动强度较大，成本相应较高。

现有的钻机设置，垂直钻设备较多，钻深也较大，体积也较大，尤其针对小型工程小进尺水平孔的钻机较少，从而使目前钻机设备在长距离小型工程水平成孔方面效率较低，同时要考虑到挡墙或者边坡的施工位置往往地形复杂，道路崎岖，想要进行水平方向对挡墙进行水平钻孔难度较大，由于施工路况不平整，导致履带式的钻机在工作位置出现倾斜的情况，影响钻机水平成孔效率及施工质量，同时，现有技术中的履带式钻机，往往不易实现机身垂直方向改变后及时对进尺角度的调节，因此，我们亟待一种履带式多角度旋转水平钻机用以解决以上问题。

实用新型内容

针对以上问题，为了解决现有技术中存在的问题，我们提供了一种履带式多角度旋转水平钻机，解决了现有技术中长距离小型工程水平成孔方面效率较低，面对路况差时，水平成孔受影响，且当机身垂直方向改变后进尺角度不易调节的问题。

本实用新型采取的方案为：履带式小进尺多角度旋转水平钻机，包括履带式行走装置、机架、控制室、液压控制装置、冷却装置、动力装置、钻机和钻杆，其特征在于，所述机架下部安装有旋转支撑轴承，所述机架经旋转支撑轴承和其下方的履带行走装置相连，所述机架上依次布置有控制室、液压控制装置、冷却装置以及动力装置，所述机架的上方水平设置有一升降平台，所述升降平台与机架之间连接有升降装置，满足升降平台可沿竖直方向位移，所述升降平台的上端安装钻机旋转支撑轴承，所述钻机旋转支撑轴承上部是带有轨道的轨道平台，所述轨道平台上端横向滑动连接有钻机，所述钻机的输出端连接钻杆，所述钻机连接有置于轨道平台上方的液压牵引装置；

所述机架下端的四周连接有可与地面接触的伸缩式支撑油缸，每个所述支承油缸均连接控制器，满足控制器控制支撑油缸在竖直方向的升降，四组控制器连接一主控单元；所述机架内设置有水平检测装置，所述水平检测装置连接主控单元，且经主控单元分别控制四组支撑油缸控制器实现机架水平位置的平衡调节。

优选的，所述水平检测装置包括机架内沿其水平中心的圆周径向方向上均布开设的四组凹槽，四组凹槽在机架的水平中心处连通，四个所述凹槽在中心连通处竖向开设有一连通槽，所述连通槽的下端开设有一横向设置且置于机架内的矩形槽，所述连通槽内竖向滑动连接一支撑台，所述支撑台的下端纵向间隔设置且沿横向延伸的两组端面凸轮，两组端面凸轮横向滑动连接在矩形槽的内壁上，满足两组端面齿轮可同时驱动支撑台在连通槽内沿竖直方向进行移动且不脱离；

两组端面齿轮相对的端面上连接有齿条，两组齿条之间啮合有一竖向转动连接在矩形槽内底面上的齿轮，所述齿轮的上端同轴套设有第一皮带轮，还包括连接在矩形槽内底面上的第一电机，所述第一电机的输出轴上同轴套设第二皮带轮，所述第一皮带轮和第二皮带轮之间套设有第一皮带，所述第一电机连接主控单元，且经主控单元控制第一电机输出轴的转向和运转状态；

每组所述凹槽内沿其长度方向上放置有一弹簧，所述弹簧的两端均连接有矩形板，每个所述凹槽远离中心端的内侧壁上安装有压电传感器，所述弹簧一侧的矩形板与相应凹槽内的压电传感器接触配合，其中四组弹簧另一侧的矩形板构成一矩形区域，所述矩形区域内设置有放置在支撑台上端的配重球，所述压电传感器连接主控单元，且通过主控单元控制相应侧支撑油缸的控制器。

优选的，所述升降装置包括转动连接在机架上端的主轴，所述主轴外的圆周方向上均布有三组转动连接在机架上端的套筒，所述套筒内螺纹配合一伸缩杆，所述伸缩杆的上端与升降平台的下端面相连接，所述主轴同轴连接有一太阳轮，所述套筒上同轴连接有与太阳轮啮合的行星轮，所述主轴上同轴套设有第三皮带轮，还包括连接在机架上端的第二电机，所述第二电机的输出轴同轴套设有第四皮带轮，所述第三皮带轮和第四皮带轮之间套设有第二皮带。

优选的，所述弹簧和矩形板均采用轻质材料制成。

优选的，钻机可在轨道平台上受液压牵引装置作用下进行工作。

优选的，旋转支撑轴承与钻机旋转支撑轴承可多角度旋转。

优选的，相邻两组凹槽的连接处竖向设置有圆角。

本实用新型的优点：本实用新型利用在机架内的四周安装的轻质弹簧和矩形板，在机架发生倾斜时，支撑台会将配重球升起，配重球随机架倾斜，然后将压缩相应端的弹簧，使其触发压电传感器，使得压电传感器经主控单元通过控制器控制支撑油缸竖直进给，从而补偿倾斜量，使机架保持水平，支撑台设置为可升降式的，在正常行进中，利用端面凸轮将支撑台移动至下方，使配重球被限制在连通槽内，不能随机架的倾斜而发生移动，同时，在本装置中加入了升降装置，确保在机架不动的情况下完成竖向方向上的水平打孔作业，本实用新型结构简单，设计合理，易于操作，实际工程应用效果好，能有效地降低人工成本，满足多种工况条件下小进尺快速成孔施工，提高工作效率，确保成孔质量。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的右视图。

图4为本实用新型的主视图的剖面视图。

图5为本实用新型中水平检测装置的部分结构示意图视角一。

图6为本实用新型中水平检测装置的部分结构示意图视角二。

图7为本实用新型中机架去掉上层部分与水平检测装置连接的立体结构示意图。

图8为图4中A部的放大图。

图9为本实用新型中端面凸轮的立体结构图。

附图标记：1、行走装置；2 、机架；3、控制器；4、液压控制装置；5、冷却装置；6、动力装置；7、钻机； 8、钻杆；9、旋转支撑平台；10、升降平台；11、钻机旋转支撑轴承；12、轨道平台；13、液压牵引装置；14、支撑油缸；15、凹槽；16、连通槽；17、矩形槽； 18、支撑台；19、端面凸轮；20、齿条；21、齿轮；22、第一皮带轮；23、第一电机；24、第二皮带轮；25、第一皮带；26、弹簧；27、矩形板；28、压电传感器；29、配重球；30、主轴；31、套筒；32、伸缩杆；33、太阳轮；34、行星轮；35、第三皮带轮；36、第二电机；37、第四皮带轮；38、第二皮带。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例一，结合附图1-9，履带式小进尺多角度旋转水平钻机7，包括履带式行走装置1、机架2、控制室3、液压控制装置4、冷却装置5、动力装置6、钻机7和钻杆8，其特征在于，所述机架2下部安装有旋转支撑轴承9，旋转支撑轴承9能够360度自由旋转，所述机架2经旋转支撑轴承9和其下方的履带行走装置1相连，履带式的行走装置1提高钻机7与地面的附着面积，适应多种地形开展工作，所述机架2上依次布置有控制室3、液压控制装置4、冷却装置5以及动力装置6，控制室3对钻机7的各个装置进行总体控制，相当于人体的大脑中枢，液压控制装置4对液压动力进行控制，冷却装置5不仅冷却发动机，而且还对钻机7过程中钻杆8进行喷使冷却液，从而减少钻杆8的磨损，所述机架2的上方水平设置有一升降平台10，所述升降平台10与机架2之间连接有升降装置，满足升降平台10可沿竖直方向位移，通过调节升降装置从而实现对处于同于竖直方向上的孔进行水平钻孔，不用调节钻机7本身，调节升级平台的位置即可实现同一竖直方向上的水平钻孔作业，提高钻孔效率；所述升降平台10的上端安装钻机旋转支撑轴承11，所述钻机旋转支撑轴承11上部是带有轨道的轨道平台12，所述轨道平台12上端横向滑动连接有钻机7，所述钻机7的输出端连接钻杆8，所述钻机7连接有置于轨道平台12上方的液压牵引装置13，通过调整钻机7底座的旋转支撑轴承9，可开展不同位置处水平钻孔施工，钻机7受液压牵引装置13在轨道上进行滑行钻进，减少了振动同时也保证了水平成孔质量；

所述机架2下端的四周连接有可与地面接触的伸缩式支撑油缸14，机架2下表面两端的伸缩式支撑油缸14可固定钻机7，使其工作时更稳定，每个所述支撑油缸14均连接控制器，满足控制器控制支撑油缸14在竖直方向的升降，四组控制器连接一主控单元，主控单元可以同时控制四组控制器从而对四个支撑油缸14同时实现竖直方向上的调节，也可以分别控制单个的控制器实现相应的支撑油缸14的竖直调节，此处涉及主控单元的电控系统，对于本领域技术人员来说，比较容易实现，这里不再进行赘述；所述机架2内设置有水平检测装置，所述水平检测装置连接主控单元，且经主控单元分别控制四组支撑油缸14控制器实现机架2水平位置的平衡调节，此处的水平监测装置在内启动以后，可以根据本装置所处的地形进行有效调节，在随行走装置1到达施工地点后，主控单元会同时驱动控制器实现支撑油缸14进行工作，对本装置进行固定，如果地形不平，或者倾斜，此时，通过水平检测装置即可检测到相应端较低，从而通过主控单元驱动相应端的支撑油缸14竖向进给，从而使本装置始终处于水平状态，确保其上的钻机7在工作时始终是沿水平进行钻孔作业，确保钻孔精度的同时，提高了钻孔质量。

实施例二，在实施例一的基础上，结合附图1-9，所述水平检测装置包括机架2内沿其水平中心的圆周径向方向上均布开设的四组凹槽15，四组凹槽15在机架2的水平中心处连通，四组凹槽15呈放射状，四个所述凹槽15在中心连通处竖向开设有一连通槽16，所述连通槽16的下端开设有一横向设置且置于机架2内的矩形槽17，凹槽15、矩形槽17和连通槽16三者连通，所述连通槽16内竖向滑动连接一支撑台18，连通槽16的侧壁上开设有滑道，支撑台18的四周侧壁上开设有与滑道配合的滑块，两者相互配合，使得支撑台18只能沿连通槽16沿其竖向进行移动，所述支撑台18的下端纵向间隔设置且沿横向延伸的两组端面凸轮19，两组端面凸轮19横向滑动连接在矩形槽17的内壁上，满足两组端面凸轮19可同时驱动支撑台18在连通槽16内沿竖直方向进行移动且不脱离，端面凸轮19只能沿矩形槽17横向进行移动，即在端面凸轮19的侧壁上连接一L形或者T形滑块，同时在矩形滑槽的侧壁上开设有与之相匹配的L形或者T形滑道，两者配合，即可实现端面凸轮19沿其横向进行移动，端面凸轮19的横向移动可以使得支撑台18在竖直方向进行移动，特别注意的是，支撑台18在连通槽16内的竖向移动要保证不能发生脱离，且支撑台18向上移动到极限位置时，正好支撑台18的上端面与凹槽15的下底面处于同于水平面上；

两组端面齿轮21相对的端面上连接有齿条20，两组齿条20之间啮合有一竖向转动连接在矩形槽17内底面上的齿轮21，所述齿轮21的上端同轴套设有第一皮带轮22，还包括连接在矩形槽17内底面上的第一电机23，所述第一电机23的输出轴上同轴套设第二皮带轮24，所述第一皮带轮22和第二皮带轮24之间套设有第一皮带25，所述第一电机23连接主控单元，且经主控单元控制第一电机23输出轴的转向和运转状态，此处的第一电机23为正反转电机，且带有自锁功能的正反转电机，第一电机23的转动会通过第一皮带25、齿轮21、和齿条20带动端面凸轮19进行横向移动，从而使支撑台18竖向移动，此处的端面凸轮19在推动支撑台18到达上端的极限位置时，端面凸轮19上开设由于可支撑支撑台18的小平台，可以使支撑台18可靠支撑，第一电机23受主控单元的控制，在第一电机23开启后，使得端面凸轮19移动到上部极限位置时，第一电机23受主控单元控制停止转动，不需要时，主控单元控制第一电机23反转，待端面凸轮19移动到下部极限位置时，受主控单元控制而停止转动；

每组所述凹槽15内沿其长度方向上放置有一弹簧26，所述弹簧26的两端均连接有矩形板27，每个所述凹槽15远离中心端的内侧壁上安装有压电传感器28，所述弹簧26一侧的矩形板27与相应凹槽15内的压电传感器28接触配合，其中四组弹簧26另一侧的矩形板27构成一矩形区域，所述矩形区域内设置有放置在支撑台18上端的配重球29，支撑台18的上端有一放置配重球29的浅凹坑，确保在发生微小倾斜时，配重球29不会移动，所述压电传感器28连接主控单元，且通过主控单元控制相应侧支撑油缸14的控制器，在需要水平检测装置进行工作时，将配重球29沿支撑台18移动至上述的矩形区域内，由于支撑台18与凹槽15同一平面，所以，在任一方向发生倾斜时，配重球29由于重力使相应侧的弹簧26进行压缩，此时，此处的压电传感器28受到触发，通过主控单元控制相应侧的支撑油缸14控制器对支撑油缸14实现竖直方向上的移动，从而倾斜侧向上支撑，实现整体在水平方向的水平位置，确保水平钻机7稳定水平进给，且在工作中无论哪一侧发生倾斜，都会通过本装置进行调节。

实施例三，在实施例一的基础上，结合附图1-9，所述升降装置包括转动连接在机架2上端的主轴30，所述主轴30外的圆周方向上均布有三组转动连接在机架2上端的套筒31，所述套筒31内螺纹配合一伸缩杆32，所述伸缩杆32的上端与升降平台10的下端面相连接，所述主轴30同轴连接有一太阳轮33，所述套筒31上同轴连接有与太阳轮33啮合的行星轮34，所述主轴30上同轴套设有第三皮带轮35，还包括连接在机架2上端的第二电机36，所述第二电机36的输出轴同轴套设有第四皮带轮37，所述第三皮带轮35和第四皮带轮37之间套设有第二皮带38，如图所示，太阳轮33受驱动会带动三组套筒31上的行星轮34进行转动，套筒31的转动使得伸缩杆32进行竖直方向上的进给，从而完成升降平台10在竖直方向上的升降，三组伸缩杆32的设置使得钻机7在水平成孔的过程中工作更加稳定，第二电机36提供动力输入。

实施例四，在实施例二的基础上，所述弹簧26和矩形板27均采用轻质材料制成，避免在正常行进中发生倾斜，弹簧26和矩形板27触发压电传感器28使得支撑油缸14进行工作。

实施例五，在实施例一的基础上，钻机7可在轨道平台12上受液压牵引装置13作用下进行工作。

实施例六，在实施例一的基础上，旋转支撑轴承9与钻机旋转支撑轴承11可多角度旋转，但是，在确定好位置以后，旋转支撑轴承9和钻机旋转支撑轴承11不能在进行转动，在必须的情况下，可以在升降平台10和轨道平台12之间设置支撑装置，确保钻机7旋转支撑平台不能进行旋转，此处的支撑装置也可选用伸缩式的支撑油缸14或者液压缸。

实施例七，在实施例二的基础上，相邻两组凹槽15的连接处竖向设置有圆角，确保配重球29能顺利从连接处进入到相应凹槽15内。

本实用新型在使用时，将本装置利用行走装置1移动至施工位置，通过主控单元控制支撑油缸14的控制器将四组支撑油缸14同时放下，对本装置进行进行支撑，但是由于施工处的地形较差，机架2发生倾斜，水平成孔受到影响，钻杆8发生倾斜，此时，通过主控单元控制第一电机23转动，第一电机23的转动通过第一皮带25驱动齿轮21转动，齿轮21带动两组端面凸轮19横向移动，使得支撑台18向上移动，待到极限位置，支撑台18与凹槽15平齐，配重球29沿支撑台18移动至矩形区域内，在任一方向发生倾斜时，配重球29由于重力使相应侧的弹簧26进行压缩，此时，此处的压电传感器28受到触发，通过主控单元控制相应侧的支撑油缸14控制器对支撑油缸14实现竖直方向上的移动，从而倾斜侧向上支撑，实现整体在水平方向的水平位置，确保水平钻机7稳定水平进给，且在工作中无论哪一侧发生倾斜，都会通过配重球29触发控制器来进行调节；

待机架2稳定后，打开第二电机36，第二电机36通过第二皮带38带动主轴30上的太阳轮33进行转动，太阳轮33的转动带动行星轮34进行转动，从而套筒31转动，套筒31的转动使得伸缩杆32沿竖直方向上进给，实现升降平台10的竖直移动，确定好位置以后打开钻机7进行水平成孔作业；

使用完毕，关闭第二电机36，然后通过主控单元控制第一电机23反转，使得端面凸轮19移动到初始位置，此时支撑台18下降，配重球29会随支撑台18向下移动，落回至连通槽16内，此时，在本装置在移动过程中，配重球29始终由于重力限制在连通槽16内，然后通过主控单元控制四组支撑油缸14控制器回到初始位置，等待下次使用。

Claims (7)

1.履带式小进尺多角度旋转水平钻机，包括履带式行走装置（1）、机架（2）、控制室（3）、液压控制装置（4）、冷却装置（5）、动力装置（6）、钻机（7）和钻杆（8），其特征在于，所述机架（2）下部安装有旋转支撑轴承（9），所述机架（2）经旋转支撑轴承（9）和其下方的履带行走装置（1）相连，所述机架（2）上依次布置有控制室（3）、液压控制装置（4）、冷却装置（5）以及动力装置（6），所述机架（2）的上方水平设置有一升降平台（10），所述升降平台（10）与机架（2）之间连接有升降装置，满足升降平台（10）可沿竖直方向位移，所述升降平台（10）的上端安装钻机旋转支撑轴承（11），所述钻机旋转支撑轴承（11）上部是带有轨道的轨道平台（12），所述轨道平台（12）上端横向滑动连接有钻机（7），所述钻机（7）的输出端连接钻杆（8），所述钻机（7）连接有置于轨道平台（12）上方的液压牵引装置（13）；

所述机架（2）下端的四周连接有可与地面接触的伸缩式支撑油缸（14），每个所述支撑油缸（14）均连接控制器，满足控制器控制支撑油缸（14）在竖直方向的升降，四组控制器连接一主控单元；所述机架（2）内设置有水平检测装置，所述水平检测装置连接主控单元，且经主控单元分别控制四组支撑油缸（14）控制器实现机架（2）水平位置的平衡调节。

2.根据权利要求1所述的履带式小进尺多角度旋转水平钻机，其特征在于，所述水平检测装置包括机架（2）内沿其水平中心的圆周径向方向上均布开设的四组凹槽（15），四组凹槽（15）在机架（2）的水平中心处连通，四个所述凹槽（15）在中心连通处竖向开设有一连通槽（16），所述连通槽（16）的下端开设有一横向设置且置于机架（2）内的矩形槽（17），所述连通槽（16）内竖向滑动连接一支撑台（18），所述支撑台（18）的下端纵向间隔设置且沿横向延伸的两组端面凸轮（19），两组端面凸轮（19）横向滑动连接在矩形槽（17）的内壁上，满足两组端面齿轮（21）可同时驱动支撑台（18）在连通槽（16）内沿竖直方向进行移动且不脱离；

两组端面齿轮（21）相对的端面上连接有齿条（20），两组齿条（20）之间啮合有一竖向转动连接在矩形槽（17）内底面上的齿轮（21），所述齿轮（21）的上端同轴套设有第一皮带轮（22），还包括连接在矩形槽（17）内底面上的第一电机（23），所述第一电机（23）的输出轴上同轴套设第二皮带轮（24），所述第一皮带轮（22）和第二皮带轮（24）之间套设有第一皮带（25），所述第一电机（23）连接主控单元，且经主控单元控制第一电机（23）输出轴的转向和运转状态；

每组所述凹槽（15）内沿其长度方向上放置有一弹簧（26），所述弹簧（26）的两端均连接有矩形板（27），每个所述凹槽（15）远离中心端的内侧壁上安装有压电传感器（28），所述弹簧（26）一侧的矩形板（27）与相应凹槽（15）内的压电传感器（28）接触配合，其中四组弹簧（26）另一侧的矩形板（27）构成一矩形区域，所述矩形区域内设置有放置在支撑台（18）上端的配重球（29），所述压电传感器（28）连接主控单元，且通过主控单元控制相应侧支撑油缸（14）的控制器。

3.根据权利要求1所述的履带式小进尺多角度旋转水平钻机，其特征在于，所述升降装置包括转动连接在机架（2）上端的主轴（30），所述主轴（30）外的圆周方向上均布有三组转动连接在机架（2）上端的套筒（31），所述套筒（31）内螺纹配合一伸缩杆（32），所述伸缩杆（32）的上端与升降平台（10）的下端面相连接，所述主轴（30）同轴连接有一太阳轮（33），所述套筒（31）上同轴连接有与太阳轮（33）啮合的行星轮（34），所述主轴（30）上同轴套设有第三皮带轮（35），还包括连接在机架（2）上端的第二电机（36），所述第二电机（36）的输出轴同轴套设有第四皮带轮（37），所述第三皮带轮（35）和第四皮带轮（37）之间套设有第二皮带（38）。

4.根据权利要求2所述的履带式小进尺多角度旋转水平钻机，其特征在于，所述弹簧（26）和矩形板（27）均采用轻质材料制成。

5.根据权利要求1所述的履带式小进尺多角度旋转水平钻机，其特征在于，钻机（7）可在轨道平台（12）上受液压牵引装置（13）作用下进行工作。

6.根据权利要求1所述的履带式小进尺多角度旋转水平钻机，其特征在于，旋转支撑轴承（9）与钻机旋转支撑轴承（11）可多角度旋转。

7.根据权利要求2所述的履带式小进尺多角度旋转水平钻机，其特征在于，相邻两组凹槽（15）的连接处竖向设置有圆角。