CN212774127U - 一种新型混合动力旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型混合动力旋挖钻机，属于旋挖钻机领域，其技术方案要点是包括底盘、动力模块、桅杆、钻杆和动力头旋转装置，其中所述动力模块设置在底盘的顶部，底盘的顶部设置有转盘，所述转盘上设置有桅杆调角丝杆，所述转盘通过桅杆调角丝杆和桅杆转动连接，所述桅杆调角丝杆的底部设置有桅杆调角永磁同步电机，所述钻杆通过卷扬结构与底盘活动连接，所述转盘上安装有转盘旋转永磁同步电机，所述桅杆上转动连接有加压滚珠丝杆，所述加压滚珠丝杆的顶端设置有加压永磁同步电机，本实用新型的优点在于采用全电驱代替传统的液压驱动，提高旋挖钻机的工作效率。

Description

一种新型混合动力旋挖钻机

技术领域

本实用新型涉及旋挖钻机领域，特别涉及一种新型混合动力旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机又称打桩机，旋挖机是一种综合性的钻机，短螺旋钻头和其他作业装置进行干湿钻进，并采用旋挖逐次取土，反复循环作业而成孔为基本功能的钻机。钻机配备有长螺旋钻具，套管，及其驱动装置，扩底钻斗及其附属装置，地下连续墙抓斗，预制桩桩锤等作业装置，旋挖钻机主要部件由底盘和工作装置组成，在旋挖钻机进入工作状态时，通过变幅机构和桅杆调平控制系统调整桅杆角度，是钻头能够垂直钻进，动力头给钻杆和钻头提供扭矩，使钻头做旋转切削；同时加压油缸通过动力头传递加压力给钻杆和钻头，实现钻头的加压钻进，当钻头内装填渣土之后，主卷扬提升钻头离开钻孔，回转主机到一定角度，打开钻头底门，倒出渣土，合上斗门，转回钻进地点，下放钻杆，再次把钻头放入孔内钻进，通过钻斗的旋转、削土、提升和出土，多次反复而成孔。旋挖钻机适用面广、效率较高，施工时可根据不同的地层配置不同的钻头，旋挖钻机近几年得到广泛的应用，随着旋挖钻机的广泛应用，使用者对旋挖钻机的要求也越来越高，传统旋挖钻机的局限性也越来越明显，迫切需要新的，更高能效的旋挖钻机来取代传统旋挖钻机。

目前在旋挖钻机各个组件中都使用液压系统，例如：旋挖钻机控制系统均为手柄操作控制液压阀换向使油缸伸缩实现各个动作；动力源为柴油发动机带动液压泵旋转，给底盘马达及旋转马达供油，马达带动减速机旋转，实现底盘前后行走及转向，实现旋挖钻机部分旋转；变幅机构、加压油缸均靠油缸伸缩实现枙杆角度调整及钻杆压进功能；主卷扬及副卷扬是用马达带减速机实现卷扬的放绳与收绳功能；这种传统的旋挖钻机，工作几年后，由于液压系统的磨损，效率会明显降低；另外液压管路由于因为长时间工作油管会老化、阀体磨损、反应慢，马达内泄等问题，严重影响正常工作，维修成本高、难度大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型混合动力旋挖钻机，其优点在于采用全电驱代替传统的液压驱动，提高旋挖钻机的工作效率。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种新型混合动力旋挖钻机，包括底盘、动力模块、桅杆、钻杆和动力头旋转装置，其中所述动力模块设置在底盘的顶部，底盘的顶部设置有转盘，所述转盘上设置有桅杆调角丝杆，所述转盘通过桅杆调角丝杆和桅杆转动连接，所述桅杆调角丝杆的底部设置有桅杆调角永磁同步电机，所述钻杆通过卷扬结构与底盘活动连接，所述转盘上安装有转盘旋转永磁同步电机，所述桅杆上转动连接有加压滚珠丝杆，所述加压滚珠丝杆的顶端设置有加压永磁同步电机。

进一步的，所述底盘安装有履带，底盘中安装提供履带动力的底盘永磁同步电机，所述底盘永磁同步电机上设置有底盘减速机。

进一步的，所述桅杆调角丝杆的一端转动连接在转盘上，其另一端转动连接在桅杆的杆身上。

进一步的，所述桅杆调角永磁同步电机连接有桅杆调角减速机，所述桅杆调角通过与桅杆调角减速机与桅杆调角丝杆相连，所述桅杆调角减速机位于桅杆调角丝杆与转盘的转动连接处。

进一步的，所述卷扬结构包括主卷扬和副卷扬，所述主卷扬设置在桅杆上，所述副卷扬设置在底盘上，桅杆的顶部安装有滑轮组，所述卷扬结构与滑轮组通过钢丝绳相连，并且钢丝绳与钻杆的顶端连接。

进一步的，所述转盘旋转永磁同步电机连接有转盘旋转减速机。

进一步的，所述加压永磁同步电机连接有加压减速机。

进一步的，所述动力头旋转装置包括旋转动力头，旋转动力头与钻杆活动连接，所述加压滚珠丝杆的底端连接在旋转动力头顶部。

进一步的，所述钻杆的底部设置有旋转钻头。

进一步的，所述动力模块中包括柴油发动机、发动机和电池。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.这种电驱旋挖钻机主要以永磁同步电机驱动减速机，减速机驱动链轮实现底盘行走；以永磁同步电机带动减速机，带动转盘齿轮转动，转盘带动桅杆等结构一同转动调节位置；以永磁同步电机带动减速机，减速机带动滚珠丝杆伸缩，实现桅杆的角度调整；以永磁同步电机带动减速机，减速机带动滚珠丝杆对动力头加压，旋转动力头驱使钻杆钻进，进而实现钻头的钻进，与传统旋挖钻机相比，采用滚珠丝杆代替传统油缸，工作更灵活、更平稳，更可靠。

2.动力系统有两种形式，一种是以发电机带动永磁同步发动机，给动力永磁同步电机供电，可通过一系列控制系统实现变功率发电；另一种可采用工业380V电压供电，可通过给电池充电，实现整机工作，使用电池储备多余电量。

3.当旋挖钻机负载很小时，电池电压充足，发动机不启动，旋挖钻机可以工作；当负载增加，电池电压不足时，发动机启动或者工业用电开启充电模式，为系统提供更多的能源；电池电压充足时，发动机自动熄火。这样的控制系统节约了能源，提高了旋挖钻机的工作效率，又很好的实现了能源再利用，还可以让永磁同步发动机保持最佳功效的发电状态。

附图说明

图1是新型混合动力旋挖钻机的结构示意图；

图2是新型混合动力旋挖钻机的控制逻辑原理示意图。

图中，1、底盘永磁同步电机；2、底盘减速机；3、底盘；31、转盘；32、履带；4、动力模块；5、副卷扬；6、转盘旋转永磁同步电机；7、转盘旋转减速机；8、桅杆调角永磁同步电机；9、桅杆调角减速机；10、桅杆调角丝杆；11、主卷扬；12、桅杆；13、加压永磁同步电机；14、加压减速机；15、加压滚珠丝杆；16、钻杆；17、旋转动力头；18、旋转钻头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：一种新型混合动力旋挖钻机，如图1所示，包括底盘3、动力模块4、桅杆12、钻杆16和动力头旋转装置，动力模块4提供旋挖钻机工作，桅杆12和钻杆16均安装在底盘3上。

动力模块4中包括柴油发动机、发电机和电池，电池容量为0--200KW，柴油发动机主要提供动力，驱使发电机发电，柴油机功率可随负载的变化自动调整，实现智能负载分配的功能及自动启动和熄火，并且多余的电能可以储存在电池中。动力模块4也可以采用工业380V电压供电，可通过给电池充电，实现整机工作，系统的控制逻辑如图2所示。

如图1所示，底盘3采用履带32驱动的方式，底盘3中设置有底盘永磁同步电机1，底盘永磁同步电机1连接有底盘减速机2，底盘永磁同步电机1输出动力通过底盘减速机2实现底盘3行走。

如图1所示，底盘3上布置有转盘31，转盘31位于动力模块4旁。转盘31上。桅杆12和转盘31转动连接。转盘31上设置有可伸缩桅杆调角丝杆10，桅杆调角丝杆10一端与转盘31转动连接，桅杆调角丝杆10的另一端与桅杆12的杆身转动连接。桅杆调角丝杆10的底部设置有桅杆调角永磁同步电机8，桅杆调角永磁同步电机8连接有桅杆调角减速机9，桅杆调角减速机9与桅杆调角丝杆10相连，桅杆调角减速机9位于桅杆调角丝杆10与转盘31的转动连接处。桅杆调角永磁同步电机8工作动力通过桅杆调角减速机9向桅杆调角丝杆10传递，桅杆调角丝杆10做伸缩运动带动桅杆12转动，实现桅杆调角功能。

桅杆12的顶部设置有滑轮组。

桅杆12上转动连接有加压滚珠丝杆15，加压滚珠丝杆15的顶端设置有加压永磁同步电机13，加压永磁同步电机13连接有加压永磁同步电机13连接有加压减速机14，加压永磁同步电机13提供加压滚珠丝杆15伸缩所需的动力。

动力头旋转装置包括旋转动力头17，旋转动力头17与钻杆16连接，加压滚珠丝杆15的底端连接在旋转动力头17顶部，加压滚珠丝杆15转动实现对动力头的加压功能，旋转动力头17驱使钻杆16转动并且做升降运动完成旋挖的工作。钻杆16的底部安装用于掘土的旋转钻头18。

钻杆16与底盘3之间设置有卷扬结构，卷扬结构包括主卷扬11和副卷扬5，主卷扬11设置在桅杆12上，副卷扬5设置在底盘3上，所述卷扬结构与滑轮组通过钢丝绳相连，并且钢丝绳与钻杆16的顶端连接。转盘31上安装有转盘旋转永磁同步电机6，转盘旋转永磁同步电机6连接有转盘旋转减速机7。转盘旋转永磁同步电机6提供转盘31转动所需的动力。

上述使用的永磁同步电机均为负载敏感永磁同步发电机。

本旋挖钻机采用的系统是为智能控制系统，可实现手动控制、自动控制及远程控制，其控制逻辑如图2所示，动力系统有两种形式，一种是以发动机带动永磁同步发电机，给永磁同步电机供电，可通过一系列控制系统实现变功率发电；另一种可采用工业380V电压供电，可通过给电池充电，实现整机工作；另外，动力系统实行混合动力，系统中加入电池，储备多余电量。当旋挖钻机负载很小时，电池电压充足，发动机不启动，旋挖钻机可以工作；当负载增加，电池电压不足时，发动机启动或者工业用电开启充电模式，为系统提供更多的能源；电池电压充足时，发动机自动熄火。这样的控制系统节约了能源，提高了旋挖钻机的工作效率，又很好的实现了能源再利用，还可以让永磁同步发电机保持最佳功效的发电状态。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：包括底盘(3)、动力模块(4)、桅杆(12)、钻杆(16)和动力头旋转装置，其中所述动力模块(4)设置在底盘(3)的顶部，底盘(3)的顶部设置有转盘(31)，所述转盘(31)上设置有桅杆调角丝杆(10)，所述转盘(31)通过桅杆调角丝杆(10)和桅杆(12)转动连接，所述桅杆调角丝杆(10)的底部设置有桅杆调角永磁同步电机(8)，所述钻杆(16)通过卷扬结构与底盘(3)活动连接，所述转盘(31)上安装有转盘旋转永磁同步电机(6)，所述桅杆(12)上转动连接有加压滚珠丝杆(15)，所述加压滚珠丝杆(15)的顶端设置有加压永磁同步电机(13)。

2.根据权利要求1所述的一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：所述底盘(3)安装有履带(32)，底盘(3)中安装提供履带(32)动力的底盘永磁同步电机(1)，所述底盘永磁同步电机(1)上设置有底盘减速机(2)。

3.根据权利要求1所述的一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：所述桅杆调角丝杆(10)的一端转动连接在转盘(31)上，其另一端转动连接在桅杆(12)的杆身上。

4.根据权利要求3所述的一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：所述桅杆调角永磁同步电机(8)连接有桅杆调角减速机(9)，所述桅杆调角通过与桅杆调角减速机(9)与桅杆调角丝杆(10)相连，所述桅杆调角减速机(9)位于桅杆调角丝杆(10)与转盘(31)的转动连接处。

5.根据权利要求1所述的一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：所述卷扬结构包括主卷扬(11)和副卷扬(5)，所述主卷扬(11)设置在桅杆(12)上，所述副卷扬(5)设置在底盘(3)上，桅杆(12)的顶部安装有滑轮组，所述卷扬结构与滑轮组通过钢丝绳相连，并且钢丝绳与钻杆(16)的顶端连接。

6.根据权利要求1所述的一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：所述转盘旋转永磁同步电机(6)连接有转盘旋转减速机(7)。

7.根据权利要求1所述的一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：所述加压永磁同步电机(13)连接有加压减速机(14)。

8.根据权利要求1所述的一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：所述动力头旋转装置包括旋转动力头(17)，旋转动力头(17)与钻杆(16)活动连接，所述加压滚珠丝杆(15)的底端连接在旋转动力头(17)顶部。

9.根据权利要求8所述的一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：所述钻杆(16)的底部设置有旋转钻头(18)。

10.根据权利要求1所述的一种新型混合动力旋挖钻机，其特征在于：所述动力模块(4)中包括柴油发动机、发动机和电池。

Images