CN104653100A - 一种水钻旋挖机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水钻旋挖机，包括驱动装置及加压装置，工作台、立柱、钻杆、旋转动力头、水钻钻头，立柱安装在工作台上，立柱上安装钻杆，钻杆上端与加压装置连接，在加压装置作用下获得向下的压力；钻杆下端安装水钻钻头，钻杆上设有进水口，钻杆和水钻钻头内设有中空的水道，水钻钻头上设有出水口；钻杆还与旋转动力头连接，能够在旋转动力头作用下旋转。本发明通过立柱上设置移动台轨道和钻杆移动台，结合立柱下端的双联链轮变向，形成了一种杠杆结构，以双联链轮为节点，可以将整车重量加于钻杆移动台上，通过钻杆移动台给予钻杆和水钻钻头以足够的下压力，从而使得本发明的水钻旋挖机能够在较复杂的土质里迅速、高效的深潜钻孔，实现一机两用的目的。

Description

一种水钻旋挖机

技术领域

本发明涉及一种桩工机械，尤其是涉及一种水钻旋挖机。

背景技术

旋挖钻机又称“回转斗钻机”、阿司特利钻机等，是一种大口径深孔成孔设备。因为在采用“旋挖斗”或 “回转斗”取土的同时采用方形或圆形加剑的伸缩钻杆加大钻孔深度，所以被称为“旋挖钻机”或 “回转斗钻机”。目前在施工现场最常见的旋挖钻机有两种：一种是用履带起重机改装而成的附着式，另一种则是完全按国外引进后进行结构仿制的形似挖掘机、底盘进行改装为采用梯形连杆机构和液压缸共同作用来调整钻杆垂直度的全液压式。近年来全液压式迅速发展，逐渐淘汰了笨重且效率低的履带式起重机附着式而成为旋挖钻机的代表机型，旋挖法也成为了大口径深孔的主要成孔法之一。在使用传统的旋挖钻机打桩时，电动机驱动各个部件，钻头由绞车上的钢丝绳引导，受到驱动后靠自重力向下进刀。因此，传统的挖钻机存在如下诸多的缺陷：一、钻杆收起平躺时，钢丝绳易松动脱落；二、钻头的自重不足，若钻孔过程中遇到坚硬泥土，钻头向下行进的压力不足；三、钻头上的螺旋叶片较长，向下旋挖时，受到的摩擦力大，使得整机消耗的功率大。同时不可忽视的一个问题是，现如今广泛应用的旋挖钻机，多为“干式”旋挖，在复杂的地质下进行干钻旋挖，当柱孔下方的底层存在砂层或软土层时极易出现柱孔塌方，因此在多种施工场合，带水钻头的旋挖钻机旋挖效果要远远好于“干式”旋挖钻机，但是因为旋挖钻机结构复杂、体积巨大，更换水钻钻头十分困难，在应用中极为不便，存在着体型大、耗能高、结构复杂、成本高等等问题。从另一方面来说，专用的水钻机为专用设备，不具备移动性，往往需要吊装到施工点，安装和操作复杂，并且受到其结构的限制，主要通过液压直接施加压力，施工中受到体积和液压机功率限制，其施工效率较低，但若加大体积和液压机功率又会带来更高昂的成本，并会因为体积和重量问题进一步加剧施工不便，同时因为钻杆长度有限，没办法进行太深的柱孔旋挖，打孔速度慢，耗时耗力。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、运输方便、钻大口径深孔的效率高、整机耗能低的水钻旋挖机。

本发明的技术方案如下：

所述的水钻旋挖机，包括驱动装置及加压装置、工作台、立柱、钻杆、旋转动力头、水钻钻头，立柱安装在工作台上，立柱上安装钻杆，钻杆上端与加压装置连接，在加压装置作用下获得向下的压力；钻杆下端安装水钻钻头，钻杆上设有进水口，钻杆和水钻钻头内设有中空的水道，水钻钻头上设有出水口；钻杆还与旋转动力头连接，能够在旋转动力头作用下旋转。

优选地，所述的加压装置动力来源为液压压力机，所述的加压装置包括绞车、链条、双联链轮及钻杆移动台；或者所述的加压装置动力来源为电压力机，所述的加压装置包括绞车、钢丝绳、滑轮及钻杆移动台。

当加压装置动力来源为液压压力机时，所述的钻杆移动台通过轨道安装于立柱上；所述的绞车和双联链轮安装在工作台或者立柱上；所述的链条设有两组，一组链条绕接绞车和双联链轮的一组齿轮，另一组绕过双联链轮的另一组齿轮后，分别与钻杆移动台的两端固定连接。

当加压装置动力来源为电压力机时，所述的钻杆移动台通过轨道安装于立柱上；所述的绞车和滑轮安装在工作台上；所述的钻杆移动台的两端分别与钢丝绳固定连接，两端的钢丝绳分别通过立柱下端的滑轮变向后连接绞车。

所述的钻杆为可拆接式杆，可拼接多根活动连接钻杆，加长钻杆行程深度；所述的钻杆及钻杆移动台采用可拆除结构，可以更换不同的钻头钻杆。

所述的绞车为液压绞车或者电动绞车，所述的旋转动力头采用液压驱动或者电驱动。

当绞车和旋转动力头为液压驱动时，所述的驱动装置包括发动机、变速箱、双级液压油泵和取力器，所述的双级液压油泵分为两路，一路提供动力至液压绞车，另一路提供动力至旋转动力头。

所述的钻杆为棱柱型或方柱型；所述的立柱上安装有旋转动力头，旋转动力头中间设有与钻杆横截面形状相应的钻杆孔，钻杆穿入钻杆孔中；所述的棱柱型可以是三棱柱、四棱柱、或多边形棱柱等。

所述的旋转动力头包括液压马达、联轴器、动力轴、气动缸、变速操纵杆、拨叉轴、拨叉、变速齿套、副轴、变速齿轮组、减速齿轮组、减速箱输入轴、中间轴、动力头输出轴、减速箱体；所述的变速齿套安装在动力轴上，动力轴与液压马达的伸出轴通过联轴器连接；所述的变速操纵杆一端与气动缸的伸出杆连接，另一端与拨叉连接，拨叉设置于拨叉轴上，可沿着拨叉轴上下移动；所述的拨叉的另一端与变速齿套连接；所述的变速齿套与副轴上的变速齿轮组啮合；所述的副轴一端固定于变速箱内壁的轴承上，另一端伸出减速箱外与减速箱输入轴连接；所述的减速箱输入轴、中间轴及动力头输出轴安装于减速箱体上；所述的动力头输出轴上设有固定钻杆的钻杆孔。

所述的气动缸和变速齿套分别设有两组，气动缸通过变速操纵杆与拨叉连接在变速齿套上，一个气动缸控制一组变速齿套，啮合于不同变速级的变速齿轮组上，用于更加精准省力地控制旋转动力头的输出转速。

工作时，双级液压油泵将油路分为两路，绞车受其中一条油路的驱动，旋转动力头受另一条油路的驱动。绞车受到驱动后，让钻杆移动台沿着立柱外侧运动，钻杆和水钻钻头在钻杆移动台的带动下做升降运动；同时，钻杆和水钻钻头在受到动力头驱动后，做旋转运动；通过气动缸的动作推动拨叉轴上的拨叉进行旋转动力头的调挡，根据设置的变速齿轮组与变速齿套变级量，可进行二至六级调速，旋挖时调至慢档，钻头扭矩最大，调至快档，钻头旋转速度最快。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下：

本发明通过安装配置水钻钻头，使传统的干式旋钻机得到改进，适应更多的施工场合，通过本发明设计的钻头安装结构，能够很便利的在施工场所进行钻头更换，可实现干钻及水钻的一机两用，实用性更强。

本发明通过采用外部水泵供水，由进水口进入，经过中空水道送至钻头出水口，动力头旋转带动钻杆和钻头的旋转，使钻头加压下潜，柱孔内的泥土受到水泵供水冲洗及钻头下潜产生的压力，反向由柱孔上流出，形成反潜循环钻，效率大大提高。

本发明通过可接式钻杆，当钻杆从上而下钻满了钻杆的行程深度，可在钻杆与钻头的连接处增加一条或多条活动连接钻杆，可向下进行更深的柱孔旋挖，钻孔深度大大提高。

本发明优选方案通过使用绞车加压结构，能够通过滑轮或者双联链轮作为杠杆支点，能够将整车的重量加在钻杆上，获得远比液压机加压更大的压力，能够有效提升旋挖速度，尤其是改善了目前水钻机钻孔速度慢的缺陷，能够提高一倍以上的水钻速度。这一结构相较于现有技术通过液压装备给钻杆和钻孔加压的结构来说，结构精简了很多，并且避免使用高成本的液压装备，大大降低了设备成本，具有突出的实质性特点和显著的进步。

本发明优选的链条及双联链轮的组合传动结构，还能避免旋挖钻机钻杆回收平躺时钢丝绳易松动脱落的问题，使安装及回收工作更为效率、便捷。

本发明中的双级液压油泵将液压动力分为了两路，分别能控制绞车和动力头，即分别控制了钻杆和钻头的升降运动和旋转运动，从而将动力进行了合理分配，降低了整机耗能，提高了工作效率，并且这一液压结构使得驱动装置能够使用车辆的动力装置，不需要额外设置车辆动力装置，进一步降低了成本。

本发明中的移动装置可为履带车或轮式车辆，可根据地形和施工需要，适用于不同的行走方式。

附图说明

图1为本发明的第一种方案的结构示意图。

图2为本发明的第一种方案的工作状态示意图。

图3为本发明的水钻旋挖机的俯视示意图。

图4为本发明的变速箱的俯视结构示意图。

图5为本发明的水钻旋挖机的钻头结构示意图。

图6为本发明的第二种方案的工作状态示意图。

附图标识：

1-工作台，2-转盘，3-驾驶室，4-立柱，5-钻杆，6-动力头，7-水钻钻头，8-绞车，9-链条，10-双联链轮，11-进水管，12-钻杆移动台，13-套管，14-发动机，15-变速箱，16-双级液压泵，17-取力器，18-工作台伸缩套管，19-液压马达，20-联轴器，21-动力轴，22-气动缸，23-变速操纵杆，24-拨叉轴，25-拨叉，26-变速齿套，27-副轴，28-变速齿轮组，29-减速齿轮组，30-减速箱输入轴，31-中间轴，32-动力头输出轴，33-减速箱体，90-钢丝绳、91-滑轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1-图4所示，一种水钻旋挖机包括由发动机14、变速箱15、双级液压油泵16和取力器17组成的驱动装置，由绞车8、链条9、双联链轮10和钻杆移动台12组成的加压装置，该水钻旋挖机还包括工作台1、立柱4、钻杆5、旋转动力头6、水钻钻头7，立柱4、绞车8及双联链轮10安装在工作台1或者立柱4上，工作台1通过转盘2安装在履带车上；绞车8上绕有链条9，在立柱4上安装有钻杆移动台12；链条9设有两组，一组链条9绕接绞车8和双联链轮10的一组齿轮，另一组绕过双联链轮10的另一组齿轮后，分别与钻杆移动台12的两端固定连接；钻杆移动台12在绞车8的驱动下沿着移动台轨道11上下运动；钻杆5固定安装于钻杆移动台12上；在立柱4的下端安装有旋转动力头6；钻杆5为棱柱型，固定安装于钻杆移动台12上，下端安装有水钻钻头7；旋转动力头6中间设有与钻杆5的横截面为棱形的相应的钻杆孔，钻杆5穿入钻杆孔中；绞车8为液压绞车；旋转动力头6为液压驱动；双级液压油泵16分为两路，一路提供动力至液压绞车，另一路提供动力至旋转动力头6。

旋转动力头6包括液压马达19、联轴器20、动力轴21、气动缸22、变速操纵杆23、拨叉轴24、拨叉25、变速齿套26、副轴27、变速齿轮组28、减速齿轮组29、减速箱输入轴30、中间轴31、动力头输出轴32、减速箱体33；变速齿套26安装在动力轴21上，动力轴21与液压马达19的伸出轴通过联轴器20连接；变速操纵杆23一端与气动缸22的伸出杆连接，另一端与拨叉25连接；拨叉25设置于拨叉轴24上，可沿着拨叉轴24上下移动；拨叉25的另一端与变速齿套26连接；变速齿套26与副轴27上的变速齿轮组28啮合；副轴27一端固定于变速箱内壁的轴承上，另一端伸出减速箱外与减速箱输入轴30连接；减速箱输入轴30、中间轴31及动力头输出轴32安装于减速箱体33上；动力头输出轴32上设有固定钻杆5的钻杆孔；气动缸22和变速齿套26分别设有两组，气动缸22通过变速操纵杆23与拨叉25连接在变速齿套26上，一个气动缸22控制一组变速齿套26啮合于不同变速级的变速齿轮组28上，用于更加精准省力地控制旋转动力头6的输出转速。

工作时，通过液压连杆将工作台1的立柱4支起，使之与工作面垂直。双级液压油泵16将油路分为两条，其中一条油路通过分配阀可向绞车8提供动力，通过链条9拉动钻杆移动台12在移动台轨道11上移动，从而带动了钻杆5和水钻钻头7的升降运动，并且在水钻钻头7接触地面的同时，提供压力，通过以双联链轮10为节点的杠杆作用，最大可以将整车重量加于钻杆5和水钻钻头7上；另一条油路通过分配阀向旋转动力头6提供动力，旋转动力头6可以控制水钻钻头7的旋转，并且可以通过变速操纵杆23调节水钻钻头7的旋转力；变速操纵杆23控制气动缸22的动作，推动拨叉轴24上的拨叉25移动，拨叉25将变速齿套26套在变速齿轮组28上，此时动力传递至减速箱，通过减速齿轮组29的转动，动力头输出轴32带动着钻杆5进行旋转；根据设置的变速齿轮组28与变速齿套26的变级量，可进行二至六级调速；当变速齿套26套在变速齿轮组28上的低速齿轮时，水钻钻头7扭矩最大，旋挖最有力；当变速齿套26套在变速齿轮组28上的高速齿轮时，水钻钻头7扭矩最小，旋挖速度最快。

进行钻桩作业时，钻杆5和水钻钻头7在钻杆移动台12的带动下向下压；水钻钻头7在动力头6作用下旋转，对地面进行旋挖，同时外部水泵加压由水管向进水口11通入水，经过中空水道送至钻头出水口，柱孔内的泥土受到水泵供水冲洗及水钻钻头7下潜产生的压力，反向由柱孔上流出，形成反潜循环钻；当钻杆5从上而下钻满了钻杆5的行程深度，还可在钻杆5与水钻钻头7的连接处增加一条或多条活动连接钻杆，可向下进行更深的柱孔旋挖，大大提高钻孔深度。

实施例2：

如图6所示，与实施例1不同之处在于：绞车8及滑轮91安装在工作台1上，工作台1通过转盘2安装在履带车上；钻杆移动台12的两端分别与钢丝绳90固定连接，两端的钢丝绳90分别通过立柱4下端的滑轮91变向后连接绞车8；钻杆移动台12在绞车8的驱动下沿着移动台轨道11上下运动，降低了对驱动装置的功率输出的要求，减小了能耗和成本。

工作原理与实施例1相同。

Claims (10)

1.一种水钻旋挖机，包括驱动装置及加压装置，工作台（1）、立柱（4）、钻杆（5）、旋转动力头（6）、水钻钻头（7），所述的立柱（4）安装在工作台（1）上，其特征在于：所述的立柱（4）上安装钻杆（5），所述的钻杆（5）上端与加压装置连接，在加压装置作用下获得向下的压力；所述的钻杆（5）下端安装水钻钻头（7），钻杆（5）上设有进水口（11），钻杆（5）和水钻钻头（7）内设有中空的水道，水钻钻头（7）设有出水口；所述的钻杆（5）还与旋转动力头（6）连接，能够在旋转动力头（6）作用下旋转。

2.如权利要求1所述的水钻旋挖机，其特征在于：所述的加压装置动力来源为液压压力机或者电压力机。

3.如权利要求1所述的水钻旋挖机，其特征在于：所述的钻杆（5）为可拆接式杆，可拼接多根活动连接钻杆，增加钻杆（5）的行程深度。

4.如权利要求1所述的水钻旋挖机，其特征在于：所述的加压装置为绞车加压结构，包括绞车（8）、链条（9）、双联链轮（10）及钻杆移动台（12）；

所述的钻杆移动台（12）通过轨道安装于立柱（4）上；所述的绞车（8）和双联链轮（10）安装在工作台（1）或者立柱（4）上；所述的链条（9）设有两组，一组链条（9）绕接绞车（8）和双联链轮（10）的一组齿轮，；另一组绕过双联链轮（10）的另一组齿轮后，分别与钻杆移动台（12）的两端固定连接；钻杆移动台（12）在绞车（8）的驱动下沿着轨道上下运动；钻杆（5）固定安装于钻杆移动台（12）上。

5.如权利要求1所述的水钻旋挖机，其特征在于：所述的加压装置为绞车加压结构，包括绞车（8）、钢丝绳（90）、滑轮（91）及钻杆移动台（12）；

所述的钻杆移动台（12）通过轨道安装于立柱（4）上；所述的绞车（8）安装在工作台（1）上；所述的钻杆移动台（12）的两端分别与钢丝绳（90）固定连接，两端的钢丝绳（90）分别通过立柱（4）下端的滑轮（91）变向后连接绞车（8），在绞车（8）的驱动下沿着轨道上下运动；钻杆（5）固定安装于钻杆移动台（12）上。

6.如权利要求4或5所述的水钻旋挖机，其特征在于：所述的绞车（8）为液压绞车或者电动绞车，所述的旋转动力头（6）为液压驱动或者电驱动。

7.如权利要求6所述的水钻旋挖机，其特征在于：当绞车（8）和旋转动力头（6）为液压驱动时，所述的驱动装置包括发动机（14）、变速箱（15）、双级液压油泵（16）和取力器(17），所述双级液压油泵（16）分为两路，一路提供动力至液压绞车，另一路提供动力至旋转动力头（6）。

8.如权利要求1所述的水钻旋挖机，其特征在于：所述的钻杆（5）为棱柱型或方柱型；所述的立柱（4）上安装有旋转动力头（6），旋转动力头（6）中间设有与钻杆（5）横截面形状相应的钻杆孔，钻杆（5）穿入钻杆孔中。

9.如权利要求1所述的水钻旋挖机，其特征在于：所述的旋转动力头（6）包括液压马达（19）、联轴器（20）、动力轴（21）、气动缸（22）、变速操纵杆（23）、拨叉轴（24）、拨叉（25）、变速齿套（26）、副轴（27）、变速齿轮组（28）、减速齿轮组（29）、减速箱输入轴（30）、中间轴（31）、动力头输出轴（32）、减速箱体（33）；所述的变速齿套（26）安装在动力轴（21）上，动力轴（21）与液压马达（19）的伸出轴通过联轴器（20）连接；所述的变速操纵杆（23）一端与气动缸（22）的伸出杆连接，另一端与拨叉（25）连接，拨叉（25）设置于拨叉轴（24）上，可沿着拨叉轴（24）上下移动；所述的拨叉（25）的另一端与变速齿套（26）连接；所述的变速齿套（26）与副轴（27）上的变速齿轮组（28）啮合；所述的副轴（27）一端固定于变速箱内壁的轴承上，另一端伸出减速箱外与减速箱输入轴（30）连接；所述的减速箱输入轴（30）、中间轴（31）及动力头输出轴（32）安装于减速箱体（33）上；减速箱输入轴（30）上安装有减速齿轮组（29）的一级主动轮，中间轴（31）上安装有减速齿轮组（29）的一级从动轮和二级主动轮，动力头输出轴（32）上安装有减速齿轮组（29）的二级从动轮；所述的动力头输出轴（32）上设有固定钻杆（5）的钻杆孔。

10.如权利要求9所述的水钻旋挖机，其特征在于：所述的气动缸（22）和变速齿套（26）分别设有两组，气动缸（22）通过变速操纵杆（23）与拨叉（25）连接在变速齿套（26）上，一个气动缸（22）控制一组变速齿套（26）啮合于不同变速级的变速齿轮组（28）上，用于更加精准省力地控制旋转动力头（6）的输出转速。