专利名称：拱架管棚钻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地下施工用管棚钻机，尤其涉及一种拱架管棚钻机。
背景技术：
目前，随着基础建设的持续发展，将会有大量的隧道及城市地下工程项目建设。管棚超前支护在地下工程施工中能有效地防渗止水、控制地表沉降，提高软弱围岩地层自稳能力。由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑，为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短，被认为是软岩施工中解决地层自稳最有效最合理的施工方法。管棚钻机是安装超前注浆管的重要设备，现有技术中的管棚施工设备主要是简易的钻机或类似设备的替代品，如锚固钻机等，存在的问题主要是工作量大、自动化程度低、施工精度控制难等。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全可靠、施工环境适应性强、加工制造方便、施工效率高的拱架管棚钻机。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:本发明的拱架管棚钻机，包括拱架和钻进工作机构，所述拱架的上部为半圆形结构，所述拱架的下部的两侧设有液压支腿和行走机构，所述拱架的上部设有举升臂移动平台，所述钻进工作机构通过前举升臂和后举升臂支撑于所述举升臂移动平台上；所述拱架的外圈由H型钢组成，所述举升臂移动平台包括主梁，所述前举升臂和后举升臂固定于所述主梁的上部，所述主梁的下部设有主行走轮系，所述主行走轮系行走于所述H型钢上；所述前举升臂和后举升臂的侧面分别设有侧支撑轮系，所述侧支撑轮系行走于所述H型钢上。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的拱架管棚钻机，设计合理、安全可靠、施工环境适应性强、加工制造方便，能有效地提高施工效率和降低施工成本。
图1a为本发明实施例提供的拱架管棚钻机的侧面结构示意图；图1b为本发明实施例提供的拱架管棚钻机的正面结构示意图；图2为本发明实施例中钻机工作机构的结构示意图；图3a为本发明实施例中前后举升臂的侧面结构示意图；图3b为本发明实施例中前后举升臂的正面结构示意图；图4a为本发明实施例中举升臂移动平台的正面结构示意图；图4b为本发明实施例中举升臂移动平台的侧面结构示意图5a为本发明实施例中行走机构的侧面结构示意图；图5b为本发明实施例中行走机构的正面结构示意图。
具体实施例方式下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明的拱架管棚钻机，其较佳的具体实施方式
是:包括拱架和钻进工作机构，所述拱架的上部为半圆形结构，所述拱架底部设有液压支腿和钻机行走机构，所述拱架的上部设有举升臂移动平台，所述钻进工作机构通过前举升臂和后举升臂支撑于所述举升臂移动平台上；所述拱架的外圈由H型钢构成，所述举升臂移动平台包括主梁，所述前举升臂和后举升臂固定于所述主梁的上部，所述主梁的下部设有主行走轮系，所述主行走轮系行走于所述H型钢上；所述前举升臂和后举升臂的侧面分别设有侧支撑轮系，所述侧支撑轮系行走于所述H型钢上。所述主行走轮系包括两个上行走轮、一个下行走轮和一个侧支撑轮，所述上行走轮沿所述H型钢上翼缘外侧表面行走，所述下行走轮沿所述H型钢上翼缘内侧表面行走，所述侧支撑轮沿所述H型钢腹板表面行走。所述主行走轮系连接有马达驱动系统，所述马达驱动系统包括液压马达及相互啮合的链轮、链条，所述液压马达连接于所述主梁上，所述链轮固定于所述液压马达的输出轴上，所述链条固定在所述H型钢下翼缘的内表面。所述侧支撑轮系包括支撑液压缸、侧连杆、侧滚动轮，所述液压缸的一端铰接于所述前举升臂或后举升臂上、另一端铰接于所述侧连杆的中部，所述侧连杆一端铰接于所述主梁上、另一端安装侧滚轮。所述钻机工作机构包括导梁、动力头、钻杆及钻具，所述导梁上设有钻杆夹持器，所述导梁的前端设有顶尖头，所述导梁的下部通过连接法兰和第一铰接座与所述前举升臂和后举升臂连接，其中一个连接法兰与所述导梁之间设有纵向微调液压缸，所述动力头通过液压缸一链条一链轮传动装置连接于导梁上。所述前举升臂和后举升臂包括导向柱，所述导向柱包括内柱和外柱，所述内柱的内部设有举升液压缸。所述钻机行走机构包括行走轮、行走轮架、行走转动机构、销轴及电机传动系统。所述行走轮为双轮缘滚轮，行走在底部的钢轨支撑上；行走轮架连接行走轮与转动机构，并支撑电机传动系统；行走轮转动机构可以实现行走轮的纵横向转动，从而使管棚钻车沿工作面纵向和横向移动。销轴用来固定行走轮架和行走轮转动机构的相对转动；电机传动系统为行走机构提供动力。还包括控制系统及液压泵站，所述控制系统及液压泵站放置于所述拱架的底部的连接横梁上，所述控制系统包括电气控制系统和液压控制系统。本发明的拱架管棚钻机可以用于隧道及城市地下工程施工中，设计合理、安全可靠、施工环境适应性强、加工制造方便，能有效地提高施工效率和降低施工成本。具体实施例:
如图la、图1b所示，包括钻进工作机构1、前后举升臂2、举升臂移动平台3、拱架
4、液压支腿5、钻机行走机构6、控制系统及液压泵站7组成。如图2所示，钻机工作机构I由动力头101、钻杆及钻具102、液压缸一链条一链轮传动装置103、钻杆夹持器104、顶尖头105、动力头导梁106、导梁连接法兰107、第一铰接座108、导梁纵向微调液压缸及其连接座109组成。动力头为钻进提供旋转和进给动力；钻杆及钻具实现管棚孔的钻进，可根据不同的地层对其更换；液压缸一链条一链轮传动装置设置于动力头导梁箱体内，主要为动力头提供进给和后退的动力；钻杆夹持器在钻机钻进过程中用来扶正钻杆，并与动力头协调运动，实现钻杆间对接、脱离、钻头拆卸等；顶尖头在钻机工作时顶紧工作断面；动力头导梁用来支撑动力头并为其提供运动导向；举升臂通过前后两个导梁连接法兰和第一铰接座与动力头导梁相连，动力头导梁下边缘嵌在导梁连接法兰中，并用销轴与导梁连接法兰固定；导梁纵向微调液压缸一端与动力头导梁相连，另一端与导梁连接法兰相连，通过导梁微调液压缸的伸缩，可以使动力头导梁相对于导梁连接法兰滑动。如图3a、图3b所示，前后举升臂2由第二铰接座201、导向柱202、举升臂液压缸及其铰接座203组成。第二铰接座与第一铰接座108相连；导向柱由内柱和外柱组成；举升臂液压缸及其铰接座装在导向柱的内柱空间内。前后举升臂来调节钻进工作机构的径向尺寸和仰角大小。如图4a、图4b所示，举升臂移动平台3由举升臂移动平台主梁301、举升臂移动平台主行走轮系302、马达驱动系统303、举升臂侧支撑轮系304组成。举升臂移动平台主梁为箱型截面，将前后两个举升臂连接为一个整体，举升臂移动平台上部连接前后两个举升臂，下部连接举升臂平台两套主行走轮系。一套举升臂移动平台主行走轮系由两个上行走轮、一个下行走轮、一个侧支撑轮及其连接架组成，其中上行走轮沿拱架外圈H型钢上翼缘外侧表面行走，下行走轮沿拱架外圈H型钢上翼缘内侧表面行走，侧支撑轮沿拱架外圈H型钢腹板表面行走。马达驱动系统由液压马达、链轮、链条组成，液压马达通过固定支架连接于举升臂平台主梁上，链轮固定于液压马达的输出轴上，链条通过压板固定在拱架外圈H型钢下翼缘的内表面，马达输出轴旋转，带动链轮沿链条及拱架的弧线运动，从而由马达带动整个举升臂平台沿拱架弧线运动。举升臂侧支撑轮系是由液压缸、侧连杆、侧滚动轮组成的连杆机构，液压缸一端铰接于举升臂导向外柱上，另一端铰接于侧连杆中部；侧连杆一端铰接于举升臂移动平台主梁上，另一端安装侧滚轮。管棚钻机工作时，液压缸伸出带动侧连杆，使侧滚轮紧压于拱架外圈H型钢上翼缘外表面，用来稳固管棚钻机整个上部结构。拱架4由型钢和钢板焊接而成，拱架上部为半圆形结构，下部由横梁连接，拱架外圈H型钢下翼缘内表面固定有链条。液压支腿5固定在拱架下部主梁的两端，当钻机工作时，液压支腿伸出并支撑在地面上。如图5a、5b所示，钻机行走机构6实现整个管棚钻机的纵向和横向移动，主要由行走轮601、行走轮架602、行走轮转动机构603、销轴604、电机传动系统605组成。行走轮为双轮缘滚轮，行走在底部的钢轨支撑上；行走轮架连接行走轮与转动机构，并支撑电机传动系统；行走轮转动机构可以实现行走轮的纵横向转动，从而使管棚钻车沿工作面纵向和横向移动。销轴用来固定行走轮架和行走轮转动机构的相对转动；电机传动系统为行走机构提供动力。控制系统及液压泵站7放置于拱架的底部连接横梁上，控制系统包括电气控制和液压控制系统。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种拱架管棚钻机，其特征在于，包括拱架和钻进工作机构，所述拱架的上部为半圆形结构，所述拱架的下部的两侧设有液压支腿和行走机构，所述拱架的上部设有举升臂移动平台，所述钻进工作机构通过前举升臂和后举升臂支撑于所述举升臂移动平台上； 所述拱架的外圈设有H型钢，所述举升臂移动平台包括主梁，所述前举升臂和后举升臂固定于所述主梁的上部，所述主梁的下部设有主行走轮系，所述主行走轮系行走于所述H型钢上； 所述前举升臂和后举升臂的侧面分别设有侧支撑轮系，所述侧支撑轮系行走于所述H型钢上。
2.根据权利要求1所述的拱架管棚钻机，其特征在于，所述主行走轮系包括两个上行走轮、一个下行走轮和一个侧支撑轮，所述上行走轮沿所述H型钢上翼缘外侧表面行走，所述下行走轮沿所述H型钢上翼缘内侧表面行走，所述侧支撑轮沿所述H型钢腹板表面行走。
3.根据权利要求2所述的拱架管棚钻机，其特征在于，所述主行走轮系连接有马达驱动系统，所述马达驱动系统包括液压马达及相互啮合的链轮、链条，所述液压马达连接于所述主梁上，所述链轮固定于所述液压马达的输出轴上，所述链条固定在所述H型钢下翼缘的内表面。
4.根据权利要求1所述的拱架管棚钻机，其特征在于，所述侧支撑轮系包括液压缸、侧连杆、侧滚动轮，所述液压缸的一端铰接于所述前举升臂或后举升臂上、另一端铰接于所述侧连杆的中部，所述侧连杆一端铰接于所述主梁上、另一端安装侧滚轮。
5.根据权利要求1所述的拱架管棚钻机，其特征在于，所述钻机工作机构包括导梁、动力头、钻杆及钻具，所述导梁上设有钻杆夹持器，所述导梁的前端设有顶尖头，所述导梁的下部通过连接法兰和第一铰接座与所述前举升臂和后举升臂连接，其中一个连接法兰与所述导梁之间设有纵向微调液压缸，所述动力头通过液压缸一链条一链轮传动装置连接于导梁上。
6.根据权利要求1所述的拱架管棚钻机，其特征在于，所述前举升臂和后举升臂包括导向柱，所述导向柱包括内柱和外柱,所述内柱的内部设有举升液压缸。
7.根据权利要求1所述的拱架管棚钻机，其特征在于，所述钻机行走机构包括行走轮、行走轮架、行走转动机构、销轴及电机传动系统。所述行走轮为双轮缘滚轮，行走在底部的钢轨支撑上；行走轮架连接行走轮与转动机构，并支撑电机传动系统；行走轮转动机构可以实现行走轮的纵横向转动，从而使管棚钻车沿工作面纵向和横向移动。销轴用来固定行走轮架和行走轮转动机构的相对转动；电机传动系统为行走机构提供动力。
8.根据权利要求1至7任一项所述的拱架管棚钻机，其特征在于，还包括控制系统及液压泵站，所述控制系统及液压泵站放置于所述拱架的底部的连接横梁上，所述控制系统包括电气控制系统和液压控制系统。
全文摘要
本发明公开了一种拱架管棚钻机，包括拱架和钻进工作机构，拱架的上部为半圆形结构，拱架底部两侧设有液压支腿和钻机行走机构，拱架的上部设有举升臂移动平台，钻进工作机构通过前举升臂和后举升臂支撑于举升臂移动平台上；前举升臂和后举升臂固定于移动平台主梁的上部，主梁的下部设有主行走轮系，前举升臂和后举升臂的侧面分别设有侧支撑轮系，主行走轮和侧支撑轮行走于H型钢上。安全可靠、施工环境适应性强、加工制造方便，能有效地提高施工效率和降低施工成本。
文档编号E21B3/02GK103114808SQ20131006542
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月1日 优先权日2013年3月1日
发明者严振林, 姚坤锋, 万鹏, 王治斌, 孙世豪 申请人:中铁第五勘察设计院集团有限公司, 北京铁五院工程机械有限公司