一种芯节杆及具有其的旋挖钻机钻杆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，尤其是涉及一种芯节杆及具有其的旋挖钻机钻杆。
【背景技术】
[0002]图1所示为现有的一种芯节杆10的剖视示意图。如图1所示，该芯节杆10包括芯节杆管体11、位于芯节杆10上端的提引器连接头12及位于芯节杆10下端的钻具连接头13ο
[0003]其中，芯节杆管体11的外部套设有多层外节杆。芯节杆管体11通过设于其上的外键与设于最内层外节杆上的内键槽相配合，各层的外节杆则通过内层外节杆的外键与外层外节杆的内键槽相配合，通过上述配合方式实现了旋挖钻机的外节杆和芯节杆10之间的动力传递。在芯节杆管体11的内部，提引器连接头12通过转环卸扣14与内置钢丝绳15的上端相连，内置钢丝绳15的下端则通过合金浇铸的方式与钻具连接头13相连。
[0004]钻具连接头13为焊接组件，其包括位于钻具连接头13下部的方头部131及位于钻具连接头13上部的连接部132。方头部131为横截面尺寸为200*200的方结构，连接部132为直径为200的圆结构(如没有特别说明，本案中所涉及尺寸的单位均为毫米)。如图2所示，该钻具连接头13在安装时，其连接部132上先依次套入弹簧挡板16及过渡管17，然后再将连接部132和过渡管17插入芯节杆管体11的内部，并通过环焊缝连接过渡管17与芯节杆管体11，接着，利用连接销轴18插入芯节杆管体11、过渡管17及钻具连接头13的连接部132，将三者连成一体。最后，将弹簧限位块19套至芯节杆管体11的外部，并使其与弹簧挡板16相抵。
[0005]在该种芯节杆10中，由于将钻具连接头13与弹簧挡板16分开，提高了钻具连接头13的通用性，使其可以用于多种不同型号的旋挖钻机中。
[0006]然而，在该种芯节杆10中，由于受结构限制，钻具连接头13的方头部131和连接部132之间的过渡圆角无法加工的足够大，会形成结构应力集中，从而使此位置在使用过程中容易发生疲劳断裂，降低了使用寿命；
[0007]在该芯节杆10结构中，由于受芯节杆管体11外径尺寸的限制，连接销轴18的直径受到限制，在扭矩为150ΚΝ.Μ以下的机型中，此种设计结构是安全的，当应用于扭矩大于150ΚΝ.M的机型上时，此种结构会出现断裂失效，最终造成钻具连接头13断裂，钻具掉入孔内等恶性事故；
[0008]在该芯节杆10结构中，钻具连接头13本身由于截面直径较大，进行调制处理时，钻具连接头13的芯部会出现淬火淬不透，保温时又出现回火软化，使得钻具连接头13调质后的屈服强度降低，在大机型的设计中不能满足设计要求；
[0009]在该种芯节杆10结构中，钻机扭矩和加压力最终均通过钻具连接头13传递到切削钻具上，使得钻具连接头13本身的受力比较复杂。
[0010]该种芯节杆10结构通过内置软连接与钻具连接头13通过合金浇铸的方式进行连接，在芯节杆管体底部出现断裂需更换芯节杆管体底部时，由于在芯节杆管体底部没有设置可拆卸的连接头，此时必须割断钢丝绳15才能够拆除芯节杆管体11的底部，而更换芯节杆管体底部后则由于钢丝绳15已经割断而无法再次与钻具连接头13连接，使维修后的芯节杆10失去软连接断杆打携功能。
【发明内容】
[0011]有鉴于此，本发明提供一种具有较长使用寿命的芯节杆及具有其的旋挖钻机钻杆。
[0012]本发明还可提供一种受力比较简单的芯节杆及具有其的旋挖钻机钻杆。
[0013]本发明还可提供一种具有较大许用屈服强度的芯节杆及具有其的旋挖钻机钻杆。
[0014]本发明还可提供一种维修后仍具有软连接断杆打捞功能的芯节杆及具有其的旋挖钻机钻杆。
[0015]本发明实施例提供的芯节杆包括芯节杆管体及设于芯节杆管体下方的钻具连接头，所述钻具连接头包括方头部、连接部及位于方头部和连接部之间的凸台部，所述凸台部夹设于一承压板及一弹簧挡板之间，所述弹簧挡板与所述芯节杆管体相连且通过若干驱动键与所述承压板相连。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述弹簧挡板焊接于所述芯节杆管体管体的下方，所述驱动键焊接于所述芯节杆管体的外围，且通过焊接的方式与所述弹簧挡板和所述承压板相连。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述弹簧挡板和所述芯节杆管体之间还焊接有一加强管，所述加强管的刚度和安全系数均优于所述芯节杆管体管体。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述承压板套设于所述方头部的上部，所述弹簧挡板套设于所述连接部的底部，且所述弹簧挡板的一部分跨过所述凸台部，将所述凸台部包裹于所述弹簧挡板、所述承压板和所述驱动键之间。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述弹簧挡板包括基座及设于基座外周面上的若干凸块，所述基座上开设有用于使所述连接部穿过的通孔，所述凸块的内表面合围形成容置所述凸台部的容置孔，且所述凸块之间形成有供所述驱动键穿过的凹槽。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述承压板上开设有用于使所述方头部穿过的方孔，且所述承压板的外缘形成有供所述驱动键穿过的凹槽。
[0021]根据本发明的一个实施例，所述方头部上还设有一轴向通孔。
[0022]根据本发明的一个实施例，所述钻具连接头的所述连接部通过一可拆卸的连接机构与设于芯节杆管体上方的提引器连接头相连。
[0023]根据本发明的一个实施例，所述可拆卸的连接机构包括与芯节杆的内置钢丝绳相连的椭圆环、与椭圆环相连的蝴蝶扣、与蝴蝶扣相连的链条、与链条相连的D型卸扣以及通过蝴蝶扣和椭圆环与D型卸扣相连的连接扁头，所述连接扁头固定于所述连接部上开设的通槽内。
[0024]本发明实施例提供的旋挖钻机钻杆，包括上述的芯节杆及套设于芯节杆外部的多层外节杆。
[0025]在本发明中，由于改变了钻具连接头直接与芯节杆管体焊接在一起的连接方式，而通过弹簧挡板和承压板夹设钻具连接头的凸台部，改变了钻具连接头的受力结构，使加压力可以不经过钻具连接头的方圆过渡区等薄弱区而直接到达钻具连接头的承压板部位，并且扭矩也分成了两路，降低了钻杆的故障率，提高了钻杆的使用寿命；本发明在钻具连接头的方头部内设置轴向通孔以增加钻具连接头热处理后的许用屈服强度，从而降低了钻具连接头的截面尺寸，节约了钻具连接头的制造成本；本发明在钻杆芯节杆的底部植入了可拆卸的软连接结构，当钻杆在施工过程中发生芯节杆底部区域断裂，而需要更换芯节杆底部的管体时，只需打开链条上的蝴蝶扣，即可方便地卸下损坏的芯节杆组件，换上新的芯节杆管体组件，并使其与原始钢丝绳连接，从而使得钻杆的芯节杆管体断裂打捞功能得以保苗O
[0026]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【附图说明】
[0027]图1所示为现有的一种芯节杆的剖视示意图。
[0028]图2所示为图1的局部放大示意图。
[0029]图3所示为本发明一实施例提供的芯节杆的剖视示意图。
[0030]图4所示为图3中加强管、弹簧挡板、承压板、驱动键及钻具连接头的立体组装示意图。
[0031]图5所示为图3中钻具连接头的立体示意图。
[0032]图6所示为图3中承压板的立体示意图。
[0033]图7所示为图3中弹簧挡板的立体示意图。
[0034]图8a及8b所示为图1所示的现有技术与图3所提供的本发明实施例的扭矩传递顺序图。
[0035]图9a及9b所示为图1所示的现有技术与图3所提供的本发明实施例的加压力传递顺序图。
【具体实施方式】
[0036]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如下。
[0037]本发明提供的旋挖钻机钻杆包括芯节杆20及位于芯节杆20外部的多层外节杆(图未示)。
[0038]如图3所示，芯节杆20包括芯节杆管体21、位于芯节杆20上端的提引器连接头22及位于芯节杆20下端的钻具连接头23。芯节杆管体21的外侧通过焊接的方式固定有多个外键211，除最外层的外节杆外的各层外节杆均包括位于对应外节杆内侧的内键、形成于相邻内键之间的内键槽以及位于对应外节杆外侧的外键。
[0039]在本发明的旋挖钻机钻杆组装时，芯节杆20通过芯节杆管体21上的外键211与最内层外节杆上的内键槽相配合，其余的各层外节杆则通过内层外节杆的外键与外层外节杆的内键槽相配合，通过上述配合方式实现了旋挖钻机的外节杆和芯节杆20之间的扭矩和加压力等的传递。
[0040]在芯节杆管体21的内部，提引器连接头22通过一可拆卸的连接机构与钻具连接头23相连。具体而言，提引器连接头22通过转环卸扣24与内置钢丝绳25的上端相连，内置钢丝绳25的下端通过椭圆环26 (本实施例为合金椭圆环)与蝴蝶扣27相连，然后依次通过链条28、蝴蝶扣27、椭圆环26及D型卸扣29与连接扁头30相连。连接扁头30通过焊接或其它的方式固定至钻具连接头23上。
[0041]请一并参阅图3及图5，钻具连接头23包括位于钻具连接头23下部的方头部231、位于钻具连接头23上部的连接部232以及位于方头部231和连接部232之间的凸台部233。方头部231为横截面为正方形的方结构，连接部232和凸台部233则为圆结构。方头部231的中心开设有一沿方头部231的轴向延伸的通孔231a。方头部231和凸台部233之间采用过渡圆角连接。连接部232上开设一通槽232a，连接扁头30即固定至该通槽232a内。
[0042]如图4及图