一种卷扬机构及其旋挖钻机的制作方法

1.本实用新型涉及钻机技术领域，具体涉及一种卷扬机构及其旋挖钻机。


背景技术：

2.旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，主要适于砂土、粘性土和粉质土等土层施工，在灌注桩、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。
3.目前旋挖钻机主卷扬大多安装在底盘上，由于主卷扬安装空间限制，目前旋挖钻机的主卷扬卷筒均设置为圆柱型卷筒，卷筒上缠绕绳索，绳索的另一端用于连接钻杆，目前的卷筒具有容绳量小等缺点。在钻桩过程中，第一节钻杆钻深范围内，主卷扬承受所有钻杆重量，载荷大；随着钻深增加，主卷扬仅承受部分钻杆重量，主卷扬载荷逐渐减小。因此圆柱型卷筒在深孔钻桩时安全系数具有很大的富裕量。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于充分利用现有技术中的卷筒上安全系数富裕，通过改变卷筒的直径，使得卷扬机构更适应于施工作业，从而提供一种卷扬机构及其旋挖钻机。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种旋挖钻机的卷扬机构，包括：卷筒，所述卷筒沿其自身轴向具有变径段；连接绳，至少部分缠绕在所述变径段上；驱动结构，适于驱动所述卷筒转动；压绳结构，所述压绳结构与所述卷筒并行设置。
6.可选的，所述变径段的两端分别延伸至所述卷筒的两端。
7.可选的，所述变径段的周向外表面为锥面。
8.可选的，所述变径段的周向外表面为曲面。
9.可选的，所述变径段的数量为多个，多个所述变径段的直径依次变大或依次变小。
10.可选的，所述变径段的周向外表面为阶梯面、锥面或者曲面。
11.可选的，所述压绳结构的形状与所述卷筒的外表面形状相适应。
12.可选的，所述卷筒的外表面设置绳槽。
13.可选的，所述卷筒包括位于变径段两端的挡板。
14.本实用新型还提供一种旋挖钻机，包括上述的卷扬机构。
15.本实用新型具有以下优点：
16.1、本实用新型提供一种变径卷筒的卷扬机构，卷筒的剖面成梯形；该结构不仅可以在不改变原有卷扬整体尺寸的前提下，大量增加卷扬容绳量；而且可以使钻机钻桩时，使卷扬的受力更加合理，同时提高钻杆提升下放的速度。
17.2、本实用新型的变径卷筒直径变化与连接绳上的拉力变化相适应，拉力减小时，卷筒的直径较大；拉力较大时，卷筒上的直径较小，从而合理利用卷筒的安全系数，增加卷筒上的容绳量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1示出了本实用新型实施例一的旋钻挖机的整体示意图；
20.图2示出了本实用新型实施例一卷扬机构的示意图；
21.图3示出了本实用新型实施例一的卷筒受力分析图；
22.图4示出了本实用新型实施例一的卷筒的示意图；
23.图5示出了本实用新型实施例一锥面变径段的示意图；
24.图6示出了本实用新型实施例一曲面变径段的示意图；
25.图7示出了本实用新型实施例二锥面变径段的示意图；
26.图8示出了本实用新型实施例二曲面变径段的示意图；
27.图9示出了本实用新型实施例二阶梯面变径段的示意图。
28.附图标记说明：
29.1、底盘；2、卷扬机构；3、压绳结构；11、钻杆；12、驱动结构；13、动力头；21、卷筒；211、变径段；2111、锥面；2112、曲面；2113、阶梯面；212、挡板；213、第一端；214、第二端；22、连接绳；23、绳槽；31、压绳辊。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.实施例一
35.参照图1和图2，旋钻挖机包括底盘1和设置在底盘1上的卷扬机构2，卷扬机构2包括卷筒21和缠绕在卷筒21上的连接绳22，连接绳22的另一端连接有钻杆11，连接绳22优选
钢丝绳，卷筒21上连接有驱动结构12，用于驱动卷筒21的正反转，以此来释放或收束连接绳22，进而带动钻杆11的上下移动。驱动结构12可以是常见的减速电机，通过减速电机驱动卷筒21转动，此处结构不进行赘述。
36.结合图3，刚开始钻孔时，连接绳22承受钻杆11的全部质量，连接绳22上的拉力较大；随着钻孔的深度加深，连接绳22释放，钻杆11的质量逐渐由挖机上的动力头13承载，连接绳22上的拉力逐渐减小。从运动上讲，连接绳22为缠绕在卷筒21上的，一般来讲，连接绳22在卷筒21上缠绕层数为一层，随着连接绳22的释放或收束，连接绳22在卷筒21上的力的作用点也会沿着卷筒21的轴向移动，从一端向另一端移动。从力学分析上看，连接绳22受到拉力f，连接绳22力的作用点与卷筒21中心之间形成力臂l，拉力f与力臂l的乘积形成力矩m，卷筒21受到力矩m的作用，力矩m过大，会使得卷筒21受损，如开裂或者压扁；力矩m过小，会使得卷筒21存在较大的安全系数富裕。
37.参照图4，在卷筒21所能承受的力矩m不变的情况下，释放连接绳22，拉力f也存在从大到小变化的趋势，这就表明，力臂l可以适应拉力f从小变大，而力臂l正好与卷筒21的半径相对应。因此，卷筒21可以设置为变径筒，参照图4，卷筒21包括沿其自身的轴向的第一端213和第二端214，第一端213的直径小于第二端214的直径，第一端213和第二端214之间为变径段211。连接绳22的端部优选为固定在第二端214，即固定在卷筒21直径较大的一端，这样，连接绳22缠绕在卷筒21上后，从第一端213开始释放。向下释放钻杆11时，即释放连接绳22，连接绳22与卷筒21力的作用点从卷筒21的第一端213移动至第二端214，此过程中，连接绳22的力的作用点从直径小的一端向直径较大的一端移动，拉力f从大变小，卷筒21上的直径变化适应于拉力f的变化，而直径较大的部分能够缠绕更多的连接绳22，使得钻杆11获得更大的行程。另一方面，在卷筒21的转速相同的情况下，即相同的角速度，直径较大的位置线速度越大，当连接绳22力的作用点移动到直径较大位置时，钻杆11也处于较深的钻孔位置，此时也需要钻杆11获得较快的速度，以挖出泥土或碎石，加快工作效率。
38.参照图4和图5，卷筒21包括设置在变径段211两端的挡板212，用于挡住连接绳22，防止其从卷筒21上向两端滑动而导致脱落。优选的，变径段211的两端分别延伸至卷筒21的两端，当然，卷筒21的周向外表面上也可以部分为变径段211，本方案中，优选卷筒21的周向外表面均为变径段211。变径段211的周向外表面为锥面2111，即以任意过卷筒21的轴线做剖面，变径段211的纵截面轮廓线记为直线a，且该直线a相对于卷筒21的轴线倾斜设置。值得注意的是，卷筒21纵截面的轮廓线所成直线a为上下两条，上下两条直线a可以是相对于卷筒21的轴线对称设置，也可以不对称设置。
39.参照图6，本方案中的另一实施方式中，变径段211的周向外表面还可以为曲面2112，即以任意过卷筒21轴线做剖面，变径段211的纵截面轮廓线记为曲线b，曲线b从第一端213向第二端214逐渐增大。值得注意的是，变径段211纵截面的轮廓线为上下两条，上下两条曲线b可以为关于卷筒21的轴线对称设置，也可以不对称设置。
40.参照图4，卷筒21的周向外表面还设有绳槽23，绳槽23螺旋设置在变径段211上，用于排布连接绳22。
41.参照图2，进一步的，卷扬结构还包括压绳结构3，压绳结构3为常规结构，压绳结构3包括压绳辊31，压绳辊31与卷筒21并行设置，压绳辊31的形状设置为与卷筒21的周向外表面相适应，以便于将连接绳22压在绳槽23内。
42.实施例二
43.本实施例二与实施例一的不同之处在于，变径段211的数量不同。具体的，变径段211的数量设有多个，可以为两个、三个、四个乃至更多，本方案中仅给出数量为三个的较佳示例。具体的，参照图7，变径段211为锥面2111，锥面2111与上述实施例一的锥面2111相同，在相邻的变径段211之间，其卷筒21的周向外表面为圆柱面。需要说明的是，三个变径段211的直径依次变大，且连接绳22在释放时，也同样从直径较小的一端向直径较大的一端移动。
44.参照图8，在另一种实施方式中，变径段211还可以为曲面2112，曲面2112与上述实施例一的曲面2112相同。
45.参照图9，在另一种实施方式中，变径段211还可以为阶梯面2113。
46.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。