专利名称：立轴回转式自卸扣工程钻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土层和岩石的钻进技术领域，具体地说是一种最低转速在65～70转/分之间，既有低速钻进档，又有低速倒档，最大钻取岩心直径为150mm，钻井深度为150m的小型自卸扣工程钻机。
背景技术：
目前，主要用于工程地质勘探和建设施工中小直径灌注桩基钻孔及山丘地区钻凿小型水井的油压工程钻机，由于在结构上存在的不足，已经难以适应当前对土层和岩石的钻进需要了。比如，地质勘探和钻井用的立轴式油压岩心钻机，它的变速箱最低回转速度一般在142转/分左右，高速达到570转/分左右。由于低档的转速比较高，扭矩小，很难进行低速大孔大扭矩钻井作业。而且钻机只能进行正转，不能反转，钻杆的卸扣全靠人工操作，劳动强度大。同时，这种钻机的卷扬机大部分为行星传动结构，吊锤冲击时只能匀速下滑，形不成势能，冲击无力，影响钻井作业。特别是这种岩心钻机的立轴回转器，它的从动齿轮是通过平键套装在内六方立轴上的。立轴的内六方与传动轴的外六方滑动配合，主动钻杆从传动轴内通过。由于连接孔内的钻杆受安装部位的限制，其最小壁厚只有5mm左右，虽然经过热处理提高了强度，但由于在比较复杂的工况条件传递扭矩，所以传动轴特别最容易损坏。而且零件专用程度高，加工工艺复杂，批量生产受制约，制造成本大大提高。
发明内容
为了解决上述工程钻机在结构上存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种转速低、扭矩大、多档位并能够反转的立轴回转式自卸扣工程钻机。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这种立轴回转式自卸扣工程钻机，包括底座、设有离合规板的支架、机架、带副腿的塔架、钻具以及固定在底座上的柴油机、油箱、油压管路系统和张紧装置，主要是在柴油机上接有联轴离合器并通过联轴离合器上的传动皮带带动固定在机架上的具有四个正档和一个倒档的、上端设有操纵手柄的变速箱并使变速箱与固定在机架上的分动箱同轴相联，分动箱与立轴回转器联接成一体，在分动箱箱体的上平面上安装冲击卷扬机，油压管路系统分别与油箱和立轴回转器的油缸相连接；所说联轴离合器通过联轴节、半联轴盘和轴承支架将离合器总成连接成一体，在离合器轴上分别安装有泥泵皮带轮、分离轴承和使变速箱离合换挡的离合拉杆；所说的分动箱设有与变速箱相固定的连接盘，在箱体内设有拨动手柄、花键轴、二轴和小轴，花键轴上装有拨动齿轮和连接座，二轴上设有轴承以及固定在轴承上的双联齿轮，小轴上设有中间齿轮，二轴和小轴的端部由工艺套配合，拨动齿轮由拨动手柄控制，拨动齿轮与双联齿轮啮合带动中间齿轮回转；所说立轴回转器的壳体内设有立轴、主动圆弧齿轮轴，立轴上设有接盘并通过接盘将从动圆弧齿轮固定在主轴上，主动圆弧齿轮轴上的齿轮与从动圆弧齿轮相啮合，立轴下端连接主动钻杆和孔内钻杆，在轴承套上端设有与顶套相连接的操纵装置；所说的冲击捲扬机，由离合螺栓、托架、加压手把、离合螺母、分离轴承、压盘、弹簧、摩擦片总成、离合主动片、离合齿轮、刹带总成、左轴架、卷筒、主轴、钢绳压板组件、右轴承架、架盖组成，在主轴上固定卷筒并在卷筒上分别装有刹带总成和钢绳压板组件，摩擦片总成和离合主动片结合后与离合齿轮相固定并套装在主轴上，在摩擦片总成内装有用于分离离合主动片的弹簧，通过左轴承架、右轴承架与分动箱的箱体固定，离合齿轮与分动箱的中间齿轮相啮合，托架与左轴承架相固定，离合螺栓上装有离合螺母、分离轴承及加压手把。
本实用新型与现有技术相比的主要优点是，结构新颖，设计合理，适用性强，作业效率高。
一是由于采用了标准化的变速箱，钻机可以在68转/分、142转/分、260转/分、439转/分四个档位上作业，达到了档位多，低速的转速低，扭矩大的目的，取芯直径由原来的110mm增加到150mm，钻进深度由原来的100m增加到150m。特别是变速箱可以进行倒档作业，在分动箱的配合下能够使钻杆倒转，实现了转杆的自动卸扣，大大降低了劳动强度。
二是冲击卷扬机改变了传统的行星结构，采用了强制性摩擦离合结构，使吊锤直接下滑形成势能，增大了冲击力，提高了作业效率。
三是由于改进了立轴的传动结构，由原来立轴的内六方与传动轴的外六方滑动配合结构，改成了有从动圆弧齿轮的立轴与主动圆弧齿轮轴相啮合的立轴回转器结构，大大提高了钻机主轴的性能，也提高了钻机主轴的使用寿命。
四是一机多用，既能够用于工程地质岩芯勘探，又可用于建设施工的小直径灌注桩钻孔，还能够用于山丘地区钻凿直径大，深度达150米左右的小型水井。而且标准件多，专用件少，整体结构简单，制造成本低。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1为本实用新型的整体结构总图；图2为本实用新型的塔架结构图图3为本实用新型的联轴离合器结构图；图4为本实用新型的变速箱总成结构图；图5为本实用新型的分动箱结构图；图6为本实用新型的立轴回转器结构图；图7为立轴回转器B向结构图；图8为立轴回转器A-A剖视图；图9为本实用新型冲击卷扬机结构图。
图中1.底座，2.柴油机，3.联轴离合器，4.张紧装置，5.变速箱，6.分动箱，7.冲击卷扬机，8.立轴回转器，9.油压管路系统，10.油箱，11.机架，12.塔架，13.钻具，14.联轴节，15.半联轴盘，16.离合器总成，17.离合拉杆，18.分离轴承，19.轴承支架，20.离合器轴，21.皮带轮，22.离合规板，23.支架，24.操纵手柄，25.拨动手柄，26.连接盘，27.连接座，28.二轴，29.小轴，30.轴承，31.中间齿轮，32.双联齿轮，33.工艺套，34.拨动齿轮，35.花键轴，36.箱体，37.主动圆弧齿轮轴，38.立轴，39.壳体，40.从动圆弧齿轮，41.接盘，42.轴承套，43.顶套，44.操纵装置，45.螺母，46.螺栓，47.离合螺栓，48.托架，49.加压手把，50.离合螺母，51.分离轴承，52.压盘，53.弹簧，54.摩擦片总成，55.离合主动片，56.离合齿轮，57.刹带总成，58.左轴架，59.卷筒，60.主轴，61.钢绳压板组件，62.右轴承架，63.架盖，64.副腿，65.水龙头，66.主动钻杆，67.孔内钻杆。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。
如
图1、2所示，这种立轴回转式自卸扣工程钻机，包括底座1、设有离合规板22的支架23、机架11、带副腿64的塔架12、钻具13以及固定在底座1上的柴油机2、油箱10、油压管路系统9和张紧装置4，主要是在柴油机2上接有联轴离合器3并通过联轴离合器3上的传动皮带带动固定在机架11上的具有四个正档和一个倒档的、上端设有操纵手柄24的变速箱5，并使变速箱5与固定在机架上的分动箱6同轴相联，分动箱6与立轴回转器8联接成一体，在分动箱6箱体的上平面上安装冲击卷扬机7，油压管路系统9分别与油箱10和立轴回转器的油缸相连接。张紧装置4用于调整联轴离合器3上三角皮带的松紧程度。
如图3所示，钻机的联轴离合器3通过联轴节14、半联轴盘15和轴承支架19将离合器总成16连接成一体，在离合器轴20上分别安装有泥泵皮带轮21、分离轴承18和使变速箱5离合换挡的离合拉杆17。联轴离合器3上的传动皮带将输出的动力通过三角皮带传递给变速箱4，带动固定在机架11上的变速箱5运转。联轴离合器3既起联轴作用，又起离合作用，操纵离合拉杆17使离合器的摩擦片脱开，变速箱5就可以进行换挡。
如图4、5所示，变速箱有4个正转档，一个反转档。变速箱5与分动箱6连接后通过分动箱6分别驱动立轴回转器和冲击卷扬机7。钻机的分动箱6设有与变速箱5相固定的连接盘26，在箱体36内设有拨动手柄25、花键轴35、二轴28和小轴29，花键轴35上装有拨动齿轮34和连接座27，二轴28上设有轴承30以及固定在轴承30上的双联齿轮32，小轴29上设有中间齿轮31，二轴28和小轴29的端部由工艺套33配合，拨动齿轮34由拨动手柄25控制，拨动齿轮34与双联齿轮32啮合带动中间齿轮31回转。
如图6、7、8所示，在钻机立轴回转器8的壳体39内设有立轴38、主动圆弧齿轮轴37，立轴38上设有接盘41并通过接盘41将从动圆弧齿轮40紧紧地固定在立轴38上，主动圆弧齿轮轴37上的齿轮与从动圆弧齿轮40相啮合，通过主动圆弧齿轮轴37的齿轮带动立轴38转动。立轴38下端连接主动钻杆66和孔内钻杆67，在轴承套42上端设有与顶套43相连接的操纵装置44。
如图9所示，钻机的冲击捲扬机7，由离合螺栓47、托架48、加压手把49、离合螺母50、分离轴承51、压盘52、弹簧53、摩擦片总成54、离合主动片55、离合齿轮56、刹带总成57、左轴架58、卷筒59、主轴60、钢绳压板组件61、右轴承架62、架盖63等构成，在主轴60上固定卷筒59并在卷筒59上分别装有刹带总成57和钢绳压板组件61，摩擦片总成54和离合主动片55结合后与离合齿轮56相固定并套装在主轴60上，在摩擦片总成54内装有用于分离离合主动片55的弹簧53，通过左轴承架58、右轴承架62将冲击捲扬机7与分动箱6的箱体36固定在一起，离合齿轮56与分动箱6的中间齿轮31相啮合，托架48与左轴承架58相固定，离合螺栓47上装有离合螺母50、分离轴承51及加压手把49。
本实用新型的工作过程是启动柴油机后，联轴离合器3上的皮带将柴油机输出的动力传给变速箱5，通过变速箱5上的操纵手柄24选择钻进档位。因变速箱5与分动箱5是同轴相联的，当转动分动箱6的操纵手柄25，将拨动齿轮34与立轴回转器6上的主动圆弧齿轮轴37相接，通过主动圆弧齿轮轴37驱动立轴38回转。在钻进中操纵装置44夹持主动钻杆66，油压管路系统9加压进行钻进作业。主动钻杆66钻尽后，通过分动箱6的操纵手柄24将拨动齿轮34与双联齿轮34啮合，中间齿轮31带动冲击捲扬机7的离合齿轮空转，操纵冲击捲扬机7的加压手把49并加压，冲击捲扬机7的卷筒59开始卷绳，将主动钻杆66从孔内提出。
卸扣时，将变速箱5的操纵手柄24调至倒档，立轴回转器6的立轴38即由低速反转把丝扣卸开，通过冲击捲扬机7将主动钻杆66从立轴38内孔提出。
吊锤冲击时，先将主动钻杆66取下，松开立轴回转器8上的专用螺栓46、螺母45，然后将壳体39打开后，把吊锤锤垫与孔内钻杆67相接，专用导杆与锤垫相接后由冲击捲扬机7控制。操纵冲击捲扬机7上的加压手把49，当卷绳卷到一定高度后放绳，吊锤砸在锤垫上，反复操作达到取样或排除故障的目的。
权利要求1.一种立轴回转式自卸扣工程钻机，包括底座(1)、设有离合规板(22)的支架(23)、机架(11)、带副腿(64)的塔架(12)、钻具(13)以及固定在底座(1)上的柴油机(2)、油箱(10)、油压管路系统(9)和张紧装置(4)，其特征是在柴油机(2)上接有联轴离合器(3)并通过联轴离合器(3)上的传动皮带带动固定在机架(11)上的具有四个正档和一个倒档的、上端设有操纵手柄(24)的变速箱(5)并使变速箱(5)与固定在机架上的分动箱(6)同轴相联，分动箱(6)与立轴回转器(8)联接成一体，在分动箱(6)箱体的上平面上安装冲击卷扬机(7)，油压管路系统(9)分别与油箱(10)和立轴回转器的油缸相连接。
2.根据权利要求1所述的立轴回转式自卸扣工程钻机，其特征在于所说的联轴离合器(3)通过联轴节(14)、半联轴盘(15)和轴承支架(19)将离合器总成(16)连接成一体，在离合器轴(20)上分别安装有泥泵皮带轮(21)、分离轴承(18)和使变速箱(5)离合换挡的离合拉杆(17)。
3.根据权利要求1所述的立轴回转式自卸扣工程钻机，其特征在于所说的分动箱(6)设有与变速箱(5)相固定的连接盘(26)，在箱体(36)内设有拨动手柄(25)、花键轴(35)、二轴(28)和小轴(29)，花键轴(35)上装有拨动齿轮(34)和连接座(27)，二轴(28)上设有轴承(30)以及固定在轴承(30)上的双联齿轮(32)，小轴(29)上设有中间齿轮(31)，二轴(28)和小轴(29)的端部由工艺套(33)配合，拨动齿轮(34)由拨动手柄(25)控制，拨动齿轮(34)与双联齿轮(32)啮合带动中间齿轮(31)回转。
4.根据权利要求1所述的立轴回转式自卸扣工程钻机，其特征在于所说立轴回转器(8)的壳体(39)内设有立轴(38)、主动圆弧齿轮轴(37)，立轴(38)上设有接盘(41)并通过接盘(41)将从动圆弧齿轮(40)固定在立轴(38)上，主动圆弧齿轮轴(37)上的齿轮与从动圆弧齿轮(40)相啮合，立轴(38)下端连接主动钻杆(66)和孔内钻杆(67)，在轴承套(42)上端设有与顶套(43)相连接的操纵装置(44)。
5.根据权利要求1所述的立轴回转式自卸扣工程钻机，其特征在于所说的冲击捲扬机(7)，由离合螺栓(47)、托架(48)、加压手把(49)、离合螺母(50)、分离轴承(51)、压盘(52)、弹簧(53)、摩擦片总成(54)、离合主动片(55)、离合齿轮(56)、刹带总成(57)、左轴架(58)、卷筒(59)、主轴(60)、钢绳压板组件(61)、右轴承架(62)、架盖(63)组成，在主轴(60)上固定卷筒(59)并在卷筒(59)上分别装有刹带总成(57)和钢绳压板组件(61)，摩擦片总成(54)和离合主动片(55)结合后与离合齿轮(56)相固定并套装在主轴(60)上，在摩擦片总成(54)内装有用于分离离合主动片(55)的弹簧(53)，通过左轴承架(58)、右轴承架(62)与分动箱(6)的箱体(36)固定，离合齿轮(56)与分动箱(6)的中间齿轮(31)相啮合，托架(48)与左轴承架(58)相固定，离合螺栓(47)上装有离合螺母(50)、分离轴承(51)及加压手把(49)。
专利摘要本实用新型公开了一种立轴回转式自卸扣工程钻机，它包括底座、机架、塔架以及固定在底座上的柴油机、油箱、油压管路系统，要点是在柴油机上接有联轴离合器并通过传动皮带带动变速箱，变速箱与分动箱同轴相联，分动箱与立轴回转器联接成一体，在分动箱箱体的上平面上安装冲击卷扬机，油压管路系统分别与油箱和立轴回转器的油缸相连接。本实用新型的低速转速低、扭矩大、档位多，取芯直径由原来的110mm增加到150mm，钻进深度由原来的100m增加到150m，在分动箱配合下能够通过倒档使钻杆自动卸扣，大大降低了劳动强度。本实用新型可广泛应用于工程地质勘探、小直径灌注桩基钻孔以及山丘地区钻凿小型水井等方面，是理想的新型钻机。
文档编号E21B3/00GK2675840SQ200420038388
公开日2005年2月2日 申请日期2004年2月11日 优先权日2004年2月11日
发明者赵殿奎 申请人:赵殿奎