专利名称：新型管棚钻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钻机，尤其是涉及一种新型管棚钻机。
背景技术：
随着国家基础建设的不断发展，基础建设市场一片繁荣，与此同时，公路、铁路与 水利建设正逐步实现跨越式发展，其中隧道与水洞施工是公路、铁路与水利建设中重要的 组成部分。在隧道和水洞施工过程中，经常遇到涌水带、破碎带、土层带、崩落带等，因而容 易产生顶板冒落、涌水等事故，严重影响了人身和设备安全，阻碍了施工的进度。现如今， 最有效的施工方法是采用超前管棚支护进行施工，实际施工时经钻机钻孔、插管和注浆后， 浆液与孔内岩土层固结，由于内存的钢管混凝土结构及其拱形布局，形成很大的顶拱支撑 效果，且相邻管孔的浆液在压力注浆时，相互渗透连接，从而形成了天幕似的管棚结构，支 护着隧道顶板的破碎带、松散带、崩落带等，使其不易冒落或防止地下水的大量涌出等，大 大提高了隧道开挖的安全性、减少了回填混凝土的使用量，并且有效提高了施工速度。管棚 钻机施工技术于2003年从国外引入，并在国内迅速得到发展。目前，国内管棚钻机主要依 赖于进口，国外产品技术成熟，性能优越，但价格较高，平均价格在500-650万/台，其操控 系统复杂，受隧道环境变化影响比较大，且对操作控制人员的要求较高，与我国的国情不相 符，因此在国内对于一种价格适中、操控简单与维修方便的管棚钻机，还是空白。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新型 管棚钻机，其结构新颖、设计合理、技术先进、操作方便且安全可靠、适应性强，同时施工成 本低且生产效率高、实用价值高，能有效解决现有钻孔过程中所存在的加工效率低且事故 多等实际问题。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种新型管棚钻机，其特征 在于包括履带式底盘行走机构、安装在履带式底盘行走机构上的钻机机身、安装在钻机机 身后侧且供操作人员站立的站台、安装在钻机机身前侧的转盘转动机构、安装在钻机机身 上且能对钻机机身的俯仰角度进行调整的机身俯仰调整机构、与所述转盘转动机构相接且 驱动所述转盘转动机构左右偏摆和左右转动的转盘摆动驱动机构和转盘转动驱动机构、通 过传动机构一安装在转盘转动机构前侧的托架机构、布设在托架机构上的钻架机构、与所 述传动机构一相接且能通过托架机构带动钻架机构进行升降调整和上下翻转的钻架举升 驱动机构和钻架翻转驱动机构、安装在所述钻架机构上的钻架位置调整机构、安装于所述 钻架机构上且在动力驱动下进行钻进的动力头机构、安装在钻架机构上且与动力头机构相 接并能带动动力头机构前后移动继而实现钻杆给进的钻杆推进驱动机构、对动力头机构进 行驱动的动力头驱动机构、安装在钻架机构上方前后两侧且用于稳定夹持或拆卸钻杆的前 后钳机构、与前后钳机构相接且相应驱动前后钳机构进行开合动作的前后钳驱动机构、安 装在所述钻杆前端的钻头以及分别对机身俯仰调整机构、转盘偏摆驱动机构、转盘转动驱动机构、钻架举升驱动机构、钻架翻转驱动机构、钻架位置调整机构、钻杆推进驱动机构、前 后钳驱动机构和动力头驱动机构进行综合控制的控制系统，所述控制系统分别与所述机身 俯仰调整机构、转盘摆动驱动机构、转盘转动驱动机构、钻架举升驱动机构、钻架翻转驱动 机构、钻架位置调整机构、钻杆推进驱动机构、前后钳驱动机构和动力头驱动机构相接。所述履带式底盘行走机构、机身俯仰调整机构、转盘偏摆驱动机构、转盘转动驱动 机构、钻架举升驱动机构、钻架翻转驱动机构、钻架位置调整机构、钻杆推进驱动机构和动 力头驱动机构均为液压驱动机构。还包括与所述钻杆内部相通且能向所述钻杆内部提供高压水和/或高压气的水 气同进系统，所述钻头与水气同进系统组成所述管棚钻机的钻孔设备；水气同进系统包括 通过连接管道与所述钻杆内部相连通的高压水源和高压气源。所述水气同进系统还包括三通管，所述高压水源和高压气源分别通过液体传输管 道和气体传输管道与三通管的两个连接端口相接，且所述三通管的第三个连接端口通过所 述连接管道与所述钻杆内部相连通，所述液体传输管道和气体传输管道分别安装有液体单 向阀和气体单向阀。所述钻机机身包括钻机底盘和安装在钻机底盘上的机架；所述履带式底盘行走机 构包括履带底盘和对履带底盘进行驱动的液压驱动系统，所述液压驱动系统包括左右两个 行走液压马达和分别与左右两个行走液压马达相接的行走减速机，所述行走减速机通过传 动机构二与履带底盘相接；所述履带底盘安装在机架下方且与履带底盘与钻机机身组装为一体。所述钻机机身与履带底盘之间通过机身旋转固定轴进行固定连接。所述转盘转动机构与钻机机身间通过偏转连接头进行连接。所述液压驱动机构通过液压管道与液压动力源相接；所述机身俯仰调整机构为机 身俯仰调整油缸，所述转盘偏摆驱动机构为转盘偏摆油缸，所述转盘转动驱动机构为转盘 液压马达和与转盘液压马达相接的转盘减速机，所述钻架举升驱动机构为钻架举升油缸， 所述钻架翻转驱动机构为钻架翻转油缸，所述钻架位置调整机构为带动钻架左右转动的钻 架转动油缸和带动钻架前后移动的钻架微调油缸，所述钻杆推进驱动机构为钻杆进给油 缸，所述前后钳驱动机构包括与前后钳机构中的前钳相接的前钳夹紧油缸以及分别与前后 钳机构中的后钳相接的后钳夹紧油缸和后钳卸杆油缸，所述动力头驱动机构为动力头驱动 马达。所述高压水源为水泵，所述高压气源为空压机；所述液压动力源包括液压油箱、 三联泵、双联泵和先导油源块；所述控制系统包括对左右两个行走液压马达进行控制的控 制手柄一、对机身俯仰调整油缸进行控制的控制手柄二、分别对转盘偏摆油缸、转盘液压马 达、钻架举升油缸、钻架翻转油缸、钻架微调油缸和钻架转动油缸进行控制的多个手动手柄 一、分别对两个动力头驱动马达进行控制的手动手柄二、分别对前钳夹紧油缸、后钳夹紧油 缸和后钳卸杆油缸进行控制的手动手柄三以及由所述手动手柄一、手动手柄二和手动手柄 三带动且分别对多路阀一、多路阀二、多路阀三、多路阀四和多路阀五进行控制的电气控制 系统；对所述水泵进行驱动的水泵马达通过液压管道与多路阀一相接，且所述三联泵的 第三泵通过液压管道与多路阀一相接；所述三联泵与对左右两个行走液压马达进行驱动的两个行走液压泵之间均通过液压管道相接，且所述三联泵与两个行走液压泵之间的液压管 道中分别接有多路阀二和多路阀三，所述三联泵中的两个泵分别通过多路阀二和多路阀三 供油至左右两个行走液压马达；所述液压油箱与所述双联泵和所述三联泵之间均通过液压 管道相接，所述双联泵中的一泵通过液压管道与先导油源块相接且先导油源块通过液压管 道分别与控制手柄一和控制手柄二相接；所述双联泵中的第二泵通过液压管道分别与多路 阀四和多路阀五相接且所述双联泵中的第二泵通过多路阀五供油至机身俯仰调整油缸，所 述控制手柄一通过液压管道分别与多路阀二和多路阀三相接，且控制手柄二通过液压管道 与多路阀五相接；所述机身俯仰调整油缸的数量为两个，所述机身俯仰调整油缸与多路阀 五间通过液压管道进行连接且二者间所连接的液压管道上接有机身调整平衡阀；所述手 动手柄一与多路阀五中的多个电磁换向阀相接且相应对所述多个电磁换向阀的供电进行 通断控制，所述转盘偏摆油缸、转盘液压马达、钻架举升油缸和钻架转动油缸的数量均为两 个，钻架翻转油缸和钻架微调油缸的数量均为一个；多路阀五与转盘偏摆油缸、钻架举升油 缸、钻架翻转油缸、钻架微调油缸、钻架转动油缸和对转盘液压马达进行驱动的转盘液压泵 之间均通过液压管道进行连接，多路阀五与转盘液压马达、转盘偏摆油缸、钻架举升油缸、 钻架翻转油缸、钻架微调油缸和钻架转动油缸间的液压管道中分别接有转盘转动平衡阀、 转盘偏摆平衡阀、钻架举升平衡阀、钻架翻转平衡阀、钻架微调平衡阀和钻架转动平衡阀； 所述多路阀四与钻杆进给油缸间通过液压管道相接且二者间的液压管道分别与多路阀三 相接并组成合流回路，所述合流回路上接有钻杆进给电比例溢流阀；所述动力头驱动机构 为动力头驱动马达且所述动力头驱动马达的数量为两个，对两个动力头驱动马达分别进行 驱动的两个动力头驱动泵分别通过液压管道与多路阀二和多路阀三相接；所述手动手柄二 分别与多路阀二和多路阀三中的电磁换向阀相接且相应对所述电磁换向阀的供电进行通 断控制；所述前钳夹紧油缸、后钳夹紧油缸和后钳卸杆油缸分别通过液压管道与多路阀四 相接，且前钳夹紧油缸和后钳夹紧油缸与多路阀四间所连接的液压管道上分别接有前钳液 压双向锁和后钳液压双向锁；所述手动手柄三与多路阀四中的多个电磁换向阀相接且相应 对所述多个电磁换向阀的供电进行通断控制。所述驱动机构一包括与托架机构相接的四杆联动机构。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、各组成部分设计合理、安装紧凑且功能完善。2、由于在深孔作业时，存在泥渣多且不容易清理并像一个给钻孔带来很大困难的 实际问题，不仅使施工工人劳动强度增大，而且严重影响工作效率，本实用新型采用水气同 进系统后，非常方便清孔和快速出渣，大幅减少了环境污染，而且改善了工人作业环境。3、采用专用钻机底盘和机身俯仰角度调整机构，并设置有快慢两档行走速度，也 就是说本实用新型采用了先进的专用钻机履带底盘，并设有机身可调结构。其中，履带底盘 结构能快慢两档控制行走速度，快速档，行走速度快，适合短距离机器移动；慢速档牵引力 大，爬坡能力强；同时履带底盘结构提供较低的接地比压，提高了施工时整机的稳定性和适 应性，且便于施工和运输。机身俯仰调整机构提高了机器行走的适应性，能够实现机身俯仰 角各16°，方便了坡地行走以及工地移动，确保机器行走的安全性。4、其转盘转动机构设置有转盘回转功能，因而能实现快速对位，并保证孔位准确， 在减少施工移机次数、提高工作效率的同时，也降低了最低孔位高度。实际使用过程中，钻机大转盘可进行左右各135°的旋转，以便在不移动钻机底盘的情况下对位打孔和扩大钻 孔左右方向的范围，以减少操作人员的工作量，其转动是在一对同向转动液压马达的驱动 下，经减速器减速增扭，带动小齿轮转动，小齿轮再带动大齿轮转动，进而实现转盘转动。5、工作高效，设置有转盘偏摆、转盘回转、钻架举升、钻架翻转、钻架摆动、钻桅滑 动、凿岩机进给及后退、前钳夹紧、后钳夹紧及后钳转动等10个动作，通过相关机构的角度 调整，可实现桅杆的多个角度调节，使其动作幅度范围大、机动灵活且施工效率高。6、所采用的托架机构能满足钻机在钻孔对位时调整钻杆位置的要求。钻架在滑槽 里通过微调油缸的前推和后拉而移动，并实现钻架的快速准确对位。7、所采用的动力头机构具有后冲击功能，因而在钻机实际使用过程中，能有效处 理卡钻带来的工作不便，且在钻进深度不深时也可替代前冲击功能；同时，动力头工作时可 根据不同的地质条件改变其旋转速度和输出扭矩，确保动力头可靠高效地工作。8、采用了强劲的动力系统且节能环保，为钻机提供了强劲的动力保障，排放符合 国家II等级标准，减少了发动机尾气对隧道内工作环境的污染，同时，动力系统噪音指标 符合相关国家标准，减少噪音对操作人员的伤害。另外，发动机排气管采用防爆排气管，消 除明火，提高了钻机在隧道施工中的安全性。9、采用先进的电气控制系统，整机采用PLC可编程控制技术，同时通过显示屏组 态智能的人机界面对发动机参数以及液压系统参数实时监测，并提供故障码提示，给用户 做出相应的故障报警。所有的比例阀方向信号均采集进PLC模块，这样可根据现场工况需 求灵活编程控制输出，这样确保了设备和人员的安全。远程操作面板为用户在恶劣的施工 环境下提供舒适的操作环境，远离灰尘，很具人性化。模块化的PLC设计为用户提供了便捷 的检修平台，用户可根据输入和输出信号指示以及功率继电器的信号指示及时查找问题， 迅速排除故障。另外，整机电气系统对发动机和液压系统设计了完善的保护功能，确保了发 动机和液压器件的安全，为长期稳定施工提供了保障。10、采用高可靠性的液压系统，工作性能安全可靠且节能。11、适应性强且适用范围广，实用价值高，能有效适用至隧道和水洞施工过程中经 常遇到的涌水带、破碎带、土层带、崩落带等施工项目，大幅提高了隧道开挖的安全性，并减 少了回填混凝土使用量，有效提高了施工速度。综上所述，本实用新型结构新颖、设计合理、技术先进、操作方便且安全可靠、适应 性强，同时施工成本低且生产效率高、实用价值高，能有效解决现有钻孔过程中所存在的加 工效率低且事故多等实际问题。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的整体结构示意图。图2为本实用新型液压系统的液压驱动及控制原理图。附图标记说明1-履带式底盘行走机构；1-1-履带底盘；2_钻机机身；2-1-钻机底盘；2-2-机架；3-站台；3-1-站台底座；3-2-站台扶手；4-转盘转动机构；[0035]5-传动机构一；6_托架机构；7-钻架机构；[0036]9-钻架位置调整机构；10-动力头机构；12-控制系统；[0037]13-_前后钳机构；14-水气同进系统；15-机身旋转固定轴；[0038]16--液压油箱；17-行走液压马达；20-转盘偏摆油缸；[0039]21-_机身俯仰调整油缸；22-转盘液压马达；23-转盘减速机；[0040]25--钻架举升油缸；26-液压驱动臂；27-钻架翻转油缸；[0041]28--四杆联动机构；29-钻架微调油缸；30-滚子链条；[0042]31--钻架转动油缸；32-凿岩机；33-钻杆进给油缸；[0043]34--前钳夹紧油缸；35-后钳夹紧油缸；36-后钳卸杆油缸；[0044]37--水泵马达；38-三联柱塞泵；39-双联齿轮泵；[0045]40-_先导油源块；41-控制手柄一；42-控制手柄二；[0046]43-_制动释放块；44-多路阀一；45-多路阀二 ；[0047]46--多路阀三；47-多路阀四；48-多路阀五；[0048]49-_旋钮调节电比例溢流50--旋钮调节电比例减51-压力油过滤器；[0049]阀 压阀；[0050]52--电比例溢流阀二；53-左行走平衡阀；54-右行走平衡阀；[0051]55--机身调整平衡阀；56-钻架举升平衡阀；57-转盘偏摆平衡阀；[0052]58--钻架转动平衡阀；59-钻架微调平衡阀；60-钻架翻转平衡阀；[0053]61--转盘转动平衡阀；62-前钳液压双向锁；63-后钳液压双向锁；[0054]64--液控单向锁；65-偏转连接头；68-单向阀；[0055]69--动力系统；70-泄油汇集块；71-回油过滤器一；[0056]72--回油冷却器；73-回油过滤器二；75-溢流阀一。
具体实施方式如图1、图2所示，本实用新型包括履带式底盘行走机构1、安装在履带式底盘行走 机构1上的钻机机身2、安装在钻机机身2后侧且供操作人员站立的站台3、安装在钻机机 身2前侧的转盘转动机构4、安装在钻机机身2上且能对钻机机身2的俯仰角度进行调整的 机身俯仰调整机构、与所述转盘转动机构4相接且驱动所述转盘转动机构左右偏摆和左右 转动的转盘摆动驱动机构和转盘转动驱动机构、通过传动机构一 5安装在转盘转动机构4 前侧的托架机构6、布设在托架机构6上的钻架机构7、与所述传动机构一 5相接且能通过 托架机构6带动钻架机构7进行升降调整和上下翻转的钻架举升驱动机构和钻架翻转驱动 机构、安装在所述钻架机构7上的钻架位置调整机构9、安装于所述钻架机构7上且在动力 驱动下进行钻进的动力头机构10、安装在钻架机构7上且与动力头机构10相接并能带动 动力头机构10前后移动继而实现钻杆给进的钻杆推进驱动机构、对动力头机构10进行驱 动的动力头驱动机构、安装在钻架机构7上方前后两侧且用于稳定夹持或拆卸钻杆的前后 钳机构13、与前后钳机构13相接且相应驱动前后钳机构13进行开合动作的前后钳驱动机 构、安装在所述钻杆前端的钻头以及分别对机身俯仰调整机构、转盘偏摆驱动机构、转盘转 动驱动机构、钻架举升驱动机构、钻架翻转驱动机构、钻架位置调整机构9、钻杆推进驱动机 构、前后钳驱动机构和动力头驱动机构进行综合控制的控制系统12。所述控制系统12分别与所述机身俯仰调整机构、转盘摆动驱动机构、转盘转动驱动机构、钻架举升驱动机构、钻 架翻转驱动机构、钻架位置调整机构9、钻杆推进驱动机构、前后钳驱动机构和动力头驱动 机构相接。所述机身俯仰调整机构与钻机机身2间、钻架位置调整机构9与钻架机构7间、 所述动力头驱动机构与动力头机构10间以及所述前后钳驱动机构与前后钳机构13间均通 过传动件进行连接。本实施例中，所述履带式底盘行走机构1、机身俯仰调整机构、转盘偏摆驱动机构、 转盘转动驱动机构、钻架举升驱动机构、钻架翻转驱动机构、钻架位置调整机构9、钻杆推进 驱动机构和动力头驱动机构均为液压驱动机构。所述站台3包括站台底座3-1和布设在站 台底座3-1上方四周侧的站台扶手3-2。同时，本实用新型还包括与所述钻杆内部相通且能向所述钻杆内部提供高压水和 /或高压气的水气同进系统14，所述钻头与水气同进系统14组成所述管棚钻机的钻孔设 备；水气同进系统14包括通过连接管道与所述钻杆内部相连通的高压水源和高压气源。本 实施例中，所述水气同进系统14还包括三通管，所述高压水源和高压气源分别通过液体传 输管道和气体传输管道与三通管的两个连接端口相接，且所述三通管的第三个连接端口通 过所述连接管道与所述钻杆内部相连通，所述液体传输管道和气体传输管道分别安装有液 体单向阀和气体单向阀。所述履带式底盘行走机构1包括履带底盘1-1和对履带底盘1-1进行驱动的液压 驱动系统，所述液压驱动系统包括左右两个行走液压马达17和分别与左右两个行走液压 马达17相接的行走减速机，所述行走减速机通过传动机构二与履带底盘1-1相接。所述钻 机机身2包括钻机底盘2-1和安装在钻机底盘2-1上的机架2-2，所述履带底盘1-1安装在 机架2-2下方且与履带底盘1-1与钻机机身2组装为一体。本实施例中，所述钻机机身2 与履带底盘1-1之间通过机身旋转固定轴15进行固定连接。所述转盘转动机构4与钻机 机身2间通过偏转连接头65进行连接。所述液压驱动机构通过液压管道与液压动力源相接。所述机身俯仰调整机构为机 身俯仰调整油缸21，所述转盘偏摆驱动机构为转盘偏摆油缸20，所述转盘转动驱动机构为 转盘液压马达22和与转盘液压马达22相接的转盘减速机23，所述钻架举升驱动机构为钻 架举升油缸25，所述钻架翻转驱动机构为钻架翻转油缸27，所述钻架位置调整机构9为带 动钻架左右转动的钻架转动油缸31和带动钻架前后移动的钻架微调油缸29，所述钻杆推 进驱动机构为钻杆进给油缸33，所述前后钳驱动机构包括与前后钳机构13中的前钳相接 的前钳夹紧油缸34以及分别与前后钳机构13中的后钳相接的后钳夹紧油缸35和后钳卸 杆油缸36，所述动力头驱动机构为动力头驱动马达。本实施例中，所述高压水源为水泵，所述高压气源为空压机。所述液压动力源包括 液压油箱16、三联泵、双联泵、先导油源块40以及分别与所述三联泵和双联泵相接的动力 系统69。所述控制系统12包括对左右两个行走液压马达17进行控制的控制手柄一 41、对 机身俯仰调整油缸21进行控制的控制手柄二 42、分别对转盘偏摆油缸20、转盘液压马达 22、钻架举升油缸25、钻架翻转油缸27、钻架微调油缸29和钻架转动油缸31进行控制的多 个手动手柄一、分别对两个动力头驱动马达进行控制的手动手柄二、分别对前钳夹紧油缸 34、后钳夹紧油缸35和后钳卸杆油缸36进行控制的手动手柄三以及由所述手动手柄一、手 动手柄二和手动手柄三带动且分别对多路阀一 44、多路阀二 45、多路阀三46、多路阀四47和多路阀五48进行控制的电气控制系统，所述电气控制系统分别与所述手动手柄一、手动 手柄二和手动手柄三以及多路阀一 44、多路阀二 45、多路阀三46、多路阀四47和多路阀五 48相接。其中，所述控制手柄一 41和控制手柄二 42为液控式控制手柄且二者均设置在钻 机机身2上，而手动手柄一、手动手柄二和手动手柄三均为电控式操作手柄且均设置在移 动操作相上。所述三联泵与对左右两个行走液压马达17进行驱动的两个行走液压泵之间均通 过液压管道相接，且所述三联泵与两个行走液压泵之间的液压管道中分别接有多路阀二 45 和多路阀三46，所述三联泵中的两个泵分别通过多路阀二 45和多路阀三46供油至左右两 个行走液压马达17。所述液压油箱16与所述双联泵和所述三联泵之间均通过液压管道相 接，所述双联泵中的一泵通过液压管道与先导油源块40相接且先导油源块40通过液压管 道分别与控制手柄一 41和控制手柄二 42相接。所述双联泵中的第二泵通过液压管道分别 与多路阀四47和多路阀五48相接且所述双联泵中的第二泵通过多路阀五48供油至机身 俯仰调整油缸21。所述控制手柄一 41通过液压管道分别与多路阀二 45和多路阀三46相 接，且控制手柄二 42通过液压管道与多路阀五48相接。所述机身俯仰调整油缸21的数量 为两个且两个机身俯仰调整油缸21分别安装在机身旋转固定轴15的左右两端部，所述机 身俯仰调整油缸21与多路阀五48间通过液压管道进行连接且二者间所连接的液压管道上 接有机身调整平衡阀55。同时，所述三联泵与左右两个行走液压马达17之间的液压管道中 分别接有左行走平衡阀53和右行走平衡阀54。也就是说，实际使用过程中，所述双联泵通过先导油源块40给控制手柄一 41供 油，控制手柄一 41再相应分别通过多路阀二 45和多路阀三46采用液控先导式控制方式控 制左右两个行走液压马达17，实现左右行走控制。同样，控制手柄二 42通过多路阀五48来 对机身俯仰角度进行控制调整。所述行走液压马达17的制动口通过液压管道与先导油源 块40的先导油口相接，且二者间连接的液压管道上接有制动释放块43。所述手动手柄一与多路阀五48中的多个电磁换向阀相接且相应对所述多个电磁 换向阀的供电进行通断控制，所述转盘偏摆油缸20、转盘液压马达22、钻架举升油缸25和 钻架转动油缸31的数量均为两个，钻架翻转油缸27和钻架微调油缸29的数量均为一个。 多路阀五48与转盘偏摆油缸20、钻架举升油缸25、钻架翻转油缸27、钻架微调油缸29、钻 架转动油缸31和对转盘液压马达22进行驱动的转盘液压泵之间均通过液压管道进行连 接，且多路阀五48与转盘液压马达22、转盘偏摆油缸20、钻架举升油缸25、钻架翻转油缸 27、钻架微调油缸29和钻架转动油缸31间的液压管道中分别接有转盘转动平衡阀61、转盘 偏摆平衡阀57、钻架举升平衡阀56、钻架翻转平衡阀60、钻架微调平衡阀59和钻架转动平 衡阀58。所述转盘转动机构4的摆动控制方式为移动操作箱上的手动手柄一进行控制，手 动手柄一通过给多路阀五48中的电磁换向阀供电使转盘偏摆油缸20伸长与缩短，并相应 带动传动件即连接片活动，进而带动转盘转动机构4中的大转盘向右或向左摆动。实际使 用过程中，所述偏转连接头65为管棚钻机转盘偏摆的活动连接点，在转盘偏摆油缸20的推 拉作用下可以实现转盘左右各25°的偏摆。所述转盘转动机构4中除大转盘外，还包括大 转盘回转时对其进行支撑的回转支承，所述转盘转动机构4的转动控制方式同样为移动 作箱上的手动手柄一进行控制，具体是手动手柄一向多路阀五48中的电磁换向阀供电，从而通过控制转盘液压马达22带动转盘减速机23使大转盘转动。所述钻架转动平衡阀58 与两个转盘液压马达22的制动口间通过液压管道相接。所述传动机构一 5包括与托架机构6相接的四杆联动机构28，同时所述传动机构 一 5还包括与四杆联动机构28相接且对四杆联动机构28进行驱动的液压驱动臂26，所述 液压驱动臂26安装在转盘转动机构4上。所述钻架举升油缸25和所述液压驱动臂26连 接，所述液压驱动臂26可以实现向上转动进行举升，以便钻架上升和降低。所述液压驱动 臂26举升的控制为移动控制箱上的手动手柄一操作，手动手柄一向多路阀五48中的电磁 换向阀供电，从而控制钻架举升油缸25的推拉运动，并且所述液压驱动臂26实现饶旋臂轴 向上39°的转动调节。所述钻架翻转油缸27的控制也是移动控制箱上的手动手柄一操作， 手动手柄一向多路阀五48中的电磁换向阀供电继而对钻架翻转油缸27进行控制，相应再 由钻架翻转油缸27带动四杆联动机构28转动，从而带动钻架向下翻转，可实现钻机钻架绕 钻架旋转轴做138°的旋转，以方便地面竖直孔的开钻。所述托架机构6主要包括托架和设置在所述托架上的托架滑槽。实际使用过程 中，钻架偏摆的操作是移动操作箱上的手动手柄一控制，手动手柄一向多路阀五48中的电 磁换向阀供电继而对钻架转动油缸31进行控制，同时由于所述托架上设有三角形的链接 片，在钻架转动油缸31的推拉作用下，三角形的链接片带动整个钻架左右转动，以满足钻 机在钻孔对位时调整钻杆位置的要求。钻架微调的操作也是是移动操作箱上的手动手柄一 控制，手动手柄一向多路阀五48中的电磁换向阀供电继而对钻架微调油缸29进行控制，进 而钻架在托架滑槽里通过钻架微调油缸29的前推或后拉而移动进行精确调整。所述多路阀四47与钻杆进给油缸33间通过液压管道相接且二者间的液压管道分 别与多路阀三46相接并组成合流回路，所述合流回路上接有钻杆进给电比例溢流阀二 52。 所述动力头驱动机构为动力头驱动马达且所述动力头驱动马达的数量为两个，对两个动力 头驱动马达分别进行驱动的两个动力头驱动泵分别通过液压管道与多路阀二 45和多路阀 三46相接。所述手动手柄二分别与多路阀二 45和多路阀三46中的电磁换向阀相接且相 应对所述电磁换向阀的供电进行通断控制。所述多路阀一 44和多路阀二 45间通过液压管道相接且二者间所连接的液压管道 上装有单向阀68，与机身俯仰调整油缸21的进油口相接的液压管道上接有液控单向锁64。所述动力头机构10具体包括动力头底座、安装在所述动力头底座上的凿岩机32 和设置在所述动力头底座上的轨道滑块。所述钻架机构7具体包括钻架、滚子链条30和布 设在钻架上且与所述轨道滑块结构相对应的上下轨道，凿岩机32可以在钻架的上下轨道 上前后移动并实现钻杆给进。凿岩机32推进的操作是移动操作箱上的手动手柄二控制，手 动手柄二向多路阀四47中的电磁换向阀供电继而对钻杆进给油缸33进行控制，实现钻杆 进给油缸33动作控制。所述手动手柄二与多路阀四47中的电磁换向阀相接且相应对所述 电磁换向阀的供电进行通断控制。凿岩机32推进设有两个档位，搬动移动操作箱上的推进 二档，具体是给多路阀三46中的电磁换向阀供电，这样钻杆进给油缸33就会产生合流，从 而使得速度增大。同时，所述合流管路上还设有钻杆进给电比例溢流阀二 52，通过旋转对应 设置移动操作箱上的旋钮，可以调节进给的压力。实际工作时，首先由钻杆进给油缸33带 动装有滑轮组件的滑块动作，再由滑块带动滚子链30动作，滚子链30绕过轮系连接于凿岩 机32的底座上，并最终实现带动凿岩机32的底座在钻架上前后滚动的目的。[0072]所述动力头机构10的动作过程主要有动力头正转、反转、正转加速、后冲击功和 冲击频率等，其中动力头正转和反转操作是移动操作箱上的手动手柄三进行手动控制，具 体而言所述手动手柄二向多路阀二 45中的电磁换向阀供电后(实现动力头正转)就向动 力头驱动马达供油，进而实现动力头的正转控制；实际操作时，当扳动手动手柄二实现动力 头反转时，就向多路阀三46中的电磁换向阀供电，则通过单向阀68与正转油路合流，实现 正转加速；相应地，不通过单向阀68的那一路分流成后冲击功和冲击频率，通过旋转移动 操作箱上的旋钮调节电比例溢流阀49可以调节后冲击功大小，旋转移动操作向上的旋钮 调节电比例减压阀50可以调节冲击频率的大小。所述旋钮调节电比例溢流阀49通过液压 管道与溢流阀一 75相接，多路阀三46的出油口经压力油过滤器51后供油至与旋钮调节电 比例减压阀50相接的供油模块上。所述前钳夹紧油缸34、后钳夹紧油缸35和后钳卸杆油缸36分别通过液压管道与 多路阀四47相接，且前钳夹紧油缸34和后钳夹紧油缸35与多路阀四47间所连接的液压 管道上分别接有前钳液压双向锁62和后钳液压双向锁63。所述手动手柄三与多路阀四47 中的多个电磁换向阀相接且相应对所述多个电磁换向阀的供电进行通断控制。所述前钳夹 紧油缸34、后钳夹紧油缸35和后钳卸杆油缸36的数量均为两个。所述前后钳机构13中的三组油缸(即前钳夹紧油缸34、后钳夹紧油缸35和后钳 卸杆油缸36)的操作都是移动操作箱上的手动手柄三控制，手动手柄三向多路阀四47中的 电磁换向阀供电继而对上述三组油缸进行控制，具体而言通过前钳夹紧油缸34和后钳夹 紧油缸35动作相应驱动所述前后钳机构13中的前钳和后钳的滑块在导槽里前后运动来实 现夹紧和松开；后钳卸杆油缸36控制所述前后钳机构13中后钳的翻转，具体是一对后钳卸 杆油缸36驱动钳口动片在一个导槽内绕钻杆轴心做顺时针或逆时针转动，达到拆卸钻杆 的目的。所述水气同进系统14是高压水和高压气混合，高压水是6MPa的水压。水先经过水 过滤器，再经过水泵成为压力水后到达带有液体单向阀的三通管并与高压气混合后流向钻 头。对所述水泵进行驱动的水泵马达37通过液压管道与多路阀一 44相接，且所述三联泵 的第三泵通过液压管道与多路阀一 44相接。高压气是空压机输出的1.2MPa高压气体，也 是通向带有气体单向阀的三通管与高压水混合后流向钻头。也可根据实际工况进行操作， 单独喷水和喷气。所述水气同进系统14的主要作用是钻孔作业时快速清孔、排渣，提高钻 进效率，并降低粉尘污染。本实施例中，所述动力系统69采用康明斯118kw/2200rpm发动机，为钻机提供了 强劲的动力保障。所述液压油箱16和为发动机供油的柴油油箱均布设在钻机机身2上。同时，本实用新型还包括由泄油汇集块70、回油过滤器一 71、回油冷却器72和回 油过滤器二 73的回油部分，所述三联泵、双联泵、先导油源块40、多路阀一 44、多路阀二 45、 多路阀三46、多路阀四47、多路阀五48、控制手柄一 41、控制手柄二 42、转盘液压马达22、 动力头驱动马达、水泵马达37、溢流阀一 75和钻杆进给电比例溢流阀二 52间均通过回流管 路与泄油汇集块70相接。所述泄油汇集块70通过液压管道与回油过滤器一 71相接，所述 多路阀一 44和多路阀二 45通过液压管道与回油过滤器二 73相接且所连接的液压管道上 接有回油冷却器72。所述液压动力源和回油部分组成管棚钻机的液压系统。具体而言，所 述双联泵为双联齿轮泵39，所述三联泵为三联柱塞泵38。所述电气控制系统采用PLC可编
13程控制技术，同时通过显示屏组态智能的人机界面对发动机参数以及液压系统参数实时监 测，并提供故障码提示，给用户做出相应的故障报警。同时，将所有比例阀方向信号均采集 进PLC模块，这样可根据现场工况需求灵活编程控制输出。另外，所述管棚钻机外侧还设置 有保护罩。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求一种新型管棚钻机，其特征在于包括履带式底盘行走机构(1)、安装在履带式底盘行走机构(1)上的钻机机身(2)、安装在钻机机身(2)后侧且供操作人员站立的站台(3)、安装在钻机机身(2)前侧的转盘转动机构(4)、安装在钻机机身(2)上且能对钻机机身(2)的俯仰角度进行调整的机身俯仰调整机构、与所述转盘转动机构(4)相接且驱动所述转盘转动机构左右偏摆和左右转动的转盘摆动驱动机构和转盘转动驱动机构、通过传动机构一(5)安装在转盘转动机构(4)前侧的托架机构(6)、布设在托架机构(6)上的钻架机构(7)、与所述传动机构一(5)相接且能通过托架机构(6)带动钻架机构(7)进行升降调整和上下翻转的钻架举升驱动机构和钻架翻转驱动机构、安装在所述钻架机构(7)上的钻架位置调整机构(9)、安装于所述钻架机构(7)上且在动力驱动下进行钻进的动力头机构(10)、安装在钻架机构(7)上且与动力头机构(10)相接并能带动动力头机构(10)前后移动继而实现钻杆给进的钻杆推进驱动机构、对动力头机构(10)进行驱动的动力头驱动机构、安装在钻架机构(7)上方前后两侧且用于稳定夹持或拆卸钻杆的前后钳机构(13)、与前后钳机构(13)相接且相应驱动前后钳机构(13)进行开合动作的前后钳驱动机构、安装在所述钻杆前端的钻头以及分别对机身俯仰调整机构、转盘偏摆驱动机构、转盘转动驱动机构、钻架举升驱动机构、钻架翻转驱动机构、钻架位置调整机构(9)、钻杆推进驱动机构、前后钳驱动机构和动力头驱动机构进行综合控制的控制系统(12)，所述控制系统(12)分别与所述机身俯仰调整机构、转盘摆动驱动机构、转盘转动驱动机构、钻架举升驱动机构、钻架翻转驱动机构、钻架位置调整机构(9)、钻杆推进驱动机构、前后钳驱动机构和动力头驱动机构相接。
2.按照权利要求1所述的新型管棚钻机，其特征在于所述履带式底盘行走机构(1)、 机身俯仰调整机构、转盘偏摆驱动机构、转盘转动驱动机构、钻架举升驱动机构、钻架翻转 驱动机构、钻架位置调整机构(9)、钻杆推进驱动机构和动力头驱动机构均为液压驱动机 构。
3.按照权利要求2所述的新型管棚钻机，其特征在于还包括与所述钻杆内部相通且 能向所述钻杆内部提供高压水和/或高压气的水气同进系统(14)，所述钻头与水气同进系 统(14)组成所述管棚钻机的钻孔设备；水气同进系统(14)包括通过连接管道与所述钻杆 内部相连通的高压水源和高压气源。
4.按照权利要求3所述的新型管棚钻机，其特征在于所述水气同进系统(14)还包 括三通管，所述高压水源和高压气源分别通过液体传输管道和气体传输管道与三通管的两 个连接端口相接，且所述三通管的第三个连接端口通过所述连接管道与所述钻杆内部相连 通，所述液体传输管道和气体传输管道分别安装有液体单向阀和气体单向阀。
5.按照权利要求2所述的新型管棚钻机，其特征在于所述钻机机身(2)包括钻机底 盘(2-1)和安装在钻机底盘(2-1)上的机架(2-2)；所述履带式底盘行走机构(1)包括履 带底盘(1-1)和对履带底盘(1-1)进行驱动的液压驱动系统，所述液压驱动系统包括左右 两个行走液压马达(17)和分别与左右两个行走液压马达(17)相接的行走减速机，所述行 走减速机通过传动机构二与履带底盘(1-1)相接；所述履带底盘(1-1)安装在机架(2-2) 下方且与履带底盘(1-1)与钻机机身(2)组装为一体。
6.按照权利要求5所述的新型管棚钻机，其特征在于所述钻机机身(2)与履带底盘 (1-1)之间通过机身旋转固定轴(15)进行固定连接。
7.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的新型管棚钻机，其特征在于所述转盘转动机构(4)与钻机机身(2)间通过偏转连接头(65)进行连接。
8.按照权利要求4所述的新型管棚钻机，其特征在于所述液压驱动机构通过液压管 道与液压动力源相接；所述机身俯仰调整机构为机身俯仰调整油缸(21)，所述转盘偏摆驱 动机构为转盘偏摆油缸(20)，所述转盘转动驱动机构为转盘液压马达(22)和与转盘液压 马达(22)相接的转盘减速机(23)，所述钻架举升驱动机构为钻架举升油缸(25)，所述钻架 翻转驱动机构为钻架翻转油缸(27)，所述钻架位置调整机构(9)为带动钻架左右转动的钻 架转动油缸(31)和带动钻架前后移动的钻架微调油缸(29)，所述钻杆推进驱动机构为钻 杆进给油缸(33)，所述前后钳驱动机构包括与前后钳机构(13)中的前钳相接的前钳夹紧 油缸(34)以及分别与前后钳机构(13)中的后钳相接的后钳夹紧油缸(35)和后钳卸杆油 缸(36)，所述动力头驱动机构为动力头驱动马达。
9.按照权利要求8所述的新型管棚钻机，其特征在于所述高压水源为水泵，所述高压 气源为空压机；所述液压动力源包括液压油箱(16)、三联泵、双联泵和先导油源块(40)；所 述控制系统(12)包括对左右两个行走液压马达(17)进行控制的控制手柄一(41)、对机身 俯仰调整油缸(21)进行控制的控制手柄二(42)、分别对转盘偏摆油缸(20)、转盘液压马达 (22)、钻架举升油缸(25)、钻架翻转油缸(27)、钻架微调油缸(29)和钻架转动油缸(31)进 行控制的多个手动手柄一、分别对两个动力头驱动马达进行控制的手动手柄二、分别对前 钳夹紧油缸(34)、后钳夹紧油缸(35)和后钳卸杆油缸(36)进行控制的手动手柄三以及由 所述手动手柄一、手动手柄二和手动手柄三带动且分别对多路阀一(44)、多路阀二(45)、 多路阀三(46)、多路阀四(47)和多路阀五(48)进行控制的电气控制系统；对所述水泵进行驱动的水泵马达(37)通过液压管道与多路阀一(44)相接，且所述三 联泵的第三泵通过液压管道与多路阀一(44)相接；所述三联泵与对左右两个行走液压马 达(17)进行驱动的两个行走液压泵之间均通过液压管道相接，且所述三联泵与两个行走 液压泵之间的液压管道中分别接有多路阀二(45)和多路阀三(46)，所述三联泵中的两个 泵分别通过多路阀二(45)和多路阀三(46)供油至左右两个行走液压马达(17)；所述液压 油箱(16)与所述双联泵和所述三联泵之间均通过液压管道相接，所述双联泵中的一泵通 过液压管道与先导油源块(40)相接且先导油源块(40)通过液压管道分别与控制手柄一 (41)和控制手柄二(42)相接；所述双联泵中的第二泵通过液压管道分别与多路阀四(47) 和多路阀五(48)相接且所述双联泵中的第二泵通过多路阀五(48)供油至机身俯仰调整油 缸(21)，所述控制手柄一(41)通过液压管道分别与多路阀二(45)和多路阀三(46)相接， 且控制手柄二(42)通过液压管道与多路阀五(48)相接；所述机身俯仰调整油缸(21)的 数量为两个，所述机身俯仰调整油缸(21)与多路阀五(48)间通过液压管道进行连接且二 者间所连接的液压管道上接有机身调整平衡阀(55)；所述手动手柄一与多路阀五(48)中 的多个电磁换向阀相接且相应对所述多个电磁换向阀的供电进行通断控制，所述转盘偏摆 油缸(20)、转盘液压马达(22)、钻架举升油缸(25)和钻架转动油缸(31)的数量均为两个， 钻架翻转油缸(27)和钻架微调油缸(29)的数量均为一个；多路阀五(48)与转盘偏摆油 缸(20)、钻架举升油缸(25)、钻架翻转油缸(27)、钻架微调油缸(29)、钻架转动油缸(31) 和对转盘液压马达(22)进行驱动的转盘液压泵之间均通过液压管道进行连接，多路阀五 (48)与转盘液压马达(22)、转盘偏摆油缸(20)、钻架举升油缸(25)、钻架翻转油缸(27)、 钻架微调油缸(29)和钻架转动油缸(31)间的液压管道中分别接有转盘转动平衡阀(61)、转盘偏摆平衡阀(57)、钻架举升平衡阀(56)、钻架翻转平衡阀(60)、钻架微调平衡阀(59) 和钻架转动平衡阀(58)；所述多路阀四(47)与钻杆进给油缸(33)间通过液压管道相接且 二者间的液压管道分别与多路阀三(46)相接并组成合流回路，所述合流回路上接有钻杆 进给电比例溢流阀(52)；所述动力头驱动机构为动力头驱动马达且所述动力头驱动马达 的数量为两个，对两个动力头驱动马达分别进行驱动的两个动力头驱动泵分别通过液压管 道与多路阀二(45)和多路阀三(46)相接；所述手动手柄二分别与多路阀二(45)和多路阀 三(46)中的电磁换向阀相接且相应对所述电磁换向阀的供电进行通断控制；所述前钳夹 紧油缸(34)、后钳夹紧油缸(35)和后钳卸杆油缸(36)分别通过液压管道与多路阀四(47) 相接，且前钳夹紧油缸(34)和后钳夹紧油缸(35)与多路阀四(47)间所连接的液压管道上 分别接有前钳液压双向锁(62)和后钳液压双向锁(63)；所述手动手柄三与多路阀四(47) 中的多个电磁换向阀相接且相应对所述多个电磁换向阀的供电进行通断控制。
10.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的新型管棚钻机，其特征在于所述驱 动机构一包括与托架机构(6)相接的四杆联动机构(28)。
专利摘要本实用新型公开了一种新型管棚钻机，包括履带式底盘行走机构、钻机机身、站台、转盘转动机构、机身俯仰调整机构、转盘摆动驱动机构和转盘转动驱动机构、安装在转盘转动机构前侧的托架机构、钻架机构、通过托架机构带动钻架机构升降调整和上下翻转的钻架举升驱动机构和钻架翻转驱动机构、钻架位置调整机构、动力头机构、带动动力头机构前后移动继而实现钻杆给进的钻杆推进驱动机构、动力头驱动机构、用于稳定夹持或拆卸钻杆的前后钳机构、前后钳驱动机构、钻头以及控制系统。本实用新型结构新颖、设计合理、技术先进、操作方便且安全可靠、适应性强，同时施工成本低且生产效率高、实用价值高，能有效解决现有钻孔过程中所存在的多种实际问题。
文档编号E21B44/00GK201606082SQ20102013049
公开日2010年10月13日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者严斌, 代翠兰, 卜传俊, 唐勇, 应立军, 彭彪, 陈淼林, 齐永前 申请人:中铁一局集团有限公司;长沙悦诚机电科技有限公司