减震装置、钻杆和旋挖钻的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种减震装置、钻杆和旋挖钻机。该减震装置包括：若干叠置的脉动圆环碟片；每一所述脉动圆环碟片上设置有脉动减震区，所述脉动减震区沿圆周面的截面为正弦波形；且所述正弦波的波峰和波谷沿所述脉动圆环碟片的外圆至内圆方向逐渐减小。本实用新型提供的减震装置具有减震效果优异，减震稳定性能，强度和刚度较高的优点。
【专利说明】减震装置、钻杆和旋挖钻机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种减震装置、钻杆和旋挖钻机。
【背景技术】
[0002]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，其原理是靠动力头驱动钻杆，实现钻具回转切削岩土，然后提升至孔外卸土，经周期性循环作业直至成孔。旋挖钻机主要不仅适于砂土、粘性土、粉质土等土层的施工，还适用于岩层的施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。旋挖钻机作为一种高效、先进的成孔设备，在高铁、桥梁等大口径施工钻孔时，其优势较为突出。
[0003]近年来，随着工程建设的加快，旋挖钻机的应用愈加广泛，对于旋挖钻机性能的改进也越来越受到本领域技术人员的关注。旋挖钻机在工作过程中将扭矩和压力传递给钻杆，钻杆将压力和扭矩传递给钻具，实现旋挖钻机的打孔工作。因此，钻杆的性能对旋挖钻机工作的可靠性和效率有重要影响。钻杆中的减震装置又是钻杆的核心部件之一，该减震装置的作用主要为:将压力和扭矩传递给钻具实现钻进作用；消除工作中有害的冲击，以便保护主机和钻杆免受破坏。目前，常用的钻杆减震装置的类型主要为橡胶类、弹簧类和碟片类。其中，弹簧类和橡胶类减震器的优点是成本低廉，但是其刚度和强度较低，减震效果有限，工作过程中弹簧易被压靠，橡胶类易被压裂，经常发生弹簧断裂和橡胶破坏的情况，因此使用寿命较低，更换频率较高。碟片式弹簧刚度和强度较高，而轴向是依靠内外圆高度差弹性变形减震，减震效果有限，仍有待提高。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提出一种减震性能优异的减震装置、钻杆和旋挖钻机。
[0005]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0006]一方面，本实用新型提供了一种减震装置，包括:若干叠置的脉动圆环碟片；每一所述脉动圆环碟片上设置有脉动减震区，所述脉动减震区沿圆周面的截面为正弦波形；且所述正弦波的波峰和波谷沿所述脉动圆环碟片的外圆至内圆方向逐渐减小。
[0007]进一步地，所述脉动减震区的个数为多个，且沿所述脉动圆环碟片的圆周方向均匀设置。
[0008]进一步地，相邻的两层脉动圆环碟片中，位于上层的脉动圆环碟片的底面，和/或下层脉动圆环碟片的顶面设置有摩擦层。
[0009]进一步地，所述脉动圆环碟片的厚度为2mm?5mm。
[0010]进一步地,若干所述脉动圆环碟片沿轴向方向厚度依次递减。
[0011]进一步地，所述脉动圆环碟片的个数至少为三个。
[0012]另一方面，本实用新型还提供一种钻杆，包括芯杆和套设于所述芯杆外的外节杆，还设置有上述任意一项所述的减震装置；所述减震装置套设于所述芯杆杆体的外围，其底部由所述芯杆的圆盘底座支撑；其顶部与所述外节杆的底部抵压接触。
[0013]进一步地，所述外节杆底部设置有弹簧座，所述弹簧座与所述减震装置的顶部抵压接触。
[0014]另一方面，本实用新型还提供一种旋挖钻机，其设置有上述任意一项所述的减震
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[0015]本实用新型提供的减震装置由若干脉动圆环碟片堆叠形成，并且每一脉动圆环碟片设置有脉动减震区，该脉动减震区沿圆周面的截面为正弦波形。设置截面为正弦波形的脉动减震区一方面可以通过该区域的波峰和波谷部位形成力偶，并在该力偶作用下发生弹性形变吸收冲击作用；另一方面，还可以增加相邻碟片之间的接触面积，增加摩擦力对冲击功的消耗。因此，上述减震装置具有较好的减震效果，能够有效消除有害冲击载荷。同时，上述减震装置还设置正弦波的波峰和波谷沿脉动圆环碟片的外圆至内圆方向逐渐减小，利用内圆部分波峰和波谷小，不易变形的特点约束外圆部分的变形，防止脉动减震区的外圆部分发生永久变形，提高该减震装置的减震稳定性能。此外，相对于现有碟片减震装置的力矩作用传递压力，本实用新型提供的减震装置是通力偶作用传递压力，因此相同材料的情况下，其还具有强度和刚度较高的优点，提高轴向传递力的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0017]图1为本实用新型实施例提供的减震装置的立体结构示意图；
[0018]图2为本实用新型实施例提供的减震装置中脉动圆环碟片的侧视示意图；
[0019]图3为本实用新型另一实施例提供的减震装置中脉动圆环碟片的侧视示意图。
[0020]附图标记说明:
[0021]I 脉动圆环碟片
[0022]11脉动减震区
[0023]12a摩擦层
[0024]12b摩擦层
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026]下面结合附图，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明:
[0027]本实用新型实施例提供一种减震装置，请参见图1，该减震装置包括:
[0028]若干叠置的脉动圆环碟片I ;
[0029]每一脉动圆环碟片I上设置有脉动减震区11，该脉动减震区11沿圆周面的截面为正弦波形；且该正弦波的波峰和波谷沿脉动圆环碟片I的外圆至内圆方向逐渐减小。
[0030]本实施例提供的减震装置为碟片类减震装置，其由若干脉动圆环碟片I堆叠形成。与现有碟片类减震装置不同的是:形成该减震装置的碟片即上述脉动圆环碟片1，为设置有脉动减震区11的碟片。沿脉动圆环碟片I的周向，该脉动减震区11的截面为正弦波形。本领域技术人员可以理解，为了保证相邻两层的脉动圆环碟片I能够较好的贴合，每一上述若干脉动圆环碟片I的脉动减震区11的个数和形状均相同。设置脉动减震区11的作用在于:提高减震效果，该减震效果主要由脉动减震区11的弹性形变和相邻碟片间的摩擦耗能实现。具体而言:
[0031]由此，当有冲击力作用于该减震装置时，位于第一层的脉动圆环碟片首先受到冲击力的作用，其脉动减震区的波峰部位和波谷部位形成力偶，在该力偶作用下脉动减震区发生弹性形变，波峰和脉动周期发生变化，此过程吸收一部分冲击力；
[0032]而后，剩余冲击力由第一层脉动圆环碟片向第二层脉动圆环碟片传递，在传递过程中，由于碟片间的摩擦力作用，消减了传递的冲击力。并且，由于脉动减震区11区域的表面积较大，因此此过程可以吸收较多的冲击力。
[0033]剩余的冲击力继续按照上述过程向下层的脉动圆环碟片传递。由于上述弹性变形和摩擦力的作用，使得冲击力每经过一层都会降低很多，从而提高减震效果。此外，相对于现有碟片减震装置的力矩作用传递压力，本实施例的减震装置是通力偶作用传递压力，因此相同材料的情况下，其强度和刚度都较现有的碟片减震装置高。
[0034]为了防止在减震过程中，脉动圆环碟片I发生不可恢复的变形，设置脉动减震区11的正弦波的波峰和波谷沿脉动圆环碟片I的外圆至内圆方向逐渐减小。波峰波谷越小，相应部位发生变形越困难。脉动圆环碟片I受到冲击作用时，冲击力会沿着径向由外向内传递，位于脉动减震区11的外圆部位最易发生变形，但是由于脉动减震区11的内圆部分不易发生变形，对外圆的变形起到约束作用，防止脉动减震区11发生永久变形，降低减震效果O
[0035]进一步地，每一脉动圆环碟片I中脉动减震区11的个数优选为多个，以进一步增大表面积和可发生弹性变形的区域，进一步提高减震效果。同时，为了改善每个脉动减震区11的受力，上述多个脉动减震区11优选沿脉动圆环碟片I的圆周方向均匀设置。脉动减震区11的个数以及设置位置，本领域技术人员可以根据具体工况进行选择。
[0036]此外，为了增加相邻两层脉动圆环碟片间的摩擦力，以增加冲击力在传递过程中因摩擦力的消耗，优选在相邻的两层脉动圆环碟片中，位于上层的脉动圆环碟片的底面，和/或下层脉动圆环碟片的顶面设置有摩擦层。请参见图2，该摩擦层12a可以为摩擦力较大的涂层；请参见图3，对于金属材质的脉动圆环碟片1，摩擦层12b可以由对该碟片进行打磨后形成的凸凹不同的表面形成。
[0037]本实施例提供的减震装置中，脉动圆环碟片I的脉动减震区11可以通过热压的方式形成，具体如:将扁平的圆环压制成具有正弦波结构的碟片；或者，通过在扁平碟片机加成正弦波结构碟片，再根据需要进行相应的热处理等。从而使得脉动圆环碟片I达到设计要求的弹性模量，刚度和强度等。减震装置中的若干脉动圆环碟片I的材质可以相同，也可以不同。
[0038]对于本实施例提供的减震装置，本领域技术人员可以根据具体工况调整脉动圆环碟片的层数，以保证达到预期的减震效果。作为优选方案，该减震装置包括的脉动圆环碟片I的个数至少为三个。
[0039]当然，减震效果也可以通过调整各层的厚度实现。考虑到成型工艺的影响以及刚度和强度的要求，脉动圆环碟片的厚度可以为2_?5_。此外，由于在减震过程中，位于第一层的脉动圆环碟片受到的冲击功最大，其力学性能相应的要求较高；位于最后一层的脉动圆环碟片受到的冲击功最小，对其力学性能要求相对较低，因此，上述若干脉动圆环碟片优选沿轴向方向厚度依次递减，安装使厚度最大的一层位于与冲击源接触的第一层，以在保证力学性能的同时，减少装置体积。
[0040]由上述内容可知，本实用新型实施例提供的减震装置由若干脉动圆环碟片堆叠形成，并且每一脉动圆环碟片设置有脉动减震区，该脉动减震区沿圆周面的截面为正弦波形。设置截面为正弦波形的脉动减震区一方面可以通过该区域的波峰和波谷部位形成力偶，并在该力偶作用下发生弹性形变吸收冲击作用；另一方面，还可以增加相邻碟片之间的接触面积，增加摩擦力对冲击功的消耗。因此，上述减震装置具有较好的减震效果，能够有效消除有害冲击载荷。同时，上述减震装置还设置正弦波的波峰和波谷沿脉动圆环碟片的外圆至内圆方向逐渐减小，利用内圆部分波峰和波谷小，不易变形的特点约束外圆部分的变形，防止脉动减震区的外圆部分发生永久变形，提高该减震装置的减震稳定性能。此外，相对于现有碟片减震装置的力矩作用传递压力，本实用新型实施例提供的减震装置是通力偶作用传递压力，因此相同材料的情况下，其还具有强度和刚度较高的优点，提高轴向传递力的效率。
[0041]本实用新型实施例还提供一种钻杆，包括芯杆和套设于芯杆外的外节杆，该钻杆还设置有上述任意一实施例提供的减震装置；其中，减震装置套设于所述芯杆杆体的外围，其底部由芯杆的圆盘底座支撑；其顶部与外节杆的底部抵压接触。上述芯杆和外节杆的结构可以与现有技术相同，本实施例兹不赘述。进一步地，外节杆底部可以设置有弹簧座，弹簧座与减震装置的顶部抵压接触钻杆。由于上述减震装置具有上述技术效果，因此，设有该减震装置的钻杆也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。
[0042]本实用新型实施例还一种旋挖钻机，其设置有任意一实施例提供的减震装置。由于上述减震装置具有上述技术效果，因此，设有该减震装置的钻哇钻机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。
[0043]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种减震装置，其特征在于，包括: 若干叠置的脉动圆环碟片； 每一所述脉动圆环碟片上设置有脉动减震区，所述脉动减震区沿圆周面的截面为正弦波形；且所述正弦波的波峰和波谷沿所述脉动圆环碟片的外圆至内圆方向逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述脉动减震区的个数为多个，且沿所述脉动圆环碟片的圆周方向均匀设置。
3.根据权利要求1所述的减震装置，其特征在于，相邻的两层脉动圆环碟片中，位于上层的脉动圆环碟片的底面，和/或下层脉动圆环碟片的顶面设置有摩擦层。
4.根据权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述脉动圆环碟片的厚度为2mm?5mm ο
5.根据权利要求1所述的减震装置，其特征在于，若干所述脉动圆环碟片沿轴向方向厚度依次递减。
6.根据权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述脉动圆环碟片的个数至少为三个。
7.一种钻杆，包括芯杆和套设于所述芯杆外的外节杆，其特征在于，还设置有权利要求1至6任意一项所述的减震装置；所述减震装置套设于所述芯杆杆体的外围，其底部由所述芯杆的圆盘底座支撑；其顶部与所述外节杆的底部抵压接触。
8.根据权利要求7所述的钻杆，其特征在于，所述外节杆底部设置有弹簧座，所述弹簧座与所述减震装置的顶部抵压接触。
9.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有权利要求1至6任意一项所述的减震装置。
【文档编号】E21B17/07GK204060544SQ201420203915
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】于兴哲, 张伟, 桑国辉 申请人:北京市三一重机有限公司