桅杆可向后折叠的旋挖钻机及带钻杆倒桅的方法与流程

本发明涉及桩基础施工设备领域，且特别涉及一种桅杆可向后折叠的旋挖钻机及带钻杆倒桅的方法。

背景技术：

旋挖钻机的变幅机构按照结构形式主要分为两种：平行四边形式和双大三角式。目前中小旋挖钻机一般采用平行四边形式变幅机构，而大型旋挖钻机一般采用双大三角式变幅机构。

平行四边形式变幅机构的旋挖钻机可通过自身结构的变形来实现桅杆的向后折叠，大大降低重心，便于短距离转移，其运输时也无需拆卸过多部件，便于运输，但其工作时桅杆油缸对桅杆的支撑角度小，工作稳定性相对较差，不利于入岩。

双大三角式变幅机构的旋挖钻机支撑点相对靠外，支撑角度大，工作稳定性高，便于入岩，但其桅杆后倾角度一般只有15°～20°，重心较高，采用双大三角变幅机构的旋挖钻机在短途转移时，受工作场地限制较大，因为其桅杆后倾角度受限，一般只能向后倾斜15°～20°，所以这种旋挖钻机不可能在不拆卸钻杆的情况下越过10°以上的坡度，也无法越过一些空中的障碍，例如电线、高架桥等。而要在不平整或者有空中障碍的工地进行短距离转移，必须拆掉钻杆、钻具、上桅杆和吊锚架等部件，极其不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种桅杆可向后折叠的旋挖钻机及带钻杆倒桅的方法，该旋挖钻机的桅杆可向后折叠，在转移运输时对工地要求低，而且工作时桅杆油缸支撑角度较大，工作稳定性高。

本发明提供一种桅杆可向后折叠的旋挖钻机，包括转台、动臂、桅杆、钻杆、动力头、桅杆油缸以及变幅油缸，动臂的一端和转台铰接相连，动臂的另一端和桅杆铰接相连，桅杆油缸的一端和转台铰接相连，桅杆油缸的另一端和桅杆铰接相连，变幅油缸的一端和转台铰接相连，变幅油缸的另一端和动臂铰接相连，旋挖钻机还包括起升油缸，起升油缸的一端和转台相连，起升油缸的另一端为自由端，起升油缸用于在倒桅阶段或起升阶段伸出并托住桅杆。

进一步地，桅杆包括下桅杆和上桅杆。

进一步地，转台上固定有支撑横梁，桅杆油缸的数量为两个，两个桅杆油缸的靠近转台的一端和支撑横梁的两端铰接相连，每个桅杆油缸、桅杆与转台之间构成一个三角结构，两个桅杆油缸和支撑横梁之间构成另一个三角结构。

进一步地，动臂和转台通过第一轴铰接相连，动臂和桅杆通过第二轴铰接相连，桅杆油缸和转台通过第三轴铰接相连，桅杆油缸和桅杆通过第四轴铰接相连，变幅油缸和转台通过第五轴铰接相连，变幅油缸和动臂通过第六轴铰接相连。

进一步地，起升油缸与转台固定相连且不可转动，且起升油缸朝向桅杆的一侧倾斜。

进一步地，起升油缸可转动地安装在转台上，起升油缸可相对于转台转动。

进一步地，起升油缸的缸筒一端与转台连接，起升油缸的活塞杆一端为自由端且可相对于缸筒向外伸出并托住桅杆。

进一步地，桅杆油缸和转台的铰接点位于旋挖钻机的驾驶室a后方，且低于驾驶室a上表面。

进一步地，本发明还提供一种如上所述的桅杆可向后折叠的旋挖钻机带钻杆倒桅的方法，该方法包括以下步骤：

收缩桅杆油缸使桅杆向后倒桅；

在桅杆向后倒桅至与水平面之间到达预定角度时，伸出起升油缸，使起升油缸与桅杆进入接触以托住桅杆；

收缩起升油缸直至桅杆倒桅至水平状态。

进一步地，桅杆从预定角度回落至水平状态及桅杆从水平状态起升至预定角度时，由起升油缸和桅杆油缸同时推动或者由起升油缸独自推动。

进一步地，该方法还包括在进行倒桅之前，在动力头和钻杆的下端部之间安装钻杆定位装置，钻杆定位装置包括方头连接套和定位钢丝绳，其中方头连接套与钻杆的下端部连接在一起，定位钢丝绳的一端与动力头连接在一起，定位钢丝绳的另一端与方头连接套连接在一起。

综上，本发明实施例提供的旋挖钻机，由于桅杆油缸、桅杆与转台构成大三角结构，桅杆油缸和支撑横梁也构成大三角结构，桅杆油缸支撑角度较大，结构稳固，工作稳定性高。当旋挖钻机需要短距离转移时，可以收缩桅杆油缸和起升油缸，使桅杆、水平放置，整机重心较低，可在较大坡度的地面上通行无阻，也能很好地避让高空障碍，在转移运输时对工地要求低，而且此种状态下不用拆卸钻杆和动力头就可实现移位，能够节省很多时间。当旋挖钻机需要长距离运输时，将上桅杆、动力头和钻杆拆掉即可，不需要辅助支撑。因此，这种旋挖钻机的变幅机构兼具了现有平行四边形变幅机构和双大三角变幅机构的优点，工作时稳定性高，桅杆可向后折叠，也便于短距离转移。

附图说明

图1为本发明实施例旋挖钻机省略驾驶室之后的结构示意图。

图2为图1的旋挖钻机在工作状态的结构示意图。

图3为图1中的旋挖钻机的桅杆油缸与转台的连接示意图。

图4为图1中的旋挖钻机在短距离运输状态的结构示意图。

图5为图1中的旋挖钻机在桅杆与水平面夹角为10°的结构示意图。

图6为图1中的旋挖钻机在长途运输状态的结构示意图。

图7为图1中的旋挖钻机在倒桅过程中起升油缸和主卷扬钢丝绳之间产生干涉的原理示意图。

图8为图1中的旋挖钻机安装钻杆定位装置之后的结构示意图。

图9为图8中的钻杆定位装置的结构示意图。

图10为图1中的旋挖钻机在倒桅步骤一的结构示意图。

图11为图1中的旋挖钻机在倒桅步骤二的结构示意图。

图12为图1中的旋挖钻机在倒桅步骤三的结构示意图。

图13为图1中的旋挖钻机在倒桅步骤四的结构示意图。

具体实施方式

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方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1为本发明实施例旋挖钻机省略驾驶室之后的结构示意图，图1中为了表达清楚，省略了驾驶室。图2为图1的旋挖钻机在工作状态的结构示意图，图2中包含了驾驶室。请参图1与图2，该旋挖钻机包括转台1、动臂3、桅杆、钻杆7、动力头8、吊锚架9、桅杆油缸12、变幅油缸13、支撑横梁16以及起升油缸17。在本实施例中，桅杆包括下桅杆6和上桅杆10。

动臂3的一端和转台1铰接相连，动臂3的另一端和桅杆铰接相连。本实施例中，动臂3和转台1通过第一轴2铰接相连，动臂3和桅杆通过第二轴5铰接相连。

桅杆油缸12的一端和转台1铰接相连，桅杆油缸12的另一端和桅杆铰接相连。本实施例中，桅杆油缸12和转台1通过第三轴14铰接相连，桅杆油缸12和桅杆通过第四轴11铰接相连。

变幅油缸13的一端和转台1铰接相连，变幅油缸13的另一端和动臂3铰接相连。本实施例中，变幅油缸13和转台1通过第五轴15铰接相连，变幅油缸13和动臂3通过第六轴4铰接相连。

图3为图1中的旋挖钻机的桅杆油缸与转台的连接示意图，请结合图3，本实施例中，转台1上焊接固定有支撑横梁16，桅杆油缸12靠近转台1的一端通过第三轴14铰接连接在支撑横梁16上，例如在支撑横梁16上可以设置有耳板(图未标)，桅杆油缸12靠近转台1的一端铰接连接在该耳板上。而且，桅杆油缸12的数量为两个，两个桅杆油缸12分别铰接连接在支撑横梁16的两端位置。可以理解地，支撑横梁16与转台1的连接不限于焊接，其余连接方式例如螺栓连接和销轴连接都可以；支撑横梁16作为桅杆油缸12和转台1连接的中间结构，不限于图3中所示结构，其他结构也可以。

如图2所示，旋挖钻机在工作时，桅杆油缸12和转台1的铰接点(即第三轴14)位于驾驶室a后方且低于驾驶室a的上表面，以便桅杆向后折叠以后，整体高度满足运输要求。每个桅杆油缸12、桅杆与转台1之间构成一个大三角结构，结构稳固。而且如图3所示，两个桅杆油缸12与支撑横梁16之间也构成一个大三角结构。因此，此变幅机构形成两个三角形，结构稳固，稳定性高。

如图1与图2所示，起升油缸17和转台1安装在一起，起升油缸17的一端与转台1相连，起升油缸17的另一端为自由端，起升油缸17用于在倒桅阶段或起升阶段伸出并托住桅杆。优选地，起升油缸17的缸筒一端与转台1连接，起升油缸17的活塞杆一端为自由端且可相对于缸筒向外伸出并托住桅杆。本实施例中，起升油缸17固定在转台1上且不可转动，且起升油缸17朝向桅杆一侧倾斜，起升油缸17与水平面之间的夹角例如为80°。可以理解地，起升油缸17与转台1之间的夹角不限于80°，其余角度也可以。在其他实施例中，起升油缸17也可以不固定安装在转台1上，而是可转动地安装在转台1上，使得起升油缸17可以围绕某一安装轴相对于转台1转动，以方便调整起升油缸17与转台1之间的夹角。

当旋挖钻机需要短距离转移时，可以收缩桅杆油缸12达到如图4所示的短距离运输状态。此种状态下，桅杆水平放置，整机重心较低，可在较大坡度的地面上通行无阻，也能很好地避让高空障碍。而且此种状态下不用拆卸钻杆7和动力头8就可实现移位，能够节省很多时间。可以理解地，桅杆向后折叠的角度不限于90°，其余能够避开高空障碍的角度都可以。

如图5所示，在桅杆从竖直状态到水平状态的过程中，当桅杆与水平面夹角为10°的时候，起升油缸17要伸出并托住桅杆。本实施例中，在桅杆从10°下放至水平状态的过程中，桅杆油缸12处于浮动状态，不提供推力，推力完全由起升油缸17来提供。另外，桅杆从水平状态逐渐抬起的过程中(即起升阶段)，由桅杆油缸12和起升油缸17同时提供推力来推动，直到桅杆抬起超过10°后，再转由桅杆油缸12独自推动。可以理解地，桅杆从10°位置回落至水平状态时，可以由起升油缸17和桅杆油缸12同时推动，也可以由起升油缸17独自推动；桅杆从水平状态起升至10°时，可以由起升油缸17和桅杆油缸12同时推动，也可以由起升油缸17独自推动。而且，可以理解地，在桅杆从竖直状态到水平状态的过程中，不限于在桅杆与水平面夹角为10°的时候，起升油缸17才伸出并托住桅杆，也可以是在从竖直状态到水平状态之间的其他预定角度如15°的时候，起升油缸17伸出并托住桅杆，然后在起升油缸17提供的推力下使桅杆下放至水平状态。

如图6所示，当旋挖钻机需要长距离运输时，从旋挖钻机将上桅杆10、动力头8和钻杆7拆掉即可，不需要辅助支撑。

但是，在带钻杆倒桅过程中，由于起升油缸17的存在，可能会出现起升油缸17与主卷扬钢丝绳b产生干涉的问题。如图7所示，在桅杆从竖直状态到水平状态的过程中，钻杆7在重力的作用下使主卷扬钢丝绳b始终处于绷紧状态。因此在伸出起升油缸17的过程中，起升油缸17可能会跟主卷扬钢丝绳b产生干涉。

本发明实施例为解决上述干涉问题，同时优化整机重心，在旋挖钻机上增加钻杆定位装置，如图8和图9所示，该钻杆定位装置包括方头连接套18和定位钢丝绳21，其中方头连接套18与钻杆7的下端部连接在一起，定位钢丝绳21的一端与动力头8连接在一起，定位钢丝绳21的另一端与方头连接套18连接在一起。具体地，本实施例中，方头连接套18通过第七销轴19与钻杆7的下端部连接在一起，定位钢丝绳21两端分别绕过两个钢丝绳套环23并用绳夹22固定牢靠，其中一个钢丝绳套环23通过第八销轴23与动力头8连接在一起，另一个钢丝绳套环23通过第九销轴20与方头连接套18连接在一起。定位钢丝绳21的长度按照实际要求进行设定。

这样，只要将钻杆7向下放到一定位置，则定位钢丝绳21就会绷紧，而主卷扬钢丝绳b就会松弛。只要在起升油缸17与主卷扬钢丝绳b干涉之前，使主卷扬钢丝绳b处于松弛状态，则钻机操作人员就可以用手将主卷扬钢丝绳b拉到一边，避免其与起升油缸17干涉。

下面再说明上述旋挖钻机在不拆卸钻杆7的前提下，实现带钻杆倒桅的方法。

首先，如图10所示，在进行倒桅之前，将动力头8下放至桅杆的下端，将钻杆7下放至地面，然后在动力头8和钻杆7的下端部之间安装钻杆定位装置。

接着，如图11所示，收缩桅杆油缸12使桅杆向后倒桅，同时下放钻杆7，直到钻杆定位装置的定位钢丝绳21处于绷紧状态，此时主卷扬钢丝绳b处于松弛状态，可由钻机操作人员将主卷扬钢丝绳b推至起升油缸17的外侧，以使在起升油缸17伸出的过程中，起升油缸17和主卷扬钢丝绳b之间不产生干涉。

然后，如图12所示，在桅杆向后倒桅至与水平面之间到达预定角度(如10°)时，伸出起升油缸17，使起升油缸17与桅杆进入接触以托住桅杆。

最后，如图13所示，收缩起升油缸17直至桅杆倒桅至水平状态。由于钻杆定位装置的存在，在桅杆从竖直状态到水平状态的倒桅过程中，钻杆7处于比较靠前的位置，能够有效平衡整机重心。

综上所述，本发明实施例提供的旋挖钻机，由于桅杆油缸12、桅杆与转台1构成大三角结构，桅杆油缸12和支撑横梁16也构成大三角结构，桅杆油缸12支撑角度较大，结构稳固，工作稳定性高。当旋挖钻机需要短距离转移时，可以收缩桅杆油缸12和起升油缸17，使桅杆水平放置，整机重心较低，可在较大坡度的地面上通行无阻，也能很好地避让高空障碍，在转移运输时对工地要求低，而且此种状态下不用拆卸钻杆7和动力头8就可实现移位，能够节省很多时间。当旋挖钻机需要长距离运输时，将上桅杆10、动力头8和钻杆7拆掉即可，不需要辅助支撑。因此，这种旋挖钻机的变幅机构兼具了现有平行四边形变幅机构和双大三角变幅机构的优点，工作时稳定性高，桅杆可向后折叠，也便于短距离转移。

以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。