矩形成孔钻头的制作方法

本发明涉及一种工程机械技术，尤其是矩形成孔钻头。

背景技术

目前桩工钻头没有能成矩形孔的钻头，且钻孔不易与相邻建筑物靠紧，不能清理相邻建筑物的表面，钻孔斜度大，使钻孔灌注桩功能狭窄，这就在很大程度上限制了一些重大工程的建设，直接影响着国民经济的发展。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一个钻孔斜度小，能靠紧相邻建筑物，能清除相邻建筑物表面土体，且不伤及相邻建筑物的矩形成孔钻头。本发明的目的是这样实现的，它包括传动总成、两个圆盘滑板、四个水平钻头、四个钢丝刷、一个垂直钻头；所述传动总成的下面经传动轴与垂直钻头连接；传动总成相对两侧面分别经转动轴与两个圆盘滑板连接；传动总成另两侧面分别与四个水平钻头、四个钢丝刷连接，在工作时，其连接方式有：两侧地下有构筑物时，传动总成的工作轴分别与四个水平钻头及钢丝刷连接，且钢丝刷布置在水平钻头的空心处；钻独立孔或成连续墙槽时，传动总成的工作轴分别与四个水平钻头连接；只清除建筑物表面时，传动总成的工作轴分别与四个钢丝刷连接。

所述传动总成包括传动轴、箱体、垂直锥形齿轮、锥形齿轮一、齿轮一、齿轮二、两个齿轮三、两条工作轴、两个锥形齿轮二、液压缸、两个拨叉、两个拨叉轮；所述传动轴上端与动力系统连接方式有两种：一、传动轴上端与动力系统连接，二、传动轴经上传动轴及钻杆与动力系统连接；传动轴的中间固定着垂直锥形齿轮，传动轴的下端连接着垂直钻头，传动轴经轴承、密封件穿在箱体上；所述垂直锥形齿轮固定在传动轴上，垂直锥形齿轮与锥形齿轮一、两个锥形齿轮二啮合；锥形齿轮一与垂直锥形齿轮啮合，锥形齿轮一与齿轮一同轴，锥形齿轮一经轴、轴承固定于箱体内；所述齿轮一与锥形齿轮一同轴，齿轮一与齿轮二、一个齿轮三啮合，齿轮一经轴、轴承固定于箱体内；所述齿轮二与齿轮一、一个齿轮三啮合，齿轮二经轴、轴承固定于箱体内，其作用是转变一个齿轮三的转动方向，使两个齿轮三转向相反；所述齿轮三有两个，两个齿轮三分别固定在两条工作轴上，一个齿轮三与齿轮一啮合，另一个齿轮三与齿轮二啮合；所述工作轴为开槽的空心花键轴，有两件，每条工作轴上固定着一个齿轮三，每条工作轴的外边套着两个拨叉轮，每条工作轴的内部穿两条钢丝刷的顶轴，每条工作轴的两头分别连接着一个水平钻头、一个钢丝刷，两条工作轴分别经轴承、密封件穿在箱体上；所述锥形齿轮二有两个，两个锥形齿轮二都与垂直锥形齿轮啮合，每个锥形齿轮二与相对应的一个圆形滑板同轴，两个锥形齿轮二分别经轴、轴承、密封件固定在箱体内；所述液压缸两端分别连接两个拨叉，液压缸置于箱体的最下层，液压缸经液压软管、过箱体与机架上的液压泵连接；所述拨叉有两个，两个拨叉的中间分别连接在液压缸的两端，每个拨叉卡在两个拨叉轮的槽内，两个拨叉的两端分别穿轴，固定于箱体内；所述拨叉轮四个，每两个拨叉轮套在一条工作轴上的开槽处，每个拨叉轮经销轴与钢丝刷的顶轴连接，每个拨叉轮槽内卡着一个拨叉。

所述圆盘滑板为圆形钢板制成，圆盘滑板设置为两件，两件圆盘滑板分别经转动轴与传动总成连接。

所述水平钻头设置为四个，其安装方式有两种，四个水平钻头分别连接在工作轴上，空心处布置钢丝刷，且同侧两水平钻头转向相反；或四个分别连接在工作轴上，且同侧两水平钻头转向相反。

所述钢丝刷设置为四件，每件钢丝刷包括顶轴、花键套、弹簧、圆形钢板、弹簧丝、密封件；钢丝刷安装方式有两种，四件钢丝刷分别穿在工作轴上，经销轴与拨叉轮连接，且布置在水平钻的空心处；或四件钢丝刷分别穿在工作轴上，经销轴与拨叉轮连接。

所述矩形成孔钻头与钻机的连接方式有两种：一、传动总成上面经传动轴与动力系统连接，动力系统经钻杆、两个定位器与机架连接，钻杆不转，钻杆的断面为两断面尺寸不等的矩形管焊接而成；二、传动总成上面经传动轴与上传动轴、钻杆连接，上传动轴、钻杆与动力系统连接，钻杆经两个定位器与机架连接；上传动轴经轴承、密封件布置在钻杆内；上传动轴扭矩小的用软轴，扭矩大的由多节硬轴经联轴器连接而成；钻杆为方管，且不转。

所述定位器设置为两个，两个定位器分别由液压缸、卡环组成，且连接在机架上。

所述机架由行走机构、支撑调位机构、加压机构、卷扬机、液压泵、龙门架连接而成。

矩形成孔钻头的成孔原理，垂直钻头转动钻传动总程以下的土体，四个水平钻头转动切削两侧土体，园盘滑板转动清理垂直钻头与四个水平钻头钻孔残留的土体而成矩孔。钻孔时，同侧两水平钻头、两钢丝刷转向相反，且靠着孔壁侧向上运动。转向相反使土体的反作用力抵消或最小，不易斜孔，靠着孔壁侧向上运动使孔壁不易坍塌。钢丝刷由顶轴、花键套、圆形钢板、弹簧丝、密封件组成，具有伸缩性，当其靠着建筑物转动时其压力有限，转动时弹簧丝的破坏力有限不会使相邻建筑物破坏，却使土体去掉，可清理不平整的建筑物表面。

矩形成孔钻头卸掉钢丝刷、液压缸、拨叉、拨叉轮，然后经连接件、两端都带有连接结构的水平钻头连接副矩形成孔钻头，形成矩形成孔钻头组，矩形成孔钻头组可加快地下连续墙施工进度。连接件为焊接件。

所述副矩形成孔钻头包括一个副传动总成、两个水平钻头、两个园板滑板、一个垂直钻头，所述副传动总成与矩形成孔钻头相邻侧经两工作轴、两端都带有连接结构的两水平钻头与传动总成的工作轴连接，所述副传动总成与矩形成孔钻头相对的另一侧经两工作轴分别安装两水平钻头，副传动总成的下面经传动轴与垂直钻头连接，副传动总成的另两侧面经传动轴连接圆形滑板。

所述副传动总成包括副传动轴、副箱体、垂直锥形齿轮、锥形齿轮一、齿轮一、齿轮三、两条工作轴、两个锥形齿轮二；所述副传动轴的上端固定着垂直锥形齿轮，其下端连接着垂直钻头，副传动轴经轴承、密封件穿在副箱体上；所述垂直锥形齿轮固定在副传动轴的上端，垂直锥形齿轮与锥形齿轮一、两个锥形齿轮二啮合；所述锥形齿轮一与齿轮一同轴，锥形齿轮一经轴、轴承固定于副箱体内；所述齿轮一与齿轮三啮合，齿轮一经轴、轴承固定于副箱体内；所述齿轮三与齿轮一啮合，齿轮三固定在一条工作轴上；所述工作轴设置为两条，其中一条固定着齿轮三，两条工作轴分别经轴承、密封件穿在副箱体上，两条工作轴的一端经两个两端都带有连接结构的水平钻头分别与传动总成的两条工作轴连接，两条工作轴的另一端分别与两个水平钻头连接；所述锥形齿轮二两个，两个锥形齿轮二都与垂直锥形齿轮啮合，每个锥形齿轮二与相对应的一个圆形滑板同轴，两个锥形齿轮二分别经轴、轴承、密封件固定在副箱体内。

矩形成孔钻头组的工作原理：成槽时，传动总成的工作轴转动带动与传动总成紧靠的水平钻头转动，与传动总成紧靠的水平钻头带动副传动总成的工作轴转动、带动另一端的水平钻头转动，其中一条工作轴带动齿轮三、齿轮一、锥形齿轮一、垂直锥形齿轮、锥形齿轮二、圆盘滑板、垂直钻头转动，垂直钻头、水平钻头、圆形滑板转动，切削土体而成槽

本发明的应用方法：第一步是定位，移动机架，操作龙门架支撑定位系统，使其垂直龙门架方向到位，且垂直，操作定位器使钻杆顺龙门架方向垂直、对中。

第二步是安装钻头：钻独立孔时，安水平钻头。

钻两侧地下有构筑物时，安装水平钻头及钢丝刷，且使水平钻头的方向顺龙门架方向。

只清理两侧地下构筑物时，只安装钢丝刷。

成连续墙槽时：只安装水平钻头，且使水平钻头的方向顺龙门架方向。

第三步是通电查看水平钻头转动方向，使与孔壁接逐侧向上运动，以利于孔壁抹蜜，利于孔壁完整。

第四步是钻进：钻独立孔时，随着钻头的转动切削土体而钻进，并循环泥浆，直至孔底。

两侧地下有构筑物或钻头长度没有设计的矩形孔长时，先靠着一侧钻孔，等钻至孔底或一定深度，再移位钻未钻部分钻进，直至成孔。清理两侧构筑物表面时，操作液压泵使钢丝刷外出，操作定位器使钢丝刷靠着一侧构筑物，使其边转动边提升，提升至孔口或一定高度时，移到另一侧靠着构筑物边转动边下降，直至孔底或一定高度。

只清理两侧建筑物表面时，操作定位器使钢丝刷靠着一侧构筑物边转动边下降，下至孔底或一定深度时，操作机架的定位器使钢丝刷靠着另一侧构筑物，边转动边提升，直至孔口。

连续墙成槽时，先钻一钻头的长度至孔底，再挨着钻下一钻头的长度，直至做完。

钻圆孔时，去掉矩形成孔钻头，垂直钻头直接连接动力系统或上传动轴及钻杆，按普通钻机钻孔。

泥浆循环方式：有正循环及反循环，泥浆带着土粒从空口流出而成孔。

本发明的意义是:矩形成孔钻头同侧的两水平钻头及钢丝刷转向相反，土体对水平钻头的反力抵消，钻孔不易倾斜；水平钻头顺孔壁向上运动，对孔壁有抹密的作用，使孔壁不易坍塌；由于带有钢丝刷，可清理相邻构筑物表面，且不伤及相邻建筑物；可钻矩形孔，也可钻园形孔，还可做连续墙，一机多用。它可改变桩基工程的结构布局，使灌注桩功能增多。

钻杆不转，对泥浆的流动影响小，钻杆可加粗，提高钻杆刚度，再加上部有定位装置的约束，可大大减小钻孔斜度，提高钻孔质量及位置精度。

矩形成孔钻头组用于地下连续墙施工，进度更快，效率更高。

附图说明

图1为矩形成孔钻头同时安装水平钻头、钢丝刷时的俯视图，图中1、传动总成2、传动轴3、圆盘滑板4、水平钻头5、钢丝刷。

图2为矩形成孔钻头安装水平钻头时的俯视图，图中1、传动总成2、传动轴3、圆盘滑板4、水平钻头。

图3为矩形成孔钻头安装钢丝刷时的俯视图，图中1、传动总成2、传动轴3、圆盘滑板5、钢丝刷。

图4为矩形成孔钻头立视图，图中1、传动总成2、传动轴3、圆盘滑板4、水平钻头5、钢丝刷6、垂直钻头。

图5为传动总成1的齿轮布置图，图中2、传动轴7、箱体8、垂直锥形齿轮9、锥形齿轮一10、齿轮一11、齿轮二12、齿轮三13、工作轴14、锥形齿轮二。

图6为传动总成的锥形齿轮立面布置图，图中2、传动轴7、箱体8、垂直锥形齿轮9、锥形齿轮一10、齿轮一。

图7为传动总成的齿轮立面布置图，图中10、齿轮一11、齿轮二12、齿轮三13、工作轴。

图8为传动总成的差动关系图，图中7、箱体13、工作轴15、液压缸16、拨叉17、拨叉轮。

图9为拨叉轮、工作轴、钢丝刷关系图，图中5、钢丝刷13、工作轴17、拨叉轮。

图10为拨差平面图。

图11为拨差立面图。

图12为矩形成孔钻头与机架、钻杆位置关系图一，图中2、传动轴18、矩形成孔钻头19、动力系统20、钻杆21、定位器22、机架。

图13为矩形成孔钻头与机架、钻杆位置关系图二，图中2、传动轴18、矩形成孔钻头19、动力系统20、钻杆21、定位器22、机架23、上传动轴。

图14为矩形成孔钻头组立体图，图中1、传动总成2、传动轴4、水平钻头6、垂直钻头13、工作轴24、副传动总成25、连接件27、副传动轴。

图15为矩形成孔钻头组平面图，图中1、传动总成2、传动轴3、园板滑板4、水平钻头13、工作轴24、副传动总成25、连接件。

图16为矩形成孔钻头组水平剖视图，图中2、传动轴7、箱体8、垂直锥形齿轮9、锥形齿轮一10、齿轮一11、齿轮二12、齿轮三13、工作轴14、锥形齿轮二26、副箱体27、副传动轴。

图17为矩形成孔钻头组立面剖视图，图中2、传动轴7、箱体8、垂直锥形齿轮9、锥形齿轮一10、齿轮一12、齿轮三13、工作轴25、连接件26、副箱体27、副传动轴。

具体实施方式

实施例1、本发明包括一个传动总成1、两个圆盘滑板3、四个水平钻头4、四个钢丝刷5、一个垂直钻头6，所述传动总成1的下面经传动轴2与垂直钻头6连接；传动总成1相对两侧面分别经转动轴与两个圆盘滑板3连接；传动总成1另两侧面分别与四个水平钻头4、四个钢丝刷5连接，在工作时，其连接方式有三种：一、两侧地下有构筑物时，传动总成1的工作轴13分别与四个水平钻头4及钢丝刷5连接，且钢丝刷5布置在水平钻头4的空心处；二、钻独立孔或成连续墙槽时，传动总成1的工作轴13分别与四个水平钻头4连接；三、只清除建筑物表面时，传动总成1的工作轴13分别与四个钢丝刷5连接。

实施例2、所述传动总成1包括传动轴2、箱体7、垂直锥形齿轮8、锥形齿轮一9、齿轮一10、齿轮二11、两个齿轮三12、两条工作轴13、两个锥形齿轮二14、液压缸15、两个拨叉16、四个拨叉轮17；所述传动轴2的中间固定着垂直锥形齿轮8，传动轴2的下端连接着垂直钻头6，传动轴2经轴承、密封件穿在箱体7上；所述垂直锥形齿轮8固定在传动轴2上，垂直锥形齿轮8与锥形齿轮一9、两个锥形齿轮二14啮合；锥形齿轮一9与垂直锥形齿轮8啮合，锥形齿轮一9与齿轮一10同轴，锥形齿轮一9经轴、轴承固定于箱体7内；所述齿轮一10与锥形齿轮一9同轴，齿轮一10与齿轮二11、一个齿轮三12啮合，齿轮一10经轴、轴承固定于箱体7内；所述齿轮二11与齿轮一10、一个齿轮三12啮合，齿轮二11经轴、轴承固定于箱体7内，其作用是转变一个齿轮三12的转动方向，使两个齿轮三12转向相反；所述齿轮三12有两个，两个齿轮三12分别固定在两条工作轴13上，一个齿轮三12与齿轮一10啮合，另一个齿轮三12与齿轮二11啮合；所述工作轴13为开槽的空心花键轴，有两条，每条工作轴13上固定着一个齿轮三12，每条工作轴13的开槽处套着两个拨叉轮17，每条工作轴13的内部穿两条钢丝刷5的顶轴，每条工作轴13的两端与水平钻头4、钢丝刷5的连接方式有三种：一、每条工作轴13同时连接水平钻头4、钢丝刷5；二、每条工作轴13连接水平钻头4；三、每条工作轴13连接钢丝刷5，两条工作轴13分别经轴承、密封件分别穿在箱体7上；所述锥形齿轮二14两个，两个锥形齿轮二14都与垂直锥形齿轮8啮合，每个锥形齿轮二14与相对应的一个圆形滑板3同轴，两个锥形齿轮二14分别经轴、轴承、密封件固定在箱体7内；所述液压缸15的两端分别连接两个拨叉16，液压缸15置于箱体7的最下层，液压缸15经液压软管、过箱体7与机架22上的液压泵连接；所述拨叉16有两个，两个拨叉16的中间分别连接在液压缸15的两端、每个拨叉16分别卡在相对应的两个拨叉轮17的槽内，两个拨叉16的两端分别穿轴固定于箱体7内；所述拨叉轮17四个，每两个拨叉轮17套在一条工作轴13上的开槽处，每个拨叉轮17经销轴与相对应的一个钢丝刷5的顶轴连接，每个拨叉轮17的槽内卡着相对应的一个拨叉16。

实施例3、所述圆盘滑板3为圆形钢板制成，圆盘滑板3经转动轴与传动总成1连接。

实施例4、所述水平钻头4设置为四个，其安装方式有两种，一、四个水平钻头4分别连接在工作轴13上，空心处布置钢丝刷5，且同侧两水平钻头4转向相反；二、四个水平钻头4分别连接在工作轴13上，且同侧两水平钻头4转向相反。

实施例5、所述钢丝刷5设置为四件，每件钢丝刷5包括顶轴、花键套、弹簧、圆形钢板、弹簧丝、密封件；钢丝刷5安装方式有两种，一、四件钢丝刷5分别穿在工作轴13上，经销轴与拨叉轮17连接，且布置在水平钻4的空心处；二、四件钢丝刷5分别穿在工作轴13上，经销轴与拨叉轮17连接。

实施例6、所述矩形成孔钻头18与钻机的连接方式有两种，一、传动总成1上面经传动轴2与动力系统19连接，动力系统19经钻杆20、两个定位器21与机架22连接，钻杆20不转，钻杆20的断面为两断面尺寸不等的矩形管焊接而成；二、传动总成1上面经传动轴2与上传动轴23、钻杆20连接，上传动轴23、钻杆20与动力系19连接，钻杆20经两个定位器21与机架22连接；上传动轴23经轴承、密封件布置在钻杆20内；上传动轴23扭矩小的用软轴，扭矩大的由多节硬轴经联轴器连接而成；钻杆20为方管，且不转。

实施例7、所述定位器21设置为两个，两个定位器21均由液压缸、卡环组成，两个定位器21都连接在机架23上。

实施例8、所述机架23由行走机构、支撑调位机构、加压机构、卷扬机、液压泵、龙门架连接而成。

实施例9、矩形成孔钻头18卸掉钢丝刷5、液压缸15、拨叉16、拨叉轮17，然后矩形成孔钻头18经连接件25、两个两端都带有连接结构的水平钻头4连接副矩形成孔钻头，形成矩形成孔钻头组，矩形成孔钻头组可加快地下连续墙施工进度。

实施例10、所述副矩形成孔钻头包括一个副传动总成24、两个水平钻头4、两个园板滑板3、一个垂直钻头6，所述副传动总成24与矩形成孔钻头18相邻侧经两工作轴13、两个两端都带有连接结构的水平钻头4与传动总成1的两条工作轴13连接；副传动总成24的另一侧经两工作轴13分别安装两水平钻头4，副传动总成24的下面经传动轴27与垂直钻头6连接，副传动总成24的另两侧面分别经传动轴连接两个圆形滑板3。

实施例11、所述副传动总成24包括副传动轴27、副箱体26、垂直锥形齿轮8、锥形齿轮一9、齿轮一10、齿轮三12、两条工作轴13、两个锥形齿轮二14；所述副传动轴27的上端固定着垂直锥形齿轮8，副传动轴27的下端连接着垂直钻头6，副传动轴27经轴承、密封件穿在副箱体26上；所述垂直锥形齿轮8固定在副传动轴27的上端，垂直锥形齿轮8与锥形齿轮一9、两个锥形齿轮二14啮合；所述锥形齿轮一9与锥形齿轮8啮合，锥形齿轮一9与齿轮一10同轴，锥形齿轮一9经轴、轴承固定于副箱体26内；所述齿轮一10与齿轮三12啮合，齿轮一10经轴、轴承固定于副箱体26内；所述齿轮三12与齿轮一10啮合，齿轮三12固定在一条工作轴13上；所述工作轴13有两条，其中一条固定着齿轮三12，两条工作轴13分别经轴承、密封件穿在副箱体26上，两条工作轴13的一端分别经两个两端都带有连接结构的水平钻头4与传动总成1的两条工作轴13连接，两条工作轴13的另一端与水平钻头4连接；所述锥形齿轮二14有两个，两个锥形齿轮二14都与垂直锥形齿轮8啮合，每个锥形齿轮二14与相对应的一个圆形滑板3同轴，两个锥形齿轮二14分别经轴、轴承、密封件固定在副箱体26内。