一种智能型多功能水平定向钻机的制作方法

本实用新型涉及一种智能型多功能水平定向钻机，属于非开挖铺管机械领域。

背景技术：

水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石等地况，我国大部分非硬岩地区都可施工。工作环境温度为-15℃～+45℃。水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术，它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线铺设施工工程中。水平定向钻进设备，在十几年间也获得了飞速发展，成为发达国家中新兴的产业。目前其发展趋势正朝着大型化和微型化、适应硬岩作业、自备式锚固系统、钻杆自动堆放与提取、钻杆连接自动润滑、防触电系统等自动化作业功能、超深度导向监控、应用范围广等特征发展。该种设备一般适用于管径φ300～φ1200mm的钢管、PE管，最大铺管长度可达1500m，适应于软土到硬岩多种土壤条件，应用前景广阔；水平定向钻在作业过程中需要不断的增加连接钻杆从而保障钻杆的进给，并且这些钻杆在完成作业后也都需要回收，现有的水平定向钻机主要依靠人工或者吊车来搬运或起吊钻杆，前者费时费力，工人强度过大，施工效率低；后者难以精确的起吊钻杆至指定位置，效率也很低；此外，现有的水平定向钻机行走的控制模式较为单一，无法适应一些特殊场合的需要；另外，现有水平定向钻机不能对外提供电源，在施工中配套的辅助设备，需要另配备一台汽油发电机来发电提供电源，此种方式其使用不方便，使用成本高。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供多功能水平定向钻机。该多功能水平定向钻机智能化、多功能，能够高效准确的对钻杆进行上下料的作业，大大提高了施工效率，并且具有多模式的行走控制装置，能够实现各种场地的自由转换。

本实用新型的技术方案如下：

一种智能型多功能水平定向钻机，包括：

行走底盘；

动力系统，安装在行走底盘上，为水平定向钻机提供动力；

齿轨，安装在行走底盘上，可沿行走底盘竖直转动，以改变齿轨的竖直倾角；

驱动平台，可沿齿轨前后移动；

钻具，安装在驱动平台上，夹持钻杆后端；

主机，安装在驱动平台上，驱动钻具转动，从而驱动钻杆旋转进给；

推拉系统，安装在驱动平台上，包括对称设置在齿轨两侧的液压驱动系统；所述液压驱动系统包括第一液压马达、减速机以及齿轮；所述第一液压马达经减速机减速后驱动齿轮转动，所述齿轮分别与齿轨啮合；

导向盘，设置在主机前方行走底盘上，引导钻杆进给方向；

换杆装置，所述换杆装置包括夹放钻杆的机械爪；所述机械爪在行走底盘一侧和钻具主轴中心位置之间往复运动，用以对接延长钻杆或卸下钻杆。

进一步的，所述换杆装置还包括第二液压马达、旋转轴以及机械臂；旋转轴转动架设在行走底盘一侧，第二液压马达固定在行走底盘上并驱动旋转轴转动；机械臂一端固定在旋转轴上，机械爪设置在机械臂另一端。所述机械爪为一带有第一弧形凹面的板；所述板中部铰接在机械臂另一端端部，第一弧形凹面位于铰接点上侧，所述板下端与一液压伸缩杆一端铰接；所述液压伸缩杆另一端铰接在机械臂上；所述机械臂对应第一弧形凹面设置第二弧形凹面；第一弧形凹面与第二弧形凹面上分别固定有一第一弧形齿板和第二弧形齿板；两弧形齿板在液压伸缩杆的驱动下对夹钻杆。

进一步的，所述行走底盘上固定有第一定位杆；所述第一定位杆位于机械臂下方且位于机械臂的转动路线上；所述机械臂中部上端固定有第二定位杆；所述第二定位杆在机械臂向上转动将机械爪带至钻具主轴中心位置时抵靠支撑在底盘上。

进一步的，所述第一定位杆与第二定位杆的长度均可调节。

进一步的，还包括控制行走底盘行走的行走控制器；所述行走控制器为三合一控制器，可分别通过手动控制杆、有线控制器以及无线遥控器向行走控制器输入控制指令。

进一步的，还包括安装在行走底盘上的泥浆泵以及钻杆清洗装置；所述泥浆泵上设置有一出水口，所述出水口上安装有一阀门；所述高压清洗水枪通过软管与阀门连接，利用泥浆泵提供高压水。

进一步的，还包括远程监控装置，所述远程监控装置包括摄像头、网桥、路由器以及无线信号发射器；所述摄像头通过网桥将视频监控信号转发给路由器；路由器通过无线信号发射器将信号转化成无线信号向外发送。

进一步的，还包括设置在行走底盘上的驾驶室；所述驾驶室内设置有可自由调整角度的显示屏幕；所述显示屏幕与摄像头电信号连接以显示摄像头拍摄的画面。

进一步的，所述动力系统包括发动机；所述发动机上设置有曲轴带轮；所述定向钻机还包括安装在行走底盘上的机载发电系统；所述机载发电系统包括安装在所述曲轴带轮上的连接盘以及发电机，所述连接盘上安装有第一皮带轮；所述第一皮带轮与连接盘通过螺栓紧固在曲轴带轮上；所述第一皮带轮通过皮带与固定在发电机输入轴上的第二皮带轮连接，发动机带动曲轴带轮转动从而带动发电机发电，发电机产生的交流电对外供电。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型能够高效准确的对钻杆进行上下料的作业，大大提高了施工效率，并且具有多模式的行走控制装置，能够实现各种场地的自由转换。

2、本实用新型设置有换杆装置，能够为钻杆的上下料提供助力，同时保障钻杆上下料连接过程的精确性，提高换杆效率。

3、本实用新型设置有三合一行走控制器，能够分别通过手动控制杆或有线控制器或无线遥控器控制行走，因此，在各种环境和地形下均能够选择合适的操控方式。

4、本实用新型设置有推拉系统，能够保障钻给的力和稳定，从而提高水平定向钻机的功率。

5、本实用新型设置有钻杆清洗装置，能够利用水平钻机本身的设备方便快速的对钻杆进行清洗。

6、本实用新型设置有远程监控装置，能够有效的对钻机进行实时监控，保障设备运行稳定和安全。

7、本实用新型设置有机载发电系统，能够利用水平钻机本身的设备进行发电，从而延伸水平钻机的功能。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为本实用新型的推拉系统的示意图；

图5为本实用新型机械臂和机械爪分离的示意图；

图6为本实用新型的机载发电系统的示意图。

图中附图标记表示为：

1-行走底盘、2-驾驶室、21-显示屏幕、4-动力系统、5-钻具、61- 齿轨、611-转轴、62-主机、63-导向盘、7-发动机、71-曲轴带轮、8- 行走控制器、81-手动控制杆、82-有线控制器、83-无线遥控器、9-换杆装置、91-第二液压马达、92-旋转轴、93-机械臂、931-第二弧形齿板、94-机械爪、941-第一弧形齿板、95-钻杆、96-液压伸缩杆、97- 第一定位杆、98-第二定位杆、101-第一液压马达、102-减速机、103- 齿轮、11-泥浆泵、111-阀门、112-高压清洗水枪、113-软管、121-摄像头、122-网桥、123-路由器、124-无线信号发射器、131-连接盘、 132-第一皮带轮、133-螺栓、134-皮带、135-第二皮带轮、14-发电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

参见图1至图6，一种智能型多功能水平定向钻机，包括：

行走底盘1；

动力系统4，安装在行走底盘1上，为水平定向钻机提供动力；

齿轨61，安装在行走底盘1上，并通过一转轴611与底盘1竖直转动连接，通过液压杆驱动齿轨61上下转动，以改变齿轨61的竖直倾角；

驱动平台15，可沿齿轨61前后移动；

钻具5，安装在驱动平台上，夹持钻杆95后端；

主机62，安装在驱动平台上，驱动钻具5转动，从而驱动钻杆 95旋转进给；

推拉系统，安装在驱动平台上，包括对称设置在齿轨61两侧的液压驱动系统；所述液压驱动系统包括第一液压马达101、减速机102 以及齿轮103；所述第一液压马达101经减速机102减速后驱动齿轮 103转动，所述齿轮103分别与齿轨61啮合；

导向盘63，设置在主机62前方行走底盘1上，引导钻杆95进给方向；

换杆装置9，所述换杆装置9包括夹放钻杆95的机械爪94；所述机械爪94在行走底盘1一侧和钻具5主轴中心位置之间往复运动，用以对接延长钻杆95或卸下钻杆95。

进一步的，所述换杆装置9还包括第二液压马达91、旋转轴92 以及机械臂93；旋转轴92转动架设在行走底盘1一侧，第二液压马达91固定在行走底盘1上并驱动旋转轴92转动；机械臂93一端固定在旋转轴92上，机械爪94设置在机械臂93另一端。所述机械爪 94为一带有第一弧形凹面的板；所述板中部铰接在机械臂93另一端端部，第一弧形凹面位于铰接点上侧，所述板下端与一液压伸缩杆 96一端铰接；所述液压伸缩杆96另一端铰接在机械臂93上；所述机械臂93对应第一弧形凹面设置第二弧形凹面；第一弧形凹面与第二弧形凹面上分别固定有一第一弧形齿板941和第二弧形齿板931；两弧形齿板941在液压伸缩杆96的驱动下对夹钻杆95。

进一步的，所述行走底盘1上固定有第一定位杆97；所述第一定位杆97位于机械臂93下方且位于机械臂93的转动路线上；所述机械臂93中部上端固定有第二定位杆98；所述第二定位杆98在机械臂93向上转动将机械爪94带至钻具5主轴中心位置时抵靠支撑在底盘1上。

进一步的，所述第一定位杆97与第二定位杆98的长度均可调节。

进一步的，还包括控制行走底盘1行走的行走控制器8；所述行走控制器8为三合一控制器，可分别通过手动控制杆81、有线控制器82以及无线遥控器83向行走控制器8输入控制指令。

进一步的，还包括安装在行走底盘1上的泥浆泵11以及钻杆清洗装置；所述泥浆泵11上设置有一出水口，所述出水口上安装有一阀门111；所述高压清洗水枪112通过软管113与阀门111连接，利用泥浆泵11提供高压水。

进一步的，还包括远程监控装置，所述远程监控装置包括摄像头 121、网桥122、路由器123以及无线信号发射器124；所述摄像头 121通过网桥122将视频监控信号转发给路由器123；路由器123通过无线信号发射器124将信号转化成无线信号向外发送。

进一步的，还包括设置在行走底盘1上的驾驶室2；所述驾驶室 2内设置有可自由调整角度的显示屏幕21；所述显示屏幕21与摄像头121电信号连接以显示摄像头121拍摄的画面。

进一步的，所述动力系统4包括发动机7；所述发动机7上设置有曲轴带轮71；所述定向钻机还包括安装在行走底盘1上的机载发电系统；所述机载发电系统包括安装在所述曲轴带轮71上的连接盘 131以及发电机14，所述连接盘131上安装有第一皮带轮132；所述第一皮带轮132与连接盘131通过螺栓133紧固在曲轴带轮71上；所述第一皮带轮132通过皮带134与固定在发电机14输入轴上的第二皮带轮135连接，发动机7带动曲轴带轮71转动从而带动发电机14发电，发电机14产生的交流电对外供电。

本实用新型的工作原理：

换杆装置的工作原理：将待上料钻杆95放置在机械臂93与机械爪94的弧形凹面之间，液压伸缩杆96驱动机械爪94转动，使第一弧形齿板941和第二弧形齿板931夹持住钻杆95；第二液压马达91 驱动旋转轴92转动，从而带动机械臂93转动，将钻杆95带至钻具 5主轴中心位置，然后即可将新放入的钻杆95的前端与已经进给的钻杆95后端连接，并将新放入的钻杆95的后端夹持在钻具5上；在钻杆95移动至钻具5主轴中心位置时，第二定位杆98抵靠在底盘1 上，从而保障钻杆95的位置精度，换杆装置用以连接延长钻杆的总长度；钻机作业完成后，机械臂93反向动作即可将卸下的钻杆95带回底盘1侧面，此时机械臂93抵靠在第一定位杆97上，从而保障钻杆95移至底盘1侧面的位置精度。

推拉系统的工作原理：在钻机工作过程中，第一液压马达101通过减速机102驱动齿轮103转动，齿轮103与齿轨61啮合，而齿轨 61固定在底盘1上，因此，齿轨61反向驱动液压驱动系统移动，从而推动驱动平台移动。

机载发电系统的工作原理：发动机7带动曲轴带轮71转动从而带动发电机14发电，发电机14产生的交流电对外供电。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。