岩层打孔装置及岩层打孔机的制作方法

本技术涉及岩层打孔领域，具体而言，涉及一种岩层打孔装置及岩层打孔机。

背景技术：

1、目前，在针对硬岩的较大孔径的成孔作业中，常用切削设备切削的方式；切削作业主要设备包括旋挖钻机、双轮开槽机；其利用动力头带动切齿转动对岩层进行切割，并且将切割后的岩渣排除，然后形成孔，但是这种方式切齿损耗大，效率低，成本高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供了一种岩层打孔装置及岩层打孔机，其采用锤头冲击的方式成孔，整体整体效率较高。

2、本实用新型是这样实现的：

3、一种岩层打孔装置，其特征在于，包括：外支架，所述外支架为条形筒状结构，所述外支架用于与动力机连接；内支架，所述内支架沿所述外支架高度方向延伸，并能够沿所述外支架高度方向滑动；所述内支架的下端设置有锤头。内油缸，所述内油缸的一端与所述外支架连接，另一端与所述内支架连接；锤杆，所述锤杆沿所述内支架的高度方向延伸，并能够沿所述内支架高度方向滑动，所述锤杆的下端设置有锤头；锤杆油缸，所述锤杆油缸的一端与所述内支架连接，另一端与所述锤杆连接；所述锤杆油缸伸缩时，所述锤杆能够冲击所述锤头。

4、这种结构好处在于，内支架的外形能够形成孔的形状，因此有利于获得相对较大的孔径及形状。锤杆长度与内支架接近，有利于获得长度较大的锤杆，有利于单次冲击时冲击能量持续地作用于锤头，有利于提高锤头入岩效率。硬岩有较强的抗剪切性，但是在强冲击下易脆；因此相对于现有技术，锤齿损耗低，成孔效率更高。

5、进一步，所述内支架为条形筒状结构，均包括内腔；所述内支架及所述内油缸设置在所述外支架的内腔中，所述锤杆设置在所述内支架的内腔中；所述锤头插接在所述内支架内腔的下端；并能够沿所述内支架的长度方向移动。

6、这样设计使得内支架容易获得较大体积的内腔，有利于获得体积相对较大的锤杆，体积相对较大的锤杆有利于获得相对较大的冲击力。并且，整体结构较为紧凑。

7、进一步，所述外支架为筒状，所述内支架还能够相对于所述外支架绕转动轴线转动，所述转动轴线沿所述内支架高度方向延伸。

8、进一步，还包括转动组件，所述转动组件包括转盘轴承和轴承座，所述转盘轴承与所述外支架连接；所述转盘轴承包括轴承内圈和轴承外圈；所述轴承内圈与所述轴承座固定连接；所述轴承座设置中部通孔，所述内支架穿过所述中部通孔，所述内支架转动时，能够带动所述轴承座转动；所述内油缸一端与所述轴承座连接，另一端与所述内支架连接。

9、这种结构好处在于，岩层结构较复杂，在锤头和内支架入岩过程中，当内支架水平切面为长方形时，内支架容易承受来自于岩层的水平方向的旋转力，这是由于内支架不同部位承受岩层水平方向的挤压力不均衡导致的，当内支架相对于外支架不能够转动且外支架也不能够转动时，旋转力能够使内支架与外支架相互产生扭力；过大的旋转力容易导致内支架和外支架相关部件损坏；内支架相对于外支架能够转动，这种旋转力不能够通过内支架传递给外支架，使内支架和外支架相关部件不容易损坏。

10、进一步，所述岩层打孔装置包括两个所述转动组件，两个所述转动组件为上转动组件和下转动组件；所述上转动组件设置于所述外支架的上部，所述下转动组件设置与所述外支架的下部。

11、通过设置两个转动组件，其使得内支架的稳定性更好。

12、进一步，还包括回位组件，所述回位组件能够给所述内支架施加扭矩，使得所述内支架回到初始位置。

13、进一步，所述上转动组件的轴承座为上轴承座，所述上转动组件的轴承内圈为上轴承内圈，所述上轴承座与所述上轴承内圈固定连接；所述回位组件包括第一竖直滑轮及第二竖直滑轮、第一回位配重、第二回位配重、第一回位绳及第二回位绳；所述第一竖直滑轮及所述第二竖直滑轮均可转动地设置在所述外支架上，所述第一竖直滑轮及所述第二竖直滑轮的转轴均水平设置；所述第一回位绳一端与所述第一回位配重连接，另一端绕过所述第一竖直滑轮与所述上轴承座连接；所述第二回位绳一端与所述第二回位配重连接，另一端绕过所述第二竖直滑轮与所述上轴承座连接；所述第一回位配重和所述第二回位配重能够给所述上轴承座施加方向相反的转矩。

14、这种结构好处在于，第一回位绳能够将第一回位配重的重力通过第一竖直滑轮的导向，将重力传递到上支承座形成水平方向顺时针的旋转力。第二回位绳能够将第二配重的重力第二竖直滑轮导向，将重力传递到上支承座形成水平方向反时针的旋转力；当第一回位配重和第二回位配重与上平台接触时，第一回位配重和第二回位配重的重力不会传递到上支承座。当锤头离开岩层时，上支承座能够在第二回位配重和第二回位配重重力作用下转动到设定位置，在上支承座限制下，内支架和锤头位于设定位置，即可实现内支架和锤头的自动回位。好处2，在锤头和内支架入岩过程中，当内支架受到岩层反作用力转动时，上支承座在第一配重或者第二配重重力作用下，会受到与岩层反作用力相反的力，因此，有利于减少内支架和锤头的转动幅度，有利于对成孔状态的控制。当第一配重离开上平台时，第二配重与上平台接触，当第二配重离开上平台时，第一配重与上平台接触。好处3，由于外支架有相对较大的高度，第一配重和第二配重容易获得较大的行程高度，有利于上支承座获得较大转动范围的作用力，另外，由于第一配重和第二配重的重量是恒定的，相对于弹性回位装置，其作用于上支承座的力更稳定。

15、进一步，所述回位组件还包括第一水平滑轮和第二水平滑轮，所述第一水平滑轮和所述第二水平滑轮均与所述外支架可转动连接；所述第一水平滑轮及所述第二水平滑轮的转轴均竖直设置。

16、所述第一回位绳一端与所述第一回位配重连接，另一端依次绕过所述第一竖直滑轮及所述第一水平滑轮与所述上轴承座连接；所述第二回位绳一端与所述第二回位配重连接，另一端依次绕过所述第二竖直滑轮及所述第二水平滑轮与所述上轴承座连接。

17、上述设计使得，第一竖直滑轮和第二竖直滑轮的间距能够尽量缩小，从而使得整体结构更加紧凑。

18、进一步，所述打孔装置还包括回位支架和张紧组件，所述回位支架与所述外支架连接；所述张紧组件安装在所述回位支架上，用于使得所述第一回位绳和第二回位绳始终保持张紧状态。上述设计能够防止第一回位绳和第二回位绳缠绕。

19、进一步，所述回位支架沿所述外支架高度方向延伸，使得所述第一张紧滑轮和所述第二张紧滑轮位于所述第一水平滑轮及所述第二水平滑轮上方；所述回位支架上还可转动地设置有第一限位滑轮和第二限位滑轮；所述第一限位滑轮滑和第二限位滑轮的转轴水平设置；所述第一限位滑轮位于所述第一回位绳的上方，用于防止所述第一回位绳从所述第一水平滑轮上脱落；所述第二限位滑轮位于所述第二回位绳的上方，用于防止所述第二回位绳从所述第二水平滑轮上脱落。

20、进一步，所述回位支架为条形，包括近端和远端；所述近端靠近所述第一水平滑轮，所述远端远离所述第一水平滑轮；所述回位支架通过所述近端与所述外支架连接；所述回位支架上设置有第一连接架和第二连接架，所述第一连接架和所述第二连接架均能够沿所述回位支架的长度方向滑动；所述第一竖直滑轮可转动地设置在所述第一连接架上；所述第二竖直滑轮可转动地设置在所述第二连接架上；所述张紧组件还包括第一张紧滑轮、第二张紧滑轮、第一张紧配重、第二张紧配重、第一张紧绳及第二张紧绳；所述第一张紧滑轮和第二张紧滑轮均可转动地安装于所述回位支架的远端；第一张紧滑轮和第二张紧滑轮的转轴均水平设置；所述第一张紧绳一端与所述第一张紧配重连接，另一端绕过所述第一张紧滑轮与所述第一连接架连接；所述第二张紧绳一端与所述第二张紧配重连接，另一端绕过所述第二张紧滑轮与所述第二连接架连接；所述第一张紧绳和所述第二张紧绳能够给所述第一连接架和所述第二连接架施加拉力，使得所述第一连接架和所述第二连接架具有朝所述回位支架远端运动的趋势。

21、这种结构好处在于，第一回位配重离开上平台时，第二回位配重与上平台接触，上支承座发生顺时针转动，第二回位绳的总长度是不变的，在第二张紧配重重力作用下，第二连接架沿回位支架上移，第二连接架带动第二竖直滑轮上移，使第二回位绳始终处于张紧状态，避免第二回位绳发生缠绕，有利于回位装置正常工作。当第二回位配重离开上平台时，第一回位配重与上平台接触，上支承座发生反时针转动，第一回位绳的总长度是不变的，在第一张紧配重重力作用下，第一连接架沿回位支架上移，第一连接架带动第一竖直滑轮上移，使第一回位绳始终处于张紧状态，避免第一回位绳发生缠绕，有利于回位组件正常工作。

22、进一步，所述回位支架沿所述外支架高度方向延伸，使得所述第一张紧滑轮和所述第二张紧滑轮位于所述第一水平滑轮及所述第二水平滑轮上方；

23、所述回位支架上还可转动地设置有第一限位滑轮和第二限位滑轮；所述第一限位滑轮滑和第二限位滑轮的转轴水平设置；

24、第一回位绳与第一限位滑轮的下部配合，用于防止所述第一回位绳从所述第一水平滑轮上脱落；所述第二回位绳与第二限位轮的下部配合，用于防止所述第二回位绳从所述第二水平滑轮上脱落。

25、进一步，所述锤头包括插接部和锤头本体，所述锤头本体包括压力面，所述插接部设置在所述压力面上；所述插接部插接在所述内支架的内腔中，所述锤头移动时，所述压力面能够与所述内支架的下端面抵接或分离。所述内支架设置有限位销，所述限位销用于限制所述锤头的移动范围，并能够防止所述锤头与所述内支架分离。

26、进一步，还包括保险销，所述保险销与所述内支架固定连接；当所述锤头位于下极限位置且所述锤杆向下冲击时，所述保险销能够与所述锤杆抵接，进而防止所述锤杆直接冲击所述锤头。

27、这种结构好处在于，锤头与内支架通过销连接，在限位销的限定下，锤头相对于内支架有一个上下移动范围，当锤头没有受到朝向上方的作用力时，在重力作用下，锤头会从内支架脱落，限位销能够避免锤头从内支架脱落。当锤头没有受到朝向上方的作用力时，锤杆冲击锤头会导致限位销的损坏；在锤头位于上下移动范围的最下方位置之前，锤杆与保险销接触，因此锤的冲击力不会传递到锤头，可以避免限位销的损坏。

28、可选地，所述锤杆包括杆体和多个锤击柱，所述多个锤击柱上端与所述杆体的下端连接，所述多个锤击柱平行间隔设置，并沿所述杆体的长度方向延伸；所述内支架内腔的下部设置有连接板，所述连接板将所述内支架内腔下部隔开形成多个条形腔，所述多个锤击柱分别可滑动地设置在所述多个条形腔中；所述锤杆上下移动时，所述锤击柱能够冲击所述锤头。

29、可选地，所述锤头位于下极限位置且所述锤杆向下冲击时，所述杆体下端能够与所述连接板的上端抵接，进而防止所述锤击柱直接冲击所述锤头。

30、进一步，还包括油路组件，所述油路组件包括竖直杆、水平杆、油路座和旋转器，所述竖直杆竖直设置，所述竖直杆下端与所述外支架固定连接；所述水平杆水平设置，所述水平杆与所述竖直杆滑动连接，所述水平杆只能沿所述竖直杆的高度方向滑动；所述旋转器包括上旋转件和下旋转件，所述上旋转件与所述水平杆固定连接，所述下旋转件与所述上旋转件可转动连接，并能够绕竖直轴线转动；所述油路座上部与所述下旋转件连接，下部与所述内支架连接。

31、这种结构好处在于，内支架相对于外支架能够转动，内油缸和锤杆缸的部分管路相对于内支架是不动的，另外一部分管路相对于外支架是不转动的，通过旋转器的连接，竖直杆和水平杆的上下滑动配合且限制相对的水平转动，当内支架相对于外支架上下移动时，使内油缸和锤杆缸的管路不容易损坏。

32、一种岩层打孔机，包括动力机及所述的岩层打孔装置，所述岩层打孔装置搭载于所述动力机。

33、进一步，所述动力机包括上平台和下平台，所述上平台可滑动地设置在所述下平台上；所述岩层打孔装置安装在所述上平台上。

34、进一步，还包括外油缸，所述外支架能够相对于所述上平台上下移动；所述外油缸一端与所述外支架连接，另一端与所述上平台连接，用于驱动所述外支架上下移动。

35、进一步，还包括推拉油缸，所述推拉油缸的两端分别与所述上平台及所述下平台连接，用于驱动所述上平台沿预设方向滑动。

36、进一步，所述推拉油缸一端与所述上平台铰接，另一端设置有纵向滑块；所述下平台上设置纵向滑槽，所述纵向滑槽内设置有两个纵向挡块，所述纵向滑块位于纵向滑槽内，并滑动设置在所述两个挡块之间；

37、或者，所述推拉油缸一端与所述下平台铰接，另一端设置有纵向滑块；所述上平台上设置纵向滑槽，所述纵向滑槽内设置有两个纵向挡块，所述纵向滑块位于纵向滑槽内，并滑动设置在所述两个纵向挡块之间。

38、这种结构好处在于，操作推拉油缸纵向滑块与两个纵向挡块接触，能够使上平台相对于下平台在纵向上位于设定位置；当纵向滑块位于两个纵向挡块之间，且没有与其接触时，上平台相对于下平台有一个自由滑动范围，在这个范围内，在推拉油缸不动情况下，上平台能够相对于下平台纵向移动。当内支架承受岩层的纵向反作用力时，内支架将纵向反作用力传递到外支架，外支架将纵向反作用力传递到上平台，反作用力带动上平台相对于下平台纵向移动，进而避免内支架承受更大的反作用力。

39、进一步，所述岩层打孔机还包括加压装置，所述加压装置包括加压支架和配重梁；所述加压支架与所述上平台固定连接，所述配重梁的端部与所述加压支架铰接；所述配重梁搭接在所述外支架侧部的连接组件上，并与所述连接组件滑动配合或滚动配合。

40、这种结构好处在于，锤头获得的重力越大，越有利于入岩效率的提高，打孔装置的重量是有限的，通过杠杆原理，能够将上平台的重力传递到外支架，通过外支架传递到内支架，通过内支架传递到锤头，进而提高入岩效率。

41、进一步，所述上平台上开设有限位槽，所述限位槽贯穿所述上平台，并沿所述上平台的纵向延伸；所述下平台上设置限位座，所述限位座包括连接杆和限位杆，所述连接杆下端与所述下平台连接，上端与所述限位杆的中部连接形成倒t型；

42、当所述上平台在外力的作用下上移时，所述限位杆的能够限制所述上平台的移动。

43、这种结构好处在于，好处1，避免上平台从下平台上方脱落；好处2，可以进一步将下平台的重力传递到上平台，进而传递到锤头，充分利用打孔机的重量，提高锤头的入岩效率.

44、进一步，所述限位槽中设置有沿其长度方向延伸的限位滑轨，所述限位杆的两端与所述限位滑轨滚动配合或滑动配合；或者，所述连接杆位于所述限位槽的上部，所述连接杆的两端与所述上平台的上表面滚动配合或滑动配合。

45、进一步，所述上平台下部设置有平台限位块，所述下平台上设置有两个限位板，所述两个限位板相对间隔设置，并沿所述下平台的纵向延伸；

46、所述平台限位块设置在所述两个限位板之间，并与所述两个限位板滑动配合或滚动配合。

47、进一步，所述下平台前后两端分别设置有横向支撑组件，所述下平台的两侧分别设置有纵向支撑组件；所述横向支撑组件包括横向支撑主体和横向油缸，所述横向支撑主体沿所述下平台的横向延伸；所述下平台与所述横向支撑主体滑动配合，所述横向油缸一端与所述下平台连接，另一端与所述横向支撑主体连接，用于驱动所述下平台沿所述横向支撑主体滑动；所述纵向支撑组件包括纵向支撑主体和纵向油缸，所述纵向支撑主体沿所述下平台的纵向延伸；所述下平台与所述纵向支撑主体滑动配合，所述纵向油缸一端与所述下平台连接，另一端与所述纵向支撑主体连接，用于驱动所述下平台沿所述纵向支撑主体滑动。

48、这种结构好处在于，为了使锤头获得较大的重力，打孔机总重量通常较大，这种支撑结构相对于履带式行走结构承载能力强，稳定性更高。

49、进一步，所述横向油缸一端与所述横向支撑主体连接，另一端设置有横向滑块，所述横向滑块与所述下平台滑动配合；所述下平台的两端分别设置有限位挡组件，所述限位挡组件包括两个横向挡块，所述横向滑块设置在对应的两个横向挡块之间，并能够与两个横向挡块抵接。

50、这种结构好处在于，当打孔机需要横向移动时，通过横向滑块与两个横向挡块的接触可完成；当打孔机行走到设定位置，需要打孔作业时，操作横向油缸使上平台位于设定位置，然后操作横油缸使横向滑块位于两个横向挡块中间位置或者根据实际情况设定的其它位置，然后操作锤杆进行打孔作业，这时，下平台获得相对于横向支撑组件的横向滑动范围，在这个滑动范围内，在横向油缸不动情况下，下平台能够相对于移动；因此当内支架承受到来自于岩层的较大的横向反作用力时，这个反作用力会带动下平台横向移动，通过下平台的横向移动，避免内支架承受更大的横向弯曲应力，进而避免内支架损坏。

51、进一步，所述上平台能够相当于所述下平台滑动；所述上平台设置有上滚轮，上滚轮与下平台滚动配合；上平台设置有向上限位部，向上限位部与下平台配合，限制上平台相对于下平台向上移动。

52、进一步，向上限位部包括限位滚轮和滚轮支座，滚轮支座与上平台固定连接，限位滚轮与滚轮支座铰接，所述下平台上设置有限位滑轨，所述限位滚轮与所述限位滑轨的下轨面配合。

53、进一步，所述上平台和所述下平台铰接；所述岩层打孔机还包括翻转油缸，所述翻转油缸一端与所述下平台铰接，另一端与所述外支架可拆卸铰接。

54、进一步，所述上平台与所述外支架之间设置有固定装置，所述固定装置用于将所述外支架可拆卸地固定在所述上平台上。

55、本实用新型的有益效果是：

56、本实用新型通过上述设计得到的岩层打孔装置及打孔机，使用时，锤杆油缸能够带动锤杆持续对锤头进行打击，由于锤杆沿内支架长度方向延伸，容易获得较大的长度和重量。内支架的外形能够形成孔的形状，因此有利于获得相对较大的孔径及形状。锤杆长度与内支架接近，有利于获得长度较大的锤杆，有利于单次冲击时冲击能量持续地作用于锤头，有利于提高锤头入岩效率。硬岩有较强的抗剪切性，但是在强冲击下易脆；因此相对于现有技术，锤齿损耗低，成孔效率更高。