一种具有移动结构的旋挖钻机动力头及其钻进方法

技术领域

本发明涉及旋挖钻机技术领域，具体是涉及一种具有移动结构的旋挖钻机动力头及其钻进方法。

背景技术

旋挖机是一种综合性的钻机，它可以用多种底层，具有成孔速度快，污染少，机动性强等特点，旋挖机可以配合冲锤钻碎坚硬地层后进行挖孔作业，如果配合扩大头钻具，现有技术中大多旋挖机采用多层伸缩式的钻杆，钻杆通过旋挖钻机动力头实现施压和转动，钻杆的表面会设置滑槽和多组加压台，在多层伸缩式的钻杆在通过动力头施压时，在挖掘头与底部接触后，通过反转提拉钻杆使得其能展开，再通过正转使得外层的钻杆与内层钻杆上加压台啮合，实现旋挖机向下的动力释放，在每次延伸时都需要进行一次操作，但是由于时多层伸缩式的钻杆，使得钻杆在向下伸缩时其钻杆的直径就会越小，导致后续施压强度变小，容易造成钻杆的损坏，同时由于通过加压台啮合的方式，使得多个钻杆之间配合需要通过正转和反转才能实现加压台的啮合，操作较为麻烦，若操作人员经验不够，在加压台啮合时可能因为位置不够准确导致钻杆的损坏，同时多层钻杆在工作后表面会沾染大量的泥沙，但是在提拉地面后，钻杆收缩在一起，使得维护和保养上较为麻烦，需要将所有的钻杆延展开才能进行保养，且其伸缩的长度有限。

发明内容

针对上述问题，提供一种具有移动结构的旋挖钻机动力头及其钻进方法，通过位移机构、压装机构和旋转机构的设置，使得钻杆之间的对接更加的容易，操作难度较小，同时使得钻杆之间的动力传递更加的稳定，不会因为加压台啮合位置不够准确导致钻杆的损坏，且钻杆由于不是多层伸缩，在钻杆被提拉至位移机构上后能对于每个钻杆分别进行保养，使得对于钻杆的保养较为方便，同时钻孔的深度只受限于钻杆的数量，不会因为自身的限制钻孔的深度。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种具有移动结构的旋挖钻机动力头，包括支撑架，支撑架上设置有驱动装置和多个钻杆，支撑架的底部设置有呈水平状态的载料台，载料台的中央设置有能供钻杆通过的通孔，孔的旁侧设置有对于钻杆进行牵引的牵引机构；驱动装置包括位移机构、压装机构和旋转机构，位移机构能沿水平方向往复滑动的位于载料台上，多个钻杆并排的安装于位移机构上，杆的顶部与其相邻的钻杆底部卡接配合；压装机构能竖直方向滑动的位于支撑架上，旋转机构固定连接于通孔的下方，且压装机构和旋转机构的轴线均与通孔的轴线同轴的设置。

优选的，钻杆的顶端设置有卡接孔，卡接孔内设置有用于与另外一个钻杆底部卡接的卡接块，钻杆的底部设置有沿其轴线方向延伸的连接头，连接头的底部设置有与卡接块相互匹配的卡槽。

优选的，连接头上设置有直径小于钻杆的台阶轴，钻杆的顶部设置有能对连接头进行固定的固定组件。

优选的，固定组件上还设置有用于对连接头进行松持的传动组件。

优选的，卡接块能滑动的位于卡接孔内，卡接块的底部设置有第三弹性件，第三弹性件的两端分别与卡接块的底部和卡接孔的顶面固定连接。

优选的，钻杆的顶端为向内凹的第一锥面，钻杆的底部设置有与第一锥面相互匹配第二锥面。

优选的，旋转机构上设置有对钻杆的旋转角度进行调整对接组件。

优选的，牵引机构包括安装盘、两个卷扬机和两个滑轮组，两个卷扬机分别位于通孔的两侧，两个滑动组分别位于旋转机构的两侧，安装盘位于旋转机构的下方，安装盘固定连接有两个钢缆，钢缆穿过同侧的滑轮组与同侧的卷扬机传动连接。

优选的，位移机构包括多个可调节的夹持杆。

一种旋挖钻机动力头的钻进方法，采用于一种具有移动结构的旋挖钻机动力头，包括有以下步骤：

S1、通过旋转机构带动钻杆转动，通过压装机构带动钻杆下压，通过钻杆带动挖掘头对于地面进行钻孔；

S2a、当需要延长钻杆的长度时，通过位移机构带动其中一个钻杆与通孔对齐；

S2b、压装机构复位回到支撑架的顶部，牵引机构固定旋转机构上的钻杆的位置；

S2c、通过压装机构与通孔上的钻杆的顶端接触，并带动其与位于旋转机构内的钻杆的顶端对接，使得两个钻杆卡接；

S2d、重复S1的步骤；

S3、根据实际钻孔作业的深度需求，重复S2a至S2d的步骤，直至满足钻孔的深度需求。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

本发明通过位移机构、压装机构和旋转机构的设置，使得钻杆之间的对接更加的容易，操作难度较小，同时使得钻杆之间的动力传递更加的稳定，不会因为加压台啮合位置不够准确导致钻杆的损坏，且钻杆由于不是多层伸缩，在钻杆被提拉至位移机构上后能对于每个钻杆分别进行保养，使得对于钻杆的保养较为方便，同时钻孔的深度只受限于钻杆的数量，不会因为自身的限制钻孔的深度。

附图说明

图1是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头的立体结构示意图一；

图2是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头的立体结构示意图二；

图3是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头的正面示意图；

图4是图3中A处的放大图；

图5是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头中支撑架的立体结构示意图；

图6是图5中B处的放大图；

图7是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头旋转机构和牵引机构的立体结构示意图；

图8是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头中钻杆的立体结构示意图一；

图9是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头中钻杆的立体结构示意图二；

图10是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头中钻杆的剖面结构示意图；

图11是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头中固定组件和传动组件的立体结构示意图；

图12是一种具有移动结构的旋挖钻机动力头中卡接块的立体结构示意图。

图中标号为：

1-支撑架；

11-载料台；111-通孔；112-位移机构；1121-夹持杆；1122-置物架；1123-下料口；1124-驱动组件；11241-旋转驱动电机；11242-丝杆；

12-驱动装置；121-牵引机构；1211-安装盘；1212-卷扬机；1213-滑轮组；122-压装机构；123-旋转机构；1231-转动环；1232-卡条；1233-减速电机；

2-钻杆；

21-滑槽；

22-挖掘头；

23-卡接孔；231-卡接块；2311-第三弹性件；2312-导杆；2313-导向孔；

24-连接头；241-卡槽；242-台阶轴；

25-固定组件；251-安装孔；252-固定块；253-第一弹性件；254-传动组件；2541-第一齿条；2542-第二齿条；2543-齿轮；2544-安装槽；2545-第二弹性件；2546-电动伸缩杆；

26-第一锥面；

27-第二锥面；

28-对接组件。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1至图12所示：一种具有移动结构的旋挖钻机动力头，包括支撑架1，支撑架1上设置有驱动装置12和多个钻杆2，支撑架1的底部设置有呈水平状态的载料台11，载料台11的中央设置有能供钻杆2通过的通孔111，通孔111的旁侧设置有对于钻杆2进行牵引的牵引机构121；驱动装置12包括位移机构112、压装机构122和旋转机构123，位移机构112能沿水平方向往复滑动的位于载料台11上，多个钻杆2并排的安装于位移机构112上，钻杆2的顶部与其相邻的钻杆2底部卡接配合；压装机构122能竖直方向滑动的位于支撑架1上，旋转机构123固定连接于通孔111的下方，且压装机构122和旋转机构123的轴线均与通孔111的轴线同轴的设置。

在设备初始状态时旋转机构123内会套设有一根钻杆2，所述钻杆2的底部位于通孔111的旁侧，所述钻杆2与牵引机构121传动连接，通过牵引机构121使得钻杆2能保持同样的高度固定在旋转机构123内，钻杆2的表面会设置有多个环绕与其轴线的滑槽21，旋转机构123上会设置减速电机1233和转动环1231，转动环1231能转动的位于旋转机构123上，且转动环1231与减速电机1233传动连接，转动环1231内设置有与滑槽21相互匹配的卡条1232，当转动环1231转动时会带动卡条1232的转动，通过卡条1232将动力传递给钻杆2，使得钻杆2能随转动环1231转动，同时通过滑槽21使得钻杆2能在旋转机构123上保持滑动，旋挖钻机的挖掘头22与所述钻杆2的底部固定连接，在旋转机构123启动时会带动钻杆2转动，通过钻杆2带动挖掘头22对于地面进行钻孔，为了增加钻孔的压力，通过压装机构122沿支撑架1的竖直方向滑动，使得压装机构122与钻杆2的顶端接触，使得压装机构122能将动力传递给钻杆2，通过施压能带动挖掘头22钻孔，使得挖掘头22在转动的同时具有向下的动力；

当钻孔的深度不够时，首先通过牵引机构121固定位于钻孔内的钻杆2，此时压装机构122复位移动至支撑架1的最顶点，位移机构112带动多个钻杆2沿水平方向移动，使得其中一个钻杆2与通孔111同轴设置，通过压装机构122再次沿竖直方向向下滑动与位移机构112上的钻杆2的接触，使位移机构112上的钻杆2与旋转机构123上的钻杆2对接，由于钻杆2的顶部与其相邻的钻杆2底部卡接配合，使得钻杆2之间能通过卡接实现动力的传递，通过重复上述步骤直至满足施工所需的作业深度，通过此种延长钻杆2的方式相较于现有技术中多层钻杆2的伸缩方式，使得钻杆2之间的对接更加的容易，操作难度较小，同时使得钻杆2之间的动力传递更加的稳定，不会因为加压台啮合位置不够准确导致钻杆2的损坏，且钻杆2由于不是多层伸缩，在钻杆2被提拉至位移机构112上后能对于每个钻杆2分别进行保养，使得对于钻杆2的保养较为方便，同时钻孔的深度只受限于钻杆2的数量，不会因为自身的限制钻孔的深度。

如图8至图10和图12所示：钻杆2的顶端设置有卡接孔23，卡接孔23内设置有用于与另外一个钻杆2底部卡接的卡接块231，钻杆2的底部设置有沿其轴线方向延伸的连接头24，连接头24的底部设置有与卡接块231相互匹配的卡槽241。

卡接块231呈十字装结构设置，当需要延长钻杆2的长度时，位于通孔111上的钻杆2的底部的连接头24会插入另外一个钻杆2的顶部的卡接孔23内，此时通过转动旋转机构123使得卡接孔23内的卡接块231与连接头24上的卡槽241咬合，使得其中一个钻杆2通过其表面的滑槽21被旋转机构123的转动环1231带动时，另外一个钻杆2能通过卡接块231和卡槽241实现动力的传递，便于延长的后的钻杆2能继续保持转动。

如图8至图11所示：连接头24上设置有直径小于钻杆（2）的台阶轴242，钻杆2的顶部设置有能对连接头24进行固定的固定组件25。

钻杆2的顶部内壁上设置有多个沿钻杆2的径向延伸的安装孔251，固定组件25包括与安装孔251数量相同且一一对应的固定块252，固定块252均能滑动的位于安装孔251内，且固定块252上均设置有第一弹性件253，第一弹性件253的两端分别与安装孔251的内壁和固定块252固定连接，使得固定块252能始终保持顶升状态，所有固定块252的顶面均为斜面设置，当钻杆2的底部插入钻杆2的卡接孔23内时，由于连接头24与卡接块231的大小相互匹配，连接头24会带动所有的固定块252向安装孔251内，此时会挤压安装孔251内的第一弹性件253，通过固定块252的顶面为斜面设置，便于连接头24与固定块252之间的配合，使得连接头24与固定块252之间接触时不易卡死，便于固定块252的滑动，在两个钻杆2进一步移动后，其中一个钻杆2的卡接块231与另外一个钻杆2的卡槽241咬合，此时连接头24位于卡接孔23的底部，由于连接头24上设置有向钻杆2的中心收缩的台阶轴242，此时固定块252在没有抵接的情况下，会因为第一弹性件253的复位而被弹出，此时连接头24位于卡接块231和多个固定块252之间，由此在多个钻杆2连接时，提拉位于最顶部的钻杆2会带动所有的钻杆2一起移动，便于牵引机构121将所有钻杆2提拉至地面上，便于多个钻杆2之间的连接配合。

如图5、图6和图8至图11所示：固定组件25上还设置有用于对连接头24进行松持的传动组件254。

由于钻杆2在提拉至地面后需要固定组件25松开对于连接头24的固定，以便于将钻杆2再次放置于位移架上，通过传动组件254能实现对于连接头24的松持，传动组件254包括第一齿条2541、第二齿条2542和齿轮2543，钻杆2的每个安装孔251的下方均设置有安装槽2544，安装槽2544上远离钻杆2的轴线的一端延伸至钻杆2的外壁上，齿轮2543能转动的位于安装槽2544内，第一齿条2541固定连接于固定块252的底部，第二齿条2542能滑动的位于齿轮2543的下方，且齿轮2543位于第一齿条2541和第二齿条2542之间，第一齿条2541和第二齿条2542均与齿轮2543啮合连接，第二齿条2542上设置有第二弹性件2545，第二弹性件2545的两端分别与第二齿条2542和安装槽2544内靠近钻杆2的轴线的一侧固定连接，当需要松开连接头24时，通过按压位于安装槽2544内的第二齿条2542，使得第二齿条2542沿安装槽2544向钻杆2的中心滑动，第二齿条2542会带动与其啮合连接的齿轮2543的转动，通过齿轮2543的转动带动了与其啮合连接的第一齿条2541的移动，通过第一齿条2541带动与其固定连接的固定块252，使得的固定块252位于安装孔251内，此时连接头24因为没有固定块252的抵接，使得延长的钻杆2能轻易被拆卸下来，便于后期对于钻杆2的保养和维护，但是由于安装孔251具有多个，使得在对连接进行松弛时需要同时对于多个第二齿条2542进行同时按压，为了方便这一操作，在通孔111的内壁上设置有多个能沿通孔111的径向延伸的电动伸缩杆2546，电动伸缩杆2546与第二齿条2542相互匹配，当提拉钻杆2时，使得两个钻杆2的连接处与通孔111上的电动伸缩杆2546齐平，此时通过电动伸缩杆2546一同释放插入安装槽2544内，从而实现对于连接头24的松弛，多个电动伸缩杆2546在插入安装槽2544内时，还能起到支撑钻杆2的作用，能减轻牵引机构121的负担。

如图8至图11所示：卡接块231能滑动的位于卡接孔23内，卡接块231的底部设置有第三弹性件2311，第三弹性件2311的两端分别与卡接块231的底部和卡接孔23的顶面固定连接。

当钻杆2需要延长时，由于钻杆2本身具有自重，若两个钻杆2之间通过压装机构122直接卡接，容易造成钻杆2的损坏，影响钻杆2的使用寿命，通过卡接块231能滑动的位于卡接孔23内的设置，使得卡接块231能第三弹性件2311的弹力作用下将其向卡接孔23的顶部保持顶升状态，在其中一个钻杆2的连接头24与另外一个钻杆2的卡接块231接触时，卡接块231通过第三弹性件2311起到了缓冲的作用，使得钻杆2对接时的冲击力变小，有效的延长钻杆2的使用寿命，卡接块231的下方还设置有多个导杆2312，卡接孔23内设置有与导杆2312相互匹配的导向孔2313，使得卡接块231在滑动的同时保持自身不会转动，避免卡接块231与连接头24上的卡槽241对接时会因为转动导致无法对接的问题，提高钻杆2对接时的精度。

如图8至图11所示：钻杆2的顶端为向内凹的第一锥面26，钻杆2的底部设置有与第一锥面26相互匹配第二锥面27。

在两个钻杆2对接时，由于钻杆2的长度较长，无法保证钻杆2与通孔111完全同轴，为了便于钻杆2的对接，通过第一锥面26和第二锥面27的设置，使得两个钻杆2对接时，由于锥面使得位于上方的钻杆2在重力的作用下会向第一锥面26的中线滑动，便于两个钻杆2更好的对接，使得钻杆2表面的滑槽21能相互匹配，实现钻杆2动力的稳定传递。

如图7所示：旋转机构123上设置有对钻杆2的旋转角度进行调整对接组件28。

对接组件28优选为视觉摄像头，由于通过位移机构112移动至通孔111上方的钻杆2此时因为没有动力驱动，使得钻杆2为固定状态，此时通过视觉摄像头对于下方的钻杆2的转动位置进行拍摄，将拍摄的画面传输给后端的控制器，通过控制器调整旋转机构123上的钻杆2的转动角度，使得两个钻杆2能实现准确的对接，实现钻杆2动力的稳定传递，同时便于后续钻杆2的拆卸和维护，提高设备的自动化程度，减轻工作人员的负担。

如图3和图7所示：牵引机构121包括安装盘1211、两个卷扬机1212和两个滑轮组1213，两个卷扬机1212分别位于通孔111的两侧，两个滑动组分别位于旋转机构123的两侧，安装盘1211位于旋转机构123的下方，安装盘1211固定连接有两个钢缆，钢缆穿过同侧的滑轮组1213与同侧的卷扬机1212传动连接。

通过安装盘1211位于旋转机构123内的钻杆2的底部，安装盘1211内设置有能转动的滑环与钻杆2连接，使得抬升钻杆2的同时不影响钻杆2的转动，两个滑轮组1213件用于改变钢缆的方向，使得钢缆能垂直于钻杆2设置，当需要调节钻杆2的位置时，通过两个卷扬机1212同时启动，且两个卷扬机1212的转动方向相反，使得两个卷烟机能带动钢缆收缩，从而带动安装盘1211的抬升，通过安装盘1211的抬升带动钻杆2的抬升，使得钻杆2能被提拉至地面上，便于对于钻杆2的回收，从而方便后期的保养和维护。

如图1至图3所示：位移机构112包括多个可调节的夹持杆1121。

位移机构112包括驱动组件1124和置物架1122，置物架1122能滑动的位于载料台11上，置物架1122上设置有多个与通孔111相互匹配的下料口1123，下料口1123并排设置，下料口1123的数量与钻杆2的数量相同且一一对应，驱动组件1124包括丝杆11242和旋转驱动电机11241，置物架1122与丝杆11242螺纹配合，通过旋转驱动电机11241带动丝杆11242，通过丝杆11242带动置物架1122沿载料台11滑动，依次将多个下料口1123分别于通孔111对接，多个夹持杆1121分别位于多个下料口1123的旁侧，夹持杆1121用于对钻杆2进行夹持，当压装机构122对于钻杆2进行下压时，夹持杆1121松开对于钻杆2的夹持，通过夹持杆1121能提高钻杆2位于置物架1122上的稳定性，使得钻杆2能呈竖直状态位于置物架1122上，便于钻杆2的延长和对接。

如图1至图12所示：一种旋挖钻机动力头的钻进方法，采用于一种具有移动结构的旋挖钻机动力头，包括有以下步骤：

S1、通过旋转机构123带动钻杆2转动，通过压装机构122带动钻杆2下压，通过钻杆2带动挖掘头22对于地面进行钻孔；

S2a、当需要延长钻杆2的长度时，通过位移机构112带动其中一个钻杆2与通孔111对齐；

S2b、压装机构122复位回到支撑架1的顶部，牵引机构121固定旋转机构123上的钻杆2的位置；

S2c、通过压装机构122与通孔111上的钻杆2的顶端接触，并带动其与位于旋转机构123内的钻杆2的顶端对接，使得两个钻杆2卡接；

S2d、重复S1的步骤；

S3、根据实际钻孔作业的深度需求，重复S2a至S2d的步骤，直至满足钻孔的深度需求。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。