专利名称：行星式大直径工程钻机的制作方法
技术领域：
一种涉及行星式大直径工程钻机，用于土建工程基础的施工，属钻进设备。
在土建工程中，尤其是在桥梁基础施工中，为了加快施工进度，减少桩的根数，使桥梁结构轻型化，需要使用大直径钻机。目前国内土建工程施工中使用的整体式钻机，最大成孔直径为Φ350CM。这种钻机造价约300万元一台，进口产品需要1000万元。自重大每台为140～160吨，需匹配160～210KW的动力。装、拆都需要大型起重设备，增加了施工费用。
鉴上，本实用新型的目的就在于提供一种以小直径钻头钻削成大直径井孔，重量轻、造价低，动力消耗少，无需大型起重设备，能适应不同地质条件，钻进快，具有扩孔功的行星式大直径工程钻机。
本实用新型通过下述技术方案来实施，它采用组合式结构，在小直径钻机的底架下部设置一套与底架相连接的旋转支承台座，钻机连同旋转支承座支承在井架上。旋转支承台座外圈或内圈是一个与大型滚珠轴承紧套的大齿圈，由传动电机或油压马达，带动的行星齿轮绕大齿圈公转，在钻机自转和绕大齿圈公转的合成转动下，使小钻头在钻削进程中，将小孔径扩展成大孔径。通过钻机机架上的四个支腿相对底架的外移和顶推油缸的推动，使钻机钻杆中心线往外移动，实现孔底扩孔功能，在施工中针对不同的地质条件，可更换不同结构和型号的钻头进行钻削，通过上述实现本实用新型的目的，
以下结合附图和实施例，详述本实用新型的工作原理和结构特征。
图1为本实用新型的总装示意图图2为钻孔钻削成形图图3为滑动电源B-B断面图图4为滑动电源接线示意图图5为钻机公转传动示意图图6为凿岩冲击钻头示意图图7为钻机扩底成形图图8为偏心旋弧式钻头图图1为本实用新型的总装示意图，它由钻机(1)，滑动电源(2)，行星传动装置(3)，旋转支承台座(4)，井架(5)五部分组成。钻机(1)的机架(103)套装在钻机底架(102)的槽钢内，借助于支腿(101)的支承和顶推油缸(117)的推动，机架(103)可在底架(102)的槽钢内前后移动，从而使整个钻机前后移动，一次最大移动半径可达0.8米，以满足孔底扩孔的需要。砂石泵(104)是为从井孔内吸走泥砂并送至排砂处。砂石泵(104)与水龙头(106)相连，水龙头(106)支承在机身(105)上，并跟随钻杆(113)的升降而移动，孔内的泥砂通过钻杆经水龙头(106)被砂石泵(104)吸走。机身上部的吊架(107)为吊装钻杆和钻头用，水龙头导向槽(108)固接在机架(105)上。塔架起落油缸(109)在钻机工作时，可支承稳定机身，当需要整机移动时，利用起落油缸(109)将机身平置，以便运输。卷扬机(110)用来吊装钻杆，配电屏(111)分配电力，主电动机(112)为带动钻杆钻进用，钻杆(113)，钻头(114)系钻机的主要构件。
图2为钻进钻削成形图，钻头(114)一方面自转，另一方面绕旋转支承台座(4)公转，因而实现小钻头钻全断面切削成大孔的功能。
参见图3和图4，在此两图中，表示滑动电源接线示意图和断面图，在常规钻机中电源接线不是问题，而在行星式钻机中，因钻机要公转，需解决旋转运动中的电源供给问题。图4为电源滑接线断面图，它是一个矩形断面的圆环输电导管(202)，在输电导管(202)内两侧都装有裸体电源线(203)，集电器(204)的顶部上方伸出一个集电臂(图中未画出)插入输电导管(202)两侧导线的中间，集电臂可在输电导管(202)内滑动，相应的集电器(204)也跟随滑动，电力经导线(203)输送至集电臂传送到集电器(204)，通过导线送至接线盒(205)和配电板(206)上，然后分送给各用电负载器具上。输电导管(202)通过固定夹(201)与旋转支承台座(4)的转盘(402)的固定圈相固接，在实际安装中，固定夹(201)安装在输电导管(202)的上侧，固定夹(201)在输电导管(202)的圆周上装有多个。输电导管(202)的电力由供电器(207)供给，输电导管(202)与电源导线(203)之间设有可靠的绝缘层，因此导管本身不带电，人体接触没有危险。为了顾及温度影响对输电导管(202)的伸缩，因此设置连接头(208)，输电导管(202)有充分的伸缩余量。因此钻机在自转和公转的运行中，都能保证供电。
参见图5至图8，旋转支承台座(4)它由上台座(401)，转盘(402)，下台座(403)所组成，转盘(402)上装有大型滚珠轴承，上台座(401)的上部与钻机的底架(102)相连接，其下部与转盘(402)轴承的内圈相连，下台座(403)与转盘(402)的轴承外圈(或内圈)相连(参见图5)，在轴承的外圈或内圈紧套有大齿圈(404)，大齿圈(404)与行星齿轮传动装置(3)中，行星齿轮(302)相啮合，由驱动电机(或液压马达)(301)驱动行星齿轮(302)绕大齿圈(404)公转。由于旋转支承台座(4)与钻机(1)相连，因此钻机(1)在自转的同时也绕旋转支承台座(4)公转，可使小钻头钻削成大孔。钻机(1)连同旋转支承台座(4)支承在井架(5)上。
在钻机的作业过程中，常遇到不同的地质条件，本钻机的特点之一，就具有按地质条件更换不同结构型式的钻头，如凿岩冲击钻头(114)，偏心旋弧式钻头(115)，常用式钻头(116)。当钻进遇到岩层时，就可使用如图6所示的凿岩冲击钻头(114)，它以压缩空气为动力源，具体结构参见图6，凿岩冲击钻头(114)其上部以接头(114A)与钻杆(113)相接，钻头内腔的上部为配气机构(114B)，它控制活塞(114C)往复运动的进排气，由于活塞(114C)的往复运动而使冲头(114E)产生冲击凿岩作用，作功过后的空气由排气口(114F)排出，配气机构(114B)，活塞(114C)，以及冲头(114E)的上部均由一个筒形外壳(114D)所包容。
当在软弱地基条件下施工时，可使用如图8所示偏心旋弧式钻头(115)，这种钻头在钻进过程中不断改变钻削刃的角度，既能钻削底面又可钻削侧面，对于软基础钻削效率很高，在通常情况下，可使用通用型钻头(116)。
当井孔钻进到所需深度时，为了提高桩柱承能力，常需进行扩底，此时，借助于支腿(101)的支承和顶推油缸(117)的推动，使整个钻机往外移动，钻杆中心线相应外移，根据需要可将孔底扩展成锥形或阶梯形，这样可提高桩柱承载能力。
本实用新型，在土建工程中，对于软地基使用偏心旋弧式钻头(115)钻进效率很高，若更换不同型号结构的钻头，能适用于不同的地质条件的基础施工，不仅成本低，自重轻，装、拆运输勿需大型起重设备，因此施工费用降低。若需要进一步扩大钻孔直径，只要相应地加大旋转支承台座(4)中的大齿圈(404)的直径和相关的组件就可实现。
权利要求1.一种涉及行星式大直径工程钻机，用于工建工程基础的施工，其特征是，它采用组合式结构，主要由小钻机(1)、滑动电源(2)、行星传动装置(3)、旋转支承台座(4)、井架(5)组成，小钻机(1)安装在机架(103)上，机架(103)套装在钻机底架(102)的槽钢内，底架(102)下部有一套与之相连的旋转支承台座(4)，旋转支承台座(4)支承在井架(5)上，井架(5)装设在井口上，旋转支承台座(4)由上台座(101)、转盘(402)和下台座(403)所构成，转盘(402)装有一个大型滚动轴承，轴承的外圈紧套有一大齿圈(404)，大齿圈(404)与行星齿轮(302)相啮合，小钻机(1)在动力驱动下，既自转又绕大齿圈(404)公转而成孔。
2.根据权利要求1所述的钻机，其特征是，钻机(1)的机架(103)套装在底架(102)的槽钢内，机架(103)上设置有支腿(101)和顶推油缸(117)，当顶推油缸(117)顶动时，机架(103)连同钻机(1)可在底架(102)的槽钢内往返移动，最大移动量为0.8米。
3.根据权利要求1所述的钻机，其特征是，采用滑接动力电源，在转盘(403)上固接一个矩形截面的圆环形输电导管(202)，导管内装有裸体导线(203)，集电器(204)的集电臂伸入输电导管(202)内，并可在导管(202)内滑动。
专利摘要一种涉及行星式大直径工程钻机，用于土建工程基础的施工，它是一种组合式钻机，在小钻机的底架(102)的下部，设置一套旋转支承台座(4)，旋转支承台座(4)的转盘(402)的外圈或内圈紧套一大型齿圈(404)，它与行星齿轮(302)相啮合，钻机(1)在自转的同时又绕大齿圈(404)公转，因而可用小钻头钻成大孔径。本装置还配有不同动力源和结构形式的钻头，以便用于不同的地质条件，具有自重轻，造价低，适用范围广的特点。
文档编号E21B7/00GK2240605SQ94231130
公开日1996年11月20日 申请日期1994年12月30日 优先权日1994年12月30日
发明者刘尚云, 上官兴, 罗立武, 雷岳, 马红 申请人:湖南省公路设计公司, 湖南省交通科学研究所