卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机及其运输方法与流程

本发明涉及桩基础施工设备技术领域，尤其涉及一种卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机及其运输方法。

背景技术：

目前，旋挖钻机按照加压方式可分为两种：油缸加压的旋挖钻机和卷扬加压的旋挖钻机。这两种加压方式的旋挖钻机各有优缺点。

油缸加压为刚性加压，其结构强度高，加压力度大；相对于卷扬加压占用空间少，结构更简单、安全、可靠；故障率低，使用、维护保养成本低；操作简单、便捷。

采用油缸加压的旋挖钻机，由于其加压方式为刚性加压，无法达到脉冲加压的效果。在钻进时，对地层所传递的反作用力无法缓解，特别在钻进岩石时无法吸收缓冲岩石对钻具的冲击力和振动。容易引起桅杆和机身剧烈振动，造成结构件开裂破坏，降低整机使用寿命。油缸加压还由于自身结构特点，使得其加压行程短，无法满足下长护筒作业的要求。因此，采用油缸加压的旋挖钻机更适用于软地层的钻进作业。

卷扬加压主要采用滑轮组钢丝绳加压，属于柔性加压，可以通过钢丝绳的拉力达到脉冲加压的效果，有效的缓解钻进岩石所产生的反作用力，降低对桅杆的冲击，延长桅杆的使用寿命；其加压行程可达到桅杆的全行程，可满足下护筒的工作作业。因此，卷扬加压更适应于对岩石的钻进，和有下护筒作业要求的情况。

采用卷扬加压的旋挖钻机，其加压装置由卷扬、钢丝绳、滑轮组所组成，整机运输过程中需要拆卸钢丝绳，且钢丝绳的拆卸、装配过程相当繁琐。由于自身结构相对复杂，钢丝绳又为柔性体，容易和其他结构件干涉、碰撞、摩擦，造成钢丝绳非正常磨损，从而在工作中产生安全隐患。另外钢丝绳为易磨损件，需要定期保养更换，其自身成本和后期维护保养成本均比油缸加压方式高。再者，由于钢丝绳的承载能力有限，故不能承受较大的加压力。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供了一种卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机，同时具备油缸加压和卷扬加压两种加压方式，可以根据具体工况切换两种加压方式，施工效率高。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

一种卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机，包括桅杆和活动设置在桅杆上的动力头；旋挖钻机还包括卷扬加压系统和油缸加压系统；卷扬加压系统与动力头连接用于给动力头施加压力，油缸加压系统设置在桅杆上与动力头连接用于给动力头施加压力，卷扬加压系统工作时，油缸加压系统与动力头分离，油缸加压系统工作时，卷扬加压系统浮动跟随油缸加压系统一起转动。

进一步地，卷扬加压系统包括加压卷扬、第一钢丝绳、第一定滑轮组、第一动滑轮、第二钢丝绳、第二定滑轮组和第二动滑轮；第一动滑轮和第二动滑轮设置在动力头上，加压卷扬设置在桅杆上；第一钢丝绳的一端缠绕于加压卷扬、另一端由加压卷扬引出卷绕在第一定滑轮组和第一动滑轮上与桅杆连接，第二钢丝绳的一端缠绕于加压卷扬、另一端由加压卷扬引出卷绕在第二定滑轮组和第二动滑轮上与桅杆连接，第一钢丝绳与第二钢丝绳在加压卷扬上的缠绕方向相反。

进一步地，桅杆包括依次相连的上桅杆、中桅杆和下桅杆；加压卷扬通过加压卷扬机架固定在中桅杆；第一定滑轮组包括第一滑轮和第二滑轮，第一滑轮和第二滑轮设置在上桅杆；第一钢丝绳从加压卷扬引出后依次卷绕在第二滑轮、第一动滑轮和第一滑轮上与上桅杆连接；第二定滑轮组包括设置在下桅杆的第三滑轮，第二钢丝绳从加压卷扬引出后依次卷绕在第三滑轮和第二动滑轮上与下桅杆连接。

进一步地，卷扬加压系统还包括钢丝绳张紧油缸和压绳器，钢丝绳张紧油缸固定在上桅杆并位于第一滑轮与中桅杆之间，压绳器固定在下桅杆；第一钢丝绳从加压卷扬引出后依次卷绕在第二滑轮、第一动滑轮和第一滑轮上与钢丝绳张紧油缸连接，第二钢丝绳从加压卷扬引出后依次卷绕在第三滑轮和第二动滑轮上与压绳器连接。

进一步地，第一滑轮的数量为两个，每个第一滑轮通过一个第一轴固定在上桅杆远离中桅杆的一端，两个第一滑轮并排设置且排列方向与上桅杆的长度延伸方向垂直。

进一步地，第二滑轮与其中一个第一滑轮同轴设置在第一轴上。

进一步地，第一动滑轮和第二动滑轮并排设置且排列方向与中桅杆的长度延伸方向平行，第一动滑轮相较第二动滑轮更靠近上桅杆；第一动滑轮和第二动滑轮的轴向平行并与第一滑轮的轴向垂直。

进一步地，第三滑轮通过第三轴固定在下桅杆，第三滑轮与下桅杆呈θ夹角，其中，θ的范围为20°～30°。

进一步地，动力头包括机架，机架上固设有加压油缸连接支耳；加压油缸通过加压油缸上固定座和加压油缸下固定座固定在中桅杆上，加压油缸的一端通过第二轴与加压油缸连接支耳连接。

本发明还提供一种卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机的运输方法，旋挖钻机包括桅杆和活动设置在桅杆上的动力头；旋挖钻机还包括卷扬加压系统和油缸加压系统；卷扬加压系统通过第一钢丝绳和第二钢丝绳与动力头连接，油缸加压系统通过加压油缸与动力头连接，桅杆包括依次相连的上桅杆、中桅杆和下桅杆，旋挖钻机的运输方法包括：旋挖钻机在运输时，将加压油缸与动力头分离，将第一钢丝绳与第二钢丝绳处于松驰状态，将动力头放置在下桅杆，以及将上桅杆与下桅杆各自沿其和中桅杆的铰接点折叠。

进一步地，卷扬加压系统包括加压卷扬，第一钢丝绳的一端缠绕于加压卷扬、另一端由加压卷扬引出后卷绕在动力头上第一动滑轮再与桅杆连接，第二钢丝绳的一端缠绕于加压卷扬、另一端由加压卷扬引出后卷绕在动力头上的第二动滑轮再与桅杆连接。其中，将第一钢丝绳与第二钢丝绳处于松驰状态的方法包括：将第二钢丝绳在桅杆上的连接端拆卸，让第二钢丝绳处于松弛状态；转动加压卷扬，使第一钢丝绳处于松弛状态。将上桅杆与下桅杆各自沿其和中桅杆的铰接点折叠的方法包括：卸掉下桅杆和中桅杆的连接螺栓，倒下上桅杆和中桅杆使桅杆高度满足运输高度；卸掉上桅杆和中桅杆的连接螺栓，一边转动加压卷扬使第一钢丝绳松弛，一边折叠上桅杆，使旋挖钻机满足运输长度。

本发明的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机，包括桅杆和活动设置在桅杆上的动力头；旋挖钻机还包括卷扬加压系统和油缸加压系统；卷扬加压系统与动力头连接用于给动力头施加压力，油缸加压系统设置在桅杆上与动力头连接用于给动力头施加压力，卷扬加压系统工作时，油缸加压系统与动力头分离，油缸加压系统工作时，卷扬加压系统浮动跟随油缸加压系统一起转动。旋挖钻机搭载卷扬加压系统和油缸加压系统，可同时具备卷扬加压和油缸加压两种加压方式，两种加压方式相互切换，利用其各自的优点，避开其不足，以适应不同工况，不同地层的钻进作业，施工效率高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机及其运输方法的其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机的结构示意图。

图2是本发明较佳实施例的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机的钢丝绳缠绕方式示意图。

图3是本发明较佳实施例的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机的上桅杆的结构示意图。

图4a是本发明较佳实施例的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机的下桅杆的结构示意图。

图4b是沿图4a中ⅳ-ⅳ线的剖视图。

图5是本发明较佳实施例的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机的动力头的结构示意图。

图6是本发明较佳实施例的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机的运输状态示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机及其运输方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

如图1和图6所示，本发明的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机包括主机101和枢接于主机101上的桅杆102，桅杆102可打开至大致竖直的状态或者折叠至主机101上。桅杆102上活动设置有动力头16。

请一并参阅图1至图5，卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机还包括卷扬加压系统100和油缸加压系统200。其中，卷扬加压系统100包括加压卷扬2、第一钢丝绳4、第一定滑轮组110、第一动滑轮17、第二钢丝绳19、第二定滑轮组120和第二动滑轮18。第一动滑轮17和第二动滑轮18设置在动力头16上，加压卷扬2设置在桅杆102上。第一钢丝绳4的一端缠绕于加压卷扬2、另一端由加压卷扬2引出卷绕在第一定滑轮组110和第一动滑轮17上与桅杆102连接；第二钢丝绳19的一端缠绕于加压卷扬2、另一端由加压卷扬2引出卷绕在第二定滑轮组120和第二动滑轮18上与桅杆102连接，其中第一钢丝绳4与第二钢丝绳19在加压卷扬2上的缠绕方向相反。油缸加压系统200设置在桅杆102上与动力头16连接，油缸加压系统200工作时，卷扬加压系统100浮动跟随油缸加压系统200一起转动。

本发明的旋挖钻机同时搭载卷扬加压系统和油缸加压系统，同时具备卷扬加压和油缸加压两种加压方式，以适应不同工况、不同地层的钻进作业，施工效率高。

具体地，桅杆102包括依次相连的上桅杆9、中桅杆3和下桅杆20。加压卷扬2通过加压卷扬机架1固定在中桅杆3上，加压卷扬机架1例如嵌在中桅杆3上通过焊接的方式连接，加压卷扬2通过螺栓与加压卷扬机架1连接。

第一定滑轮组110包括第一滑轮6和第二滑轮8，第一滑轮6和第二滑轮8设置在上桅杆9，具体例如设置在上桅杆9远离中桅杆3的未端部。第一钢丝绳4从加压卷扬2引出后依次卷绕在第二滑轮8、第一动滑轮17和第一滑轮6上与上桅杆9连接。

进一步的，卷扬加压系统100还包括钢丝绳张紧油缸5，钢丝绳张紧油缸5固定在上桅杆9并位于第一滑轮6与中桅杆3之间，即桅杆102竖向放置时，钢丝绳张紧油缸5位于第一滑轮6的下方，第一动滑轮17位于钢丝绳张紧油缸5的下方。第一钢丝绳4从加压卷扬2引出后依次卷绕在第二滑轮8、第一动滑轮17和第一滑轮6上与钢丝绳张紧油缸5连接。

第二定滑轮组120包括设置在下桅杆20的第三滑轮21，第二钢丝绳19从加压卷扬2引出后依次卷绕在第三滑轮21和第二动滑轮18上与下桅杆20连接。

进一步的，卷扬加压系统100还包括压绳器23，压绳器23固定在下桅杆20，具体例如固定在下桅杆20远离中桅杆3的未端部。第二钢丝绳19从加压卷扬2引出后依次卷绕在第三滑轮21和第二动滑轮18上与压绳器23连接。

在本发明其它实施例中，钢丝绳张紧油缸5与压绳器23与的位置可以互换。

进一步的，如图3所示，第一滑轮6的数量为两个，每个第一滑轮6通过一个第一轴7固定在上桅杆9上端，其中，两个第一滑轮6并排设置且排列方向与上桅杆9的长度延伸方向垂直，即桅杆102竖向放置时两第一滑轮6横向并排设置，两个第一滑轮6的轴向方向相互平行。

进一步的，第二滑轮8与其中一个第一滑轮6同轴设置在第一轴7上。具体到本实施例中，第二滑轮8与靠近钻杆12(远离主机101)一侧的第一滑轮6同轴设置。

进一步的，第一动滑轮17和第二动滑轮18并排设置且排列方向与中桅杆3的长度延伸方向平行，第一动滑轮17相较第二动滑轮18更靠近上桅杆9；即桅杆102竖向放置时第一动滑轮17和第二动滑轮18也竖向并排设置，其中，第一动滑轮17位于第二动滑轮18上方。

进一步的，第一动滑轮17和第二动滑轮18的轴向平行并与第一滑轮6的轴向垂直。

进一步的，如图4a和4b所示，第三滑轮21通过第三轴22固定在下桅杆20，第三滑轮21与下桅杆20呈θ夹角，即第三滑轮21所在的平面与桅杆102和钻杆12所在的平面呈θ夹角设置，第三滑轮21为偏置滑轮。其中，θ的范围为20°～30°，具体例如为26°。

本实施例中，第三滑轮21与下桅杆20呈夹角设置，减小了第二钢丝绳19在加压卷扬2上的出绳角，避免了乱绳。

本发明的旋挖钻机在使用上述的卷扬加压系统100加压时，加压行程可达到桅杆102的全行程，以适应下护筒作业。上述的卷扬加压系统100中两条钢丝绳的绕绳方式，相对于传统绕绳方式可节约钢丝绳长度和滑轮数量。

进一步地，如图5所示，动力头16包括机架161，机架161上固设有加压油缸连接支耳15；加压油缸11通过加压油缸上固定座10和加压油缸下固定座13固定在中桅杆3上，加压油缸11的一端通过第二轴14与加压油缸连接支耳15连接。

具体地，加压油缸上固定座10和加压油缸下固定座13通过螺栓固定在中桅杆3上，加压油缸上固定座10相较加压油缸下固定座13更靠近上桅杆9。加压油缸连接支耳15焊接在动力头16的机架161上。第二轴14设置在加压油缸连接支耳15上。

机架161上还设有减震装置、传动箱和压盘等，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

本发明的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机工作原理是：

如图1和图2所示，第一钢丝绳4一端固定在加压卷扬2的右侧，逆时针缠绕三圈后向上穿过中桅杆3和上桅杆9，再绕过第二滑轮8、第一动滑轮17、第一滑轮6，最后固定在钢丝绳张紧油缸5上。第二钢丝绳19一端固定在加压卷扬2的左侧，顺时针缠绕三圈后向下穿过中桅杆3和下桅杆20，再绕过第三滑轮21、第二动滑轮18，最后固定在压绳器23上。

在工作状态时，若旋挖钻机采用卷扬加压的方式工作，只需将加压油缸11连同加压油缸上固定座10和加压油缸下固定座13拆掉，即可进入卷扬加压的工作模式；若旋挖钻机采用油缸加压的方式工作时，只需让加压卷扬2处于“浮动”模式状态，让加压卷扬2能跟随加压油缸11的伸缩动作一起转动，即可进入油缸加压的工作模式，达到采用油缸加压不拆卸加压钢丝绳的目的。

本发明还涉及上述卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机的运输方法，包括：将加压油缸11与动力头16分离，将第一钢丝绳4与第二钢丝绳19处于松驰状态，将动力头16放置在下桅杆20，以及将上桅杆9与下桅杆20各自沿其和中桅杆3的铰接点折叠。

具体地，旋挖钻机从工作状态(如图1所示)到运输状态(如图6所示)中间需要经过四步。

第一步，拆掉第二轴14，使加压油缸11与动力头16分离。

第二步，松掉压绳器23的压板，将第二钢丝绳19在压绳器23的固定端拆卸，让第二钢丝绳19处于松弛状态。

第三步，将加压卷扬2如图2所示逆时针转动，使第一钢丝绳4处于松弛状态。

第四步，将动力头16放置到下桅杆20的最低点，上桅杆9与下桅杆20各自沿其和中桅杆3的铰点折叠，就可以达到运输状态，实现不拆卸钢丝绳将旋挖钻机运输转场的目的。

其中桅杆9与下桅杆20各自沿其和中桅杆3的铰点折叠的方法包括：卸掉下桅杆20和中桅杆3的连接螺栓，倒下上桅杆9和中桅杆3使桅杆102高度满足运输高度；卸掉上桅杆9和中桅杆3的连接螺栓，此时一边逆时针转动加压卷扬2使第一钢丝绳4松弛，一边折叠上桅杆9，使旋挖钻机满足运输长度。

本发明的旋挖钻机在运输状态时只需将第二钢丝绳19的固定端(即压绳器23)拆卸下来，不需要将第二钢丝绳19和第一钢丝绳4在桅杆102上全部拆卸下来；再有，卷扬加压系统100的两条钢丝绳的绕绳方法采用张紧油缸在上，钢丝绳固定点(即压绳器23)在下，便于拆卸，只需四步即可达到运输状态，增加了运输转场的便利度。

本发明的有益效果是：

卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机搭载了卷扬加压系统和油缸加压系统，可同时具备卷扬加压和油缸加压两种加压方式，两种加压方式相互切换，利用其各自的优点，避开其不足，以适应不同工法，不同地层的钻进作业，施工效率高。

以上对本发明所提供的卷扬加压与油缸加压共存的旋挖钻机及其运输方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。