一种旋挖机钻杆组件以及旋挖机的制作方法

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其是一种旋挖机钻杆组件以及旋挖机。

背景技术：

旋挖机是一种用于成孔作业的桩工设备，随着近几年国内基础工程的大力发展，旋挖机以其高效、快捷、环保、成孔质量高等优势得到了广泛的应用。旋挖机主要利用动力头驱动钻杆，并通过钻杆将动力头的驱动力与加压力传递至钻头来实现对地层的切削与钻进。

在旋挖机的使用过程中，钻头遇到地下坚硬的石块会造成较大的冲击力，使得地下钻头的方向发生偏移，打出的孔不是垂直向下，容易导致地基不够牢固，使得在后续建筑建设过程中的垂直度下降，稳定性较差。

技术实现要素：

针对于有现有技术中旋挖机在钻孔过程遇到硬质岩石层易发生滑动，导致钻孔方向偏移的问题，本发明的目的在于提供一种旋挖机钻杆组件以及旋挖机，通过结构设计，能够实现旋挖机在钻孔过程中的钻孔方向可有效保持，保证钻孔的垂直度。

第一方面：

本发明公开了一种旋挖机钻杆组件，包括：钻杆、动力组件以及套筒；所述钻杆的一端设置有钻头，所述钻杆的另一端与所述动力组件连接；所述套筒为两端开口的中空结构，所述钻杆套设于所述套筒的空腔中；所述套筒的一端与所述动力组件连接，另一端的端面设置有多个切削齿；在所述钻杆组件工作时，所述动力组件驱动所述钻杆以及所述套筒同步旋转，完成钻孔。

在本方案中，所述旋挖机钻杆组件包括有动力组件同步驱动的套筒以及钻杆，在所述钻杆组件进行钻孔工作时，所述套筒以及钻杆同步向地表以下运动实现打孔，在遇到硬质岩石时，所述套筒周围的土对所述套筒的在对应的平面的范围内，实现180°的支撑，受力均匀，保证所述套筒不会因为遇到地下坚硬的石块会造成较大的冲击力，使得方向发生偏移，从而进一步保证钻杆的方向，本发明相较于现有技术而言，通过在钻杆外部设置套筒，进一步保证了套筒与周围突然的接触面积，实现套筒的全方位的支撑，避免因为遇到地下坚硬的石块会造成较大的冲击力，使得方向发生偏移，从而保证钻孔的垂直度。

进一步的，所述钻头用于与地面配合的端面不超出所述套筒空腔的端面。

进一步的，所述动力组件包括驱动电机、传动齿轮组；所述传动齿轮组为行星轮结构，包括太阳轮、行星轮以及齿圈；所述太阳轮与所述驱动电机的动力输出轴连接；且所述太阳轮与所述钻杆连接，实现所述动力组件对所述钻杆的驱动；所述行星轮与所述太阳轮啮合，且所述行星轮通过行星架固定；所述齿圈与所述行星轮啮合，且所述齿圈与所述套筒连接，实现所述动力组件对所述套筒的驱动。

进一步的，所述钻杆还包括连接组件，所述连接组件用于连接所述太阳轮以及所述钻头，所述连接组件包括第一连接件、连接套筒以及第二连接件；所述第一连接件包括一端与所述太阳轮连接的第一连杆以及多个第一限位件，所述第一限位件设置于所述第一连杆与所述太阳轮连接的另一端；所述第二连接件包括与一端与所述钻头连接的第二连杆以及多个第二限位件，所述第二限位件设置于所述第二连杆与所述钻头连接的另一端；所述连接套筒具有两端开口的空腔结构，所述连接套筒的空腔中包括多个可与所述第一限位件以及第二限位件相互配合的第三限位件；所述连接套筒的两端还分别设置有可供所述第一连杆以及第二连杆通过的通孔，所述第一连杆以及第二连杆可沿所述通孔滑动，实现所述第一限位件以及所述第二限位件在所述连接套筒空腔中相对位置的变化。

进一步的，所述连接套筒还设置有多个弹性件，所述弹性件设置于所述连接套筒的空腔中，所述弹性件设置于所述第一限位件以及第二限位件相互靠近的两个端面之间。

进一步的，所述弹性件的一端连接所述第一限位件，所述弹性件的另一端连接所述第二限位件；在所述钻杆组件未受到地面的支撑力时，所述弹性件处于非压缩状态。

进一步的，在所述弹性件处于压缩状态时，所述钻头用于与地面配合的端面不超出所述套筒空腔的端面。

进一步的，还包括破碎钻头，所述破碎钻头通过第三连杆连接所述行星轮，所述行星轮自转实现所述破碎钻头旋转从而实现挖掘土的破碎。

进一步的，所述套筒包括多个l型槽，多个所述l型槽周向开设在所述套筒与所述齿圈连接的一端，所述齿圈包括多个用于与所述l型槽相互配合的卡板。

第二方面

本发明还公开了一种旋挖机，包括上述钻杆组件。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明涉及的一种旋挖机钻杆组件以及旋挖机，通过结构设计，能够实现旋挖机在钻孔过程中的钻孔方向可有效保持，保证钻孔的垂直度

2、本发明涉及的一种旋挖机钻杆组件以及旋挖机，采用行星轮结构同时驱动套筒以及钻头，在保证钻孔的垂直度的同时，所述套筒与所述钻头旋转方向相反，避免锁紧阻碍两者的转动；

3、本发明涉及的一种旋挖机钻杆组件以及旋挖机，通过连接组件以及弹性件的结构设计，实现所述钻头的伸缩，进一步保证钻孔的垂直度；

4、本发明涉及的一种旋挖机钻杆组件以及旋挖机，通过破碎钻头以及l型槽的结构设计，方便排土。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例中钻杆组件结构示意图；

图2为本发明实施例中动力组件结构示意图；

图3为本发明实施例中连接组件结构示意图；

图4为本发明的一个实施例中图3的沿a-a的剖视图；

图5为本发明的另一个实施例中图3的沿a-a的剖视图；

图6为本发明的一个实施例中带破碎钻头的结构示意图；

图7为本发明实施例中套筒结构示意图；

图8为本发明旋挖机结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-钻杆、11-钻头、12-连接组件、12a-第一连接件、12b-连接套筒、12c-第二连接件、2-动力组件、21-驱动电机、22-传动齿轮组、22a-太阳轮、22b-行星轮、22c-齿圈、3-套筒、31-切削齿、32-l型槽、4-破碎钻头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例

如图1所示，本发明实施例公开了一种旋挖机钻杆组件，包括：钻杆1、动力组件2以及套筒3；所述钻杆1的一端设置有钻头11，所述钻杆1的另一端与所述动力组件2连接；所述套筒3为两端开口的中空结构，所述钻杆1套设于所述套筒3的空腔中；所述套筒3的一端与所述动力组件2连接，另一端的端面设置有多个切削齿31；在所述钻杆组件工作时，所述动力组件2驱动所述钻杆1以及所述套筒3同步旋转，完成钻孔。

其中，所述套筒3为中空结构，且所述钻杆1套设于所述套筒3的内腔中，所述钻杆1的另一端设置有钻头11，需要说明的是，所述钻头11的直径应不大于所述套筒3的直径，所述钻头11与所述套筒3为间隙配合，避免相互之间发生干涉；进一步的，所述钻头11的直径略小于所述套筒3的直径，一方面，避免所述套筒3与所述钻头11间的间隙过道，影响所述套筒3的导向作用，另一方面，设置一定的间隙，避免在钻孔过程中，两者间发生阻碍。

其中，所述套筒3与地面相互配合的端面设置有多个切削齿31，通过所述切削齿31与地面相互配合，在动力组件2驱动所述套筒3旋转时，所述切削齿31与地面作用，实现所述套筒3对地面的切割，保证了打孔效率；具体的，所述切削齿31包括但不限于硬质合金刀具、金刚石刀具；且本领域技术人员应当知晓，为保证所述切削齿31对地面的切割，所述切削齿31可与地面形成不同的角度来进行保证。

在本实施例中，所述旋挖机钻杆组件包括有动力组件2同步驱动的套筒3以及钻杆1，在所述钻杆组件进行钻孔工作时，所述套筒3以及钻杆1同步向地表以下运动实现打孔，在遇到硬质岩石时，所述套筒3周围的土对所述套筒3的在对应的平面的范围内，实现180°的支撑，受力均匀，保证所述套筒3不会因为遇到地下坚硬的石块会造成较大的冲击力，使得方向发生偏移，从而进一步保证钻杆1的方向，本发明相较于现有技术而言，通过在钻杆1外部设置套筒3，进一步保证了套筒3与周围突然的接触面积，实现套筒3的全方位的支撑，避免因为遇到地下坚硬的石块会造成较大的冲击力，使得方向发生偏移，从而保证钻孔的垂直度。

在一些实施例中，所述钻头11用于与地面配合的端面不超出所述套筒3空腔的端面。

具体的，所述钻头11始终位于所述套筒3的空腔中，在所述钻杆组件进行钻孔时，所述套筒3相对于所述钻头11提前或同时与下一层地面接触，通过相应的位置关系设计，可有效的保证，在钻孔过程中，所述套筒3始终保持对所述钻头11的限位作用，在地下土壤对所述套筒3的支撑作用下，保证了所述钻头11的相对位置，避免因为相对滑动，导致钻孔垂直度的变化。

如图2所示，在一些实施例中，所述动力组件2包括驱动电机21、传动齿轮组22；所述传动齿轮组22为行星轮结构，包括太阳轮22a、行星轮22b以及齿圈22c；所述太阳轮22a与所述驱动电机21的动力输出轴连接；且所述太阳轮22a与所述钻杆1连接，实现所述动力组件2对所述钻杆1的驱动；所述行星轮22b与所述太阳轮22a啮合，且所述行星轮22b通过行星架固定；所述齿圈22c与所述行星轮22b啮合，且所述齿圈22c与所述套筒3连接，实现所述动力组件2对所述套筒3的驱动。

需要说明的是，作为本领域技术人员应当知晓，在所述行星轮22b结构中，可通过选取不同的主动件、固定件以及从动件，实现转速、旋转方向的的变化；具体的，所述太阳轮22a与所述驱动电机21的动力输出轴以及所述钻杆1连接，即所述太阳轮22a作为主动件，在驱动所述钻杆1旋转的同时，实现行星轮22b组件的动力输入；所述多个行星轮22b通过行星架固定，即所述行星轮22b只能沿自身轴线自转，无法沿所述太阳轮22a的旋转中心进行公转；所述齿圈22c为从动件，所述套筒3与所述齿圈22c连接，通过所述动力输出轴同时实现了所述钻杆1以及所述齿圈22c的旋转。

在本实施例中，利用行星轮22b结构，所述太阳轮22a作为主动件，所述齿圈22c作为从动件，在使用所述钻杆组件进行钻孔时，所述驱动电机21的动力输出轴驱动所述太阳轮22a旋转，实现所述钻头11的旋转的；且所述太阳轮22a驱动所述齿圈22c转动，实现所述套筒3旋转；基于此，通过太阳轮22a组件，同时实现了所述套筒3以及所述钻头11的旋转。且选取行星轮22b固定的行星轮22b结构，所述行星轮22b结构为降速组合且转动方向相反；选择减速组合，即所述齿圈22c的转速低于所述太阳轮22a的转速，在所述钻杆组件进行钻孔时，由于所述齿圈22c的转速交底，在钻孔的过程中，主要的钻孔进度是由所述套筒3的下降速度决定的，故，通过所述速度限制，进一步保证了在遇到坚硬岩石层时，由于所述套筒3对岩土层的切削速度低，限制了所述钻头11的下降速度，避免了下降过程中的速度过快，冲击力过大，而导致的钻头11偏移的情况，进一步保证了钻孔的垂直度；且，所述套筒3以及所述钻头11的旋转的旋转方向相反，可有效的避免在钻孔过程中，所述套筒3以及所述钻头11的旋转卡紧，影响钻孔效率。

如图3-图5所示，在一些实施例中，所述钻杆1还包括连接组件12，所述连接组件12用于连接所述太阳轮22a以及所述钻头11，所述连接组件12包括第一连接件12a、连接套筒12b以及第二连接件12c；所述第一连接件12a包括一端与所述太阳轮22a连接的第一连杆以及多个第一限位件，所述第一限位件设置于所述第一连杆与所述太阳轮22a连接的另一端；所述第二连接件12c包括与一端与所述钻头11连接的第二连杆以及多个第二限位件，所述第二限位件设置于所述第二连杆与所述钻头11连接的另一端；所述连接套筒12b具有两端开口的空腔结构，所述连接套筒12b的空腔中包括多个可与所述第一限位件以及第二限位件相互配合的第三限位件；所述连接套筒12b的两端还分别设置有可供所述第一连杆以及第二连杆通过的通孔，所述第一连杆以及第二连杆可沿所述通孔滑动，实现所述第一限位件以及所述第二限位件在所述连接套筒12b空腔中相对位置的变化。

具体的，所述第一连杆的一端用于与所述太阳轮22a连接，另一端设置多个第一限位件；所述第二连杆的一端用于与所述钻头11连接，另一端设置多个第二限位件；所述连接套筒12b中设置可以所述第一限位件以及第二限位件相互配合的第三限位件；在所述驱动电机21驱动所述太阳轮22a转动时，所述太阳轮22a通过第一连杆带动所述第一限位件转动，所述第一限位件旋转与所述第三限位件相互配合带动所述连接套筒12b旋转；所述连接套筒12b旋转，所述第三限位件与所述第二限位件相互配合，带动所述第二限位件旋转，从而实现所述太阳轮22a对所述钻头11的驱动。

其中，所述第一限位件与所述限位件价格设置，在所述连接套筒12b中，所述第一限位件与所述第二限位件可相互靠近或远离，从而实现所述钻头11的升降。

需要说明的是，所述连接套筒12b两端的通孔的直径应分别与所述第一连杆以及所述第二连杆的直径相适配，所述第一连杆以及所述第二连杆可沿杆通过实现相对于所述连接套筒12b轴向的滑动，从而实现所述第一限位件与所述第二限位件可相互靠近或远离，具体的，所述第一连杆与所述第二连杆应分别与所述通孔间隙配合，且所述通孔的侧壁与连杆的侧壁直接抵触，保证了连杆与所述通孔的配合强度，进一步保证了所述钻杆1的垂直度，避免在所述连接组件12位置发生倾斜，从而影响钻孔的垂直度。

进一步的，所述连接套筒12b还设置有多个弹性件，所述弹性件设置于所述连接套筒12b的空腔中，所述弹性件设置于所述第一限位件以及第二限位件相互靠近的两个端面之间，通过在所述第一限位件以及所述第二限位件相互靠近的端面间设置弹性件，保证了所述第一限位件以及第二限位件的相对位置，且通过设置弹簧件，使得所述第一限位件与第二限位件之间为弹性接触，避免冲击力直接作用在所述第一限位件以及第二限位件的接触面上，提高连接组件12的使用寿命。

具体的，将所述弹性件设置于动力组件2与所述钻头11连接的连接端，通过结构设计，有效的避免了钻杆1的旋转对所述弹性件造成影响，且通过弹性件的位置设计，降低了弹性件收到的重力的影响，提高了弹性件的使用寿命。

进一步的，所述弹性件的一端连接所述第一限位件，所述弹性件的另一端连接所述第二限位件；在所述钻杆组件未受到地面的支撑力时，所述弹性件处于非压缩状态。

其中，所述弹性件处于非压缩状态，即所述弹性件为未发生弹性形变或者所述弹性件为拉伸状态，具体的，当所述弹性件为拉伸状态时，在所述钻杆组件工作过程中，所述弹性件逐渐压缩，且在完成对应水平面的钻孔工作时，所述弹性件存在恢复弹性形变的力，从而保证与下一处钻孔水平面的配合强度，且设置为非压缩状态，弹性件存在回复弹性形变的拉力，降低所述第一限位件与所述第二限位件分别对所述连接套筒12b相互配合的端面压力，提高连接套筒12b的使用寿命。

进一步的，在所述弹性件处于压缩状态时，所述钻头11用于与地面配合的端面不超出所述套筒3空腔的端面，通过所述钻杆1的长度设计，保证所述钻杆组件在钻孔的过程中，所述钻头11始终滞后于所述套筒3，保证所述套筒3的对所述钻头11的导向作用。

在本实施例中，由于所述第一限位件与第二限位件间隔配合，所述第一限位件以及第二限位件可在所述连接套筒12b中滑动，从而实现所述钻头11的伸缩，在使用本钻杆组件进行钻孔时，通过所述第一限位件以及第二限位件之间的间隙，便于更好的卸掉钻头11与坚硬岩石层之间的冲击力，避免钻头11偏移，保证钻孔的垂直度；且所述钻杆1在使用过程中，所述钻孔头，所述套筒3与所述齿圈22c连接，所述钻杆1与所述太阳轮22a连接，所述钻杆1的转速大于所述套筒3的转速，在进行钻孔时，所述弹性件的弹力、钻头11的重力以及钻井过程中施加的恒定压力三者与所述地面对所述钻头11的支撑力达到平衡；所述钻头11完成钻孔工作后，所述地面对所述钻头11的支撑力消失，受力平衡状态被破坏，所述钻头11在对应的向下的力的作用下向下运动，重新与下一个水平面构成受力平衡，此时，由于所述套筒3的转速较慢，未完成上一个水平面的钻孔工作，故所述套筒3对所述钻头11形成导向作用，进一步保证了钻头11不会发生偏移，且在钻头11的向下过程中，所述连接组件12中的弹性件在组件的恢复弹性形变，向下的弹力组件减小，甚至方向发生变化，从而进一步减缓了钻头11与下一个钻孔水平面的冲击力，保证了钻孔的垂直度；且通过弹性件的位置设计，所述钻头11与所述套筒3互相形成导向作用，进一步提高了钻孔的垂直度。

如图6所示，在一些实施例中，所述钻杆组件还包括破碎钻头4，所述破碎钻头4通过第三连杆连接所述行星轮22b，所述行星轮22b自转实现所述破碎钻头4旋转从而实现挖掘土的破碎。

其中，需要说明的，本领域技术人员应当知晓，所述破碎钻头4的长度应不会对所述钻头11的旋转造成影响。

在本实施例中，通过所述破碎钻头4的设计，在所述钻头11进行钻土后，对应钻取的土壤到达所述钻头11的上端面后，进入所述钻杆1与所述套筒3之间的间隙，所述破碎钻头4可实现相应土壤的打碎，在后续的排土过程中，方便排土。

如图7所示，在一些实施例中，所述套筒3包括多个l型槽32，多个所述l型槽32周向开设在所述套筒3与所述齿圈22c连接的一端，所述齿圈22c包括多个用于与所述l型槽32相互配合的卡板。

其中，所述l型槽32应保证在所述套筒3按照一个方向旋转时，所述卡板可与l型槽32相互配合，实现套筒3与所述卡板的相互固定，且所述卡板带动所述套筒3旋转；在所述套筒3沿另一个方向旋转到一定位置时，所述卡板可通过l型槽32实现所述套筒3与所述卡板的解锁，从而解除所述套筒3与所述卡板的相互配合，实现所述套筒3的取下。

第二方面

如图8所示，本发明实施例还公开了一种旋挖机，包括上述钻杆组件。

在本实施例中，所述旋挖机基于上述钻杆组件，能够实现旋挖机在钻孔过程中的钻孔方向可有效保持，保证钻孔的垂直度。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。