CN206111088U

CN206111088U - 一种用于土遗址的可控式高效钻孔装置

Info

Publication number: CN206111088U
Application number: CN201621105849.6U
Authority: CN
Inventors: 崔凯; 王东华; 黄井镜; 吴国鹏; 关喜鹏; 陈蒙蒙
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2016-10-09
Filing date: 2016-10-09
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2026-10-09

Abstract

一种用于土遗址的可控式高效钻孔装置，底座架两侧共安装两对带刹车万向轮，底座架与底座承载板通过一对转动轴相连，底座承载板上安装支撑千斤顶。底座架另一端对称固定一对立柱，立柱通过一对抱箍与滑架前端承载板的转动横轴相连。滑架后端承载板通过转动横轴与支撑千斤顶相连。双向减速电机通过滑移板安装在滑架槽形导轨上。连接套筒一端套装在该减速电机的输出轴上，该连接套筒的另一端与钻杆的一端连接，钻杆穿过安装在滑架前端上的钻杆固定架后与叉型螺旋钻头相连。横向双作用油缸一端安装在滑架后端连接板上，另一端固定在滑移板上。滑架一侧腹板安装有数显角度距离测量仪。所述的钻杆、滑架槽形导轨、滑架中轴线、底座架中轴线之间相互平行。

Description

一种用于土遗址的可控式高效钻孔装置

技术领域

本实用新型涉及土遗址保护领域，具体是适用于土遗址锚固成孔的整套机械设备。

背景技术

我国土遗址数量巨大，类型全面，分布广泛，最著名的有陕西西安半坡仰韶时期的原始村落遗址，临潼的秦兵马俑土遗址；甘肃省的秦安大地湾仰韶村落遗址、定西地区的战国秦长城遗址、敦煌近郊的玉门关及河仓城、汉长城、安西的锁阳城遗址等；宁夏的西夏王陵；内蒙古额济纳旗的黑水城遗址；新疆吐鲁番的交河故城、高昌古城和楼兰故城等。土遗址是珍贵的人类历史文化的重要载体，然而受到自然作用和人类活动的影响，土遗址保存状况不容乐观，其中裂隙、坍塌和掏蚀等有关力学稳定性的病害在土遗址中广泛发育，成为危机土遗址安全保存的首要问题。

锚固技术因其具有扰动性弱、隐蔽性强和锚固力高等特点，在土遗址稳定性控制领域得到了广泛应用，在锚固技术中钻孔的质量对最终的锚固效果起到了关键性的作用。而土遗址自身物理力学、结构构造和建造工艺决定了其脆弱性，因此在对土遗址进行钻孔时需要综合考虑土遗址自身特性和锚固实施的技术要求，因此需选择适宜的钻孔装置进行钻孔。

然而目前还没有统一的规范和仪器针对土遗址钻孔实施，现存的公开号为CN203856402U、CN104343383A两种土遗址钻孔装置多存在如下问题：（1）对于锚孔倾斜角度和深度控制不够精确，与施工设计易出现误差；（2）钻机的钻进的最大深度仅为2.5米；（3）锚孔钻进过程中，锚杆在孔内摆动，导致锚孔不顺直；（4）钻进中易卡钻头，且不能自行出土，仍需人工掏土；（5）锚杆钻进深度不易控制；（6）钻进过程，需人工提供推进动力，钻杆接杆装卸过程操作费时费力；（7）拔出钻杆时，易卡钻头。本发明针对以上存在的缺点和不足，自主研发了可控式高效钻孔整套装置设备。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于土遗址的可控式高效钻孔装置。

本实用新型是一种用于土遗址的可控式高效钻孔装置，包括带刹车万向轮1、底座架2、支撑千斤顶8、立柱11、立柱抱箍12、滑移板18、数显角度距离测量仪20、双向减速电机21、横向双作用油缸22、钻杆固定架25、钻身螺杆27、钻头螺杆28、稳定螺旋套筒29、合金钻头30、双作用电动千斤顶39；其中底座架2前后两端共安装两对带刹车万向轮1；底座承载板7通过一对转动轴安装在底座架2后端，底座承载板7上固定安装支撑千斤顶8一端，支撑千斤顶8另一端与滑架后端承载板17相连；底座架2前端对称固定一对立柱11，滑架前端承载板13通过一对转动轴与立柱11上的立柱抱箍12相连；双向减速电机21通过滑移板18安装在滑架14槽形导轨15上，连接套筒26一端套装在双向减速电机21的输出轴上，连接套筒26的另一端与钻身螺杆27的六角棱杆套接，钻身螺杆27的另一端与钻头螺杆28的六角棱杆套接，两个钻身螺杆27之间采用稳定螺旋套筒29套接，各个套接点处均采用钻杆固定螺栓32固定，钻杆穿过安装在滑架前端连接板16上的钻杆固定架25后与合金钻头30相连；横向双作用油缸22一端固定在滑架后端连接板17，另一端固定在滑移板18上；滑架14的腹板安装有数显角度距离量测仪20；所述的钻身螺杆27、钻头螺杆28、槽形导轨15、滑架14中轴线、底座架2中轴线之间相互平行；横向双作用油缸22通过油缸顶升阀23和油缸回落阀24与双作用电动千斤顶39的输油管39d固结。

与现有的土遗址钻孔装置相比，本实用新型有如下优点：

1、在土遗址保护领域中，本实用新型克服了之前土遗址锚杆钻孔装置存在的费时费力不经济的缺陷，具有工作效率高，搬运方便和适用于复杂土遗址环境的优点。

2、本实用新型装置配备有钻杆固定架，使得钻孔位置准确，避免了钻杆的摆动；钻杆固定架的轴承应用，有效地减小钻杆旋转阻力、钻杆的磨损，更有利于钻头的钻进。

3、本实用新型装置配备有稳定螺旋套筒，避免了钻孔过程中特别是成较深孔时钻头以及钻杆在孔内的摆动，保证了成孔的顺直，保证了成孔尺寸符合科研试验的精度要求和施工生产的设计要求。

4、本实用新型装置安装了数显角度距离测量仪，数显角度距离仪的安装摆脱了传统的成孔过程中采用角度尺进行粗糙测量和人工测量的局限，对成孔的角度精度和深度的操作简单快捷。

5、本实用新型装置采用一对立柱上搭配立柱抱箍的方式。一方面，可以调节钻机的高度，更加符合人体工程学设计，以满足不同身高操纵者对于钻机高度的要求；另一方面，钻机高度可以自如的调节，使得钻机可以灵活避开不良的土遗址环境，提高了该型钻机的适应性。

6、本实用新型装置采用了双向减速电机，在钻进过程中对土遗址无冲击，无振动，动力强劲，在拔出钻杆时省时省力，不卡钻。大大提高了钻进深度。

7、本实用新型装置应用了横向双作用油缸和双作用电动千斤顶，避免了传统的人工推进和拔出钻杆的方式，使得该型钻机的操纵方便自如，节约了劳动力成本，实现了半自动化操作。

8、本实用新型装置采用了“叉”形钻头和螺纹钻杆。“叉”形钻头解决了以往的钻头中还需自行掏土的繁琐过程；螺纹钻杆的使用使得成孔过程中产生的渣土可以更加快速的运出孔外，防止卡钻现象的出现，有效的提高了工作效率。

9、本实用新型装置采用了两组可以转动自如的万向轮，使钻机的行动方便自如。

10、本实用新型装置在底座架每边设置了底座架稳固孔，使钻机在各种作业环境中固定方便，有利于提高钻孔质量。

11、本实用新型装置在设计之初兼顾考虑了科研实验和施工生产的要求，使得该型钻机容易制造，维护保养简单，节约人力和资金成本，有利于大范围推广使用。

附图说明

图1~图5为钻孔装置的结构示意图，其中图1是后视图；图2是前视图；图3是主视图；图4是俯视图；图5为1d中的A-A向视图；图6和图7为稳定螺旋套筒的结构示意图，其中图6是稳定带肋套筒的轴测图；图7为稳定带肋套筒沿套筒轴线的剖视图；图8和图9为钻身螺杆的结构示意图，其中图8为钻身螺杆的轴测图；图9为钻身螺杆沿轴线剖视图；图10和图11为钻头螺杆的结构示意图，其中图10为钻头螺杆的轴测图；图11为钻头螺杆沿轴线剖视图；图12为合金钻头的结构示意图；图13为钻杆固定螺栓的结构示意图；图14~图17为钻杆固定架的结构示意图，其中图14为轴承安装套的轴测图；图15轴承的轴测图；图16为一个轴承安装套与轴承组装的轴测图；图17完整轴承安装套与轴承组装的轴测图；图18为双作用电动千斤顶的结构示意图；图19为钻头与钻杆连接的结构示意图。附图标记及对应名称为：1.万向轮；2.底座架；3.底座架稳固孔；4.立柱撑角；5.转动轴；6.圆形挡片；7.底座承载板；8.支撑千斤顶；9.千斤顶手轮；10.滑架后端承载板；11.立柱；12.立柱抱箍；13.滑架前段承载板；14.滑架；15.导轨；16.滑架前端连接板；17.滑架后端连接板；18.滑移板；19.激光挡板；20.数显角度距离测量仪；21.双向减速电机；22.横向双作用油缸；23. 油缸顶升阀；24. 油缸回落阀；25.钻杆固定架；26.连接套筒；27.钻身螺杆；28.钻头螺杆；29.稳定螺旋套筒；30.合金钻头；31. 钻杆螺栓孔；32. 钻杆固定螺栓；33.万向轮固定孔；34.万向轮控制孔；35.底座架行走孔；36.底座架工作孔；37.轴承安装套；38.轴承；39.双作用电动千斤顶；39a插头；39b.双作用控制手柄；39c油室盖；39d输油管；39e.压力表；39f储油室；39g提手。

具体实施方式

如图1~19所示，本实用新型是一种用于土遗址的可控式高效钻孔装置，包括带刹车万向轮1、底座架2、支撑千斤顶8、立柱11、立柱抱箍12、滑移板18、数显角度距离测量仪20、双向减速电机21、横向双作用油缸22、钻杆固定架25、钻身螺杆27、钻头螺杆28、稳定螺旋套筒29、合金钻头30、双作用电动千斤顶39；其中底座架2前后两端共安装两对带刹车万向轮1；底座承载板7通过一对转动轴安装在底座架2后端，底座承载板7上固定安装支撑千斤顶8一端，支撑千斤顶8另一端与滑架后端承载板17相连；底座架2前端对称固定一对立柱11，滑架前端承载板13通过一对转动轴与立柱11上的立柱抱箍12相连；双向减速电机21通过滑移板18安装在滑架14槽形导轨15上，连接套筒26一端套装在双向减速电机21的输出轴上，连接套筒26的另一端与钻身螺杆27的六角棱杆套接，钻身螺杆27的另一端与钻头螺杆28的六角棱杆套接，两个钻身螺杆27之间采用稳定螺旋套筒29套接，各个套接点处均采用钻杆固定螺栓32固定，钻杆穿过安装在滑架前端连接板16上的钻杆固定架25后与合金钻头30相连；横向双作用油缸22一端固定在滑架后端连接板17，另一端固定在滑移板18上；滑架14的腹板安装有数显角度距离量测仪20；所述的钻身螺杆27、钻头螺杆28、槽形导轨15、滑架14中轴线、底座架2中轴线之间相互平行；横向双作用油缸22通过油缸顶升阀23和油缸回落阀24与双作用电动千斤顶39的输油管39d固结。

所述的钻杆固定架25安装在滑架前端连接板16；钻杆固定架25由轴承38和轴承安装套37组成；所述的轴承38内径略大于钻杆的外径，轴承38轴线与钻身螺杆27、钻头螺杆28轴线共线，当钻身螺杆27、钻头螺杆28***轴承孔后，两者之间紧密配合。

所述的稳定螺旋套筒29的螺旋翼的直径与合金钻头30直径相等，大于钻身螺杆27和钻头螺杆28的直径；稳定螺旋套筒29为内六角表面，且稳定螺旋套筒两端有贯通钻杆螺栓孔31。

所述的钻杆为螺旋钻杆，分为两种类型，钻身螺杆27的一端为内六角套筒，配合连接合金钻头30的六角棱杆，钻身螺杆27的另一端为六角棱杆，配合连接螺旋套筒；钻头螺杆28的两端均为六角棱杆，配合连接六角套筒。

所述横向双作用油缸22连接在滑移板18的竖向挡板上，横向双作用油缸22的推进和收缩能够给推动双向减速电机21的掘进和回旋。

在所述位于槽形导轨15的腹板上安装有数显角度距离测量仪20，数显角度距离测量仪20通过其自身携带的磁铁安放在槽形导轨的后端；另有在滑移板18的侧边设置激光挡板19使得数显角度距离测量仪20对滑移板的滑行距离读数准确。

在所述底座架2两侧方向的对称位置上排列有两组带刹车万向轮1，每个万向轮固定架上均带有刹车、万向轮控制孔34、底座架行走孔35、底座架工作孔36；底座架2配套每个万向轮设有底座架行走孔35、底座架工作孔36。

在滑架前端连接板17安装钻杆固定架25，钻杆固定架25的孔径略大于钻身螺杆27和钻头螺杆28，起到稳定钻杆防止其摆动的作用。

所述的钻杆有两种类型。钻身螺杆27两端为六角棱杆，用于钻进过程中钻身螺杆27用稳定螺旋套筒29连接；钻头螺杆28为一端六角棱杆，通过稳定螺旋套筒29与钻身螺杆27连接，另一端的内六角套筒与合金钻头30的六角棱杆连接；其中每一个六角棱杆和六角套筒连接处均预留钻杆螺栓孔31，***钻杆固定螺栓32加固。

所述的横向双作用油缸22与滑移板18的挡板通过转动轴连接，双向减速电机21安装在滑移板18上，通过横向双作用油缸22伸长和收缩来实现双向减速电机21掘进和后退的。

所述的两组万向轮1是固定在底座架2处的，当钻机架子摆放在指定的工作区域后，通过拔出万向轮控制孔34与底座架行走孔35连接的销钉，旋转万向轮使万向轮控制孔34与底座架工作孔35重合，***销杆，使钻机底座平稳落在操作平台上。

本实用新型的具体工作过程如下：确定钻孔位置后，使钻机就位，将钻机架平稳落在操作平台上，根据现场实际情况，利用底座架稳固孔3，固定钻机架；将双向减速电机21的输出轴、连接套筒26、钻身螺杆27、钻头螺杆28依次安装，使钻杆穿过钻杆固定架25的轴承38，连接合金钻头30，在每个接头处的钻杆螺栓孔31均***钻杆固定螺栓32固定；调节立柱抱箍12和支撑千斤顶8，将双向减速电机21调节到预定高度，然后锁紧立柱抱箍12；将双作用电动千斤顶39的输油管39d与横向双作用油缸22的油缸顶升阀23和油缸回落阀24连接；然后打开数显角度距离测量仪20，调节支撑千斤顶8，使滑架14的倾斜角度达到预定的角度；打开双向减速电机21的掘进开关和双作用电动千斤顶39的双作用控制手柄39b的推进档，钻杆开始钻进工作，当数显角度距离测量仪20显示钻杆推进1.1米后，停止双向减速电机21和双作用电动千斤顶39的工作，取出连接套筒26和钻头螺杆28的接头处的螺栓32，启动双作用电动千斤顶39的双作用控制手柄39b的后退档，直至双向减速电机21回归原位为止，将钻身螺杆27***连接套筒26，钻身螺杆27与钻头螺杆28采用稳定螺旋套筒29连接，在每一个连接处的钻杆螺栓孔31内均***钻杆固定螺栓32固结。打开双向减速电机21掘进开关，双作用电动千斤顶39的双作用控制手柄39b的推进档，继续钻杆钻进工作。重复增加钻杆的步骤，直至钻进到预定深度。打开双向减速电机21回旋开关，启动双作用电动千斤顶39的双作用控制手柄39b的后退档，钻杆被拔出孔，当数显角度距离测量仪20显示钻杆后退1.1米后，停止双向减速电机21和启动双作用电动千斤顶39的双作用控制手柄39b的后退档的工作，取出连接套筒26和钻身螺杆27之间的钻杆固定螺栓32和钻身螺杆27的钻杆固定螺栓32和稳定螺旋套筒29之间的钻杆固定螺栓32，卸下钻身螺杆27的钻杆固定螺栓32和稳定螺旋套筒29，启动横向双作用千斤顶22的前进开关，直至双向减速电机21回归原位为止，将连接套筒26和钻杆连接，***螺栓32，打开双向减速电机21回旋开关，启动双作用电动千斤顶39的双作用控制手柄39b的后退档。重复拆卸钻杆的步骤，直至钻杆全部拔出。

Claims

1.一种用于土遗址的可控式高效钻孔装置，包括带刹车万向轮(1)、底座架(2)、支撑千斤顶(8)、立柱(11)、立柱抱箍(12)、滑移板(18)、数显角度距离测量仪(20)、双向减速电机(21)、横向双作用油缸(22)、钻杆固定架(25)、钻身螺杆(27)、钻头螺杆(28)、稳定螺旋套筒(29)、合金钻头(30)、双作用电动千斤顶(39)，其特征在于底座架(2)前后两端共安装两对带刹车万向轮(1)；底座承载板(7)通过一对转动轴安装在底座架(2)后端，底座承载板(7)上固定安装支撑千斤顶(8)一端，支撑千斤顶(8)另一端与滑架后端承载板(17)相连；底座架(2)前端对称固定一对立柱(11)，滑架前端承载板(13)通过一对转动轴与立柱(11)上的立柱抱箍(12)相连；双向减速电机(21)通过滑移板(18)安装在滑架(14)槽形导轨(15)上，连接套筒(26)一端套装在双向减速电机(21)的输出轴上，连接套筒(26)的另一端与钻身螺杆(27)的六角棱杆套接，钻身螺杆(27)的另一端与钻头螺杆(28)的六角棱杆套接，两个钻身螺杆(27)之间采用稳定螺旋套筒(29)套接，各个套接点处均采用钻杆固定螺栓(32)固定，钻杆穿过安装在滑架前端连接板(16)上的钻杆固定架(25)后与合金钻头(30)相连；横向双作用油缸(22)一端固定在滑架后端连接板(17)，另一端固定在滑移板(18)上；滑架(14)的腹板安装有数显角度距离量测仪(20)；所述的钻身螺杆(27)、钻头螺杆(28)、槽形导轨(15)、滑架(14)中轴线、底座架(2)中轴线之间相互平行；横向双作用油缸(22)通过油缸顶升阀(23)和油缸回落阀(24)与双作用电动千斤顶(39)的输油管(39d)固结。

2.如权利要求1所述用于土遗址的可控式高效钻孔装置，其特征在于，所述的钻杆固定架(25)安装在滑架前端连接板(16)；钻杆固定架(25)由轴承(38)和轴承安装套(37)组成；所述的轴承(38)内径略大于钻杆的外径，轴承(38)轴线与钻身螺杆(27)、钻头螺杆(28)轴线共线，当钻身螺杆(27)、钻头螺杆(28)***轴承孔后，两者之间紧密配合。

3.如权利要求1所述用于土遗址的可控式高效钻孔装置，其特征在于，所述的稳定螺旋套筒(29)的螺旋翼的直径与合金钻头(30)直径相等，大于钻身螺杆(27)和钻头螺杆(28)的直径；稳定螺旋套筒(29)为内六角表面，且稳定螺旋套筒两端有贯通钻杆螺栓孔(31)。

4.如权利要求1所述用于土遗址的可控式高效钻孔装置，其特征在于，所述的钻杆为螺旋钻杆，分为两种类型，钻身螺杆(27)的一端为内六角套筒，配合连接合金钻头(30)的六角棱杆，钻身螺杆(27)的另一端为六角棱杆，配合连接螺旋套筒；钻头螺杆(28)的两端均为六角棱杆，配合连接六角套筒。

5.如权利要求1所述用于土遗址的可控式高效钻孔装置，其特征在于，所述横向双作用油缸(22)连接在滑移板(18)的竖向挡板上，横向双作用油缸(22)的推进和收缩能够给推动双向减速电机(21)的掘进和回旋。

6.如权利要求1所述用于土遗址的可控式高效钻孔装置，其特征在于，在槽形导轨(15)的腹板上安装有数显角度距离测量仪(20)，数显角度距离测量仪(20)通过其自身携带的磁铁安放在槽形导轨的后端；另有在滑移板(18)的侧边设置激光挡板(19)使得数显角度距离测量仪(20)对滑移板的滑行距离读数准确。

7.如权利要求1所述用于土遗址的可控式高效钻孔装置，其特征在于，在所述底座架(2)两侧方向的对称位置上排列有两组带刹车万向轮(1)，每个万向轮固定架上均带有刹车、万向轮控制孔(34)、底座架行走孔(35)、底座架工作孔(36)；底座架(2)配套每个万向轮设有底座架行走孔(35)、底座架工作孔(36)。