一种便携式自动进给钻探装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201510907194.8 | 申请日 | 2015-12-09 | 公开(公告)号 | CN105370214A | 公开(公告)日 | 2016-03-02 |
| 申请人 | 黑龙江省水利科学研究院; | 发明人 | 苏安双; 张守杰; 李兆宇; 吴志琴; 张家阳; 钟华; 刘丽佳; 徐丽丽; | ||||
| 摘要 | 一种便携式自动进给钻探装置，它涉及一种便携式钻探装置。本 发明 解决了现有便携式钻探装置的 钻杆 进给全部靠操作人员施加压 力 ，导致钻探装置的 钻头 进给速率低，钻探效率低下，同时钻探装置多靠人工手持固定，使得钻头、钻杆在行进过程中遇到摩擦阻力时，钻杆常常摇晃不定的问题。本发明包括 支撑 架、钻架、滑架、动力装置、主动轴、第一 主轴 齿轮 、第二主轴齿轮、介轮轴、介轮、从动轴、正转齿轮、反转齿轮、摩擦滑套、操纵杆、钻杆连接器、操纵杆支撑架、钻杆进给系统和多个摩擦 块 。本发明用于岩土工程勘察。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种便携式自动进给钻探装置，其特征在于：它包括支撑架、钻架、滑架、动力装置(4)、主动轴(5)、第一主轴齿轮(6)、第二主轴齿轮(7)、介轮轴(8)、介轮(9)、从动轴(10)、正转齿轮(11)、反转齿轮(12)、摩擦滑套(13)、操纵杆(14)、钻杆连接器(24)、操纵杆支撑架(25)、钻杆进给系统和多个摩擦块(30)； |
||||||
| 说明书全文 | 一种便携式自动进给钻探装置技术领域[0001] 本发明涉及一种便携式钻探装置，特别涉及一种便携式自动进给钻探装置。 背景技术[0002] 目前，国内外岩土工程勘察所用的便携式钻探装置，其发动机只能驱动钻杆旋转，不能带动钻杆进给，带动钻杆进给的力全部源自操作人员施加的压力，如此便导致钻探装置的钻头进给速率低，钻探效率低下。此外，现有钻探装置多靠人工手持固定，使得钻头、钻杆在行进过程中遇到摩擦阻力时，钻杆常常摇晃不定，一方面存在安全隐患，并且钻杆易卡死，影响钻探效率，另一方面对岩土的扰动明显增加，严重影响所取岩土试样的质量和原位代表性。 发明内容[0003] 本发明为了解决现有便携式钻探装置的钻杆进给全部靠操作人员施加压力，导致钻探装置的钻头进给速率低，钻探效率低下，同时钻探装置多靠人工手持固定，使得钻头、钻杆在行进过程中遇到摩擦阻力时，钻杆常常摇晃不定的问题，进而提出一种便携式自动进给钻探装置。 [0004] 本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的一种便携式自动进给钻探装置包括支撑架、钻架、滑架、动力装置、主动轴、第一主轴齿轮、第二主轴齿轮、介轮轴、介轮、从动轴、正转齿轮、反转齿轮、摩擦滑套、操纵杆、钻杆连接器、操纵杆支撑架、钻杆进给系统和多个摩擦块； [0005] 支撑架包括上支撑板、下支撑板和四根升降导柱，上支撑板和下支撑板水平设置并上下正对，四根升降导柱环向竖直设置在上支撑板和下支撑板之间并分别与上支撑板和下支撑板固接，钻架设置在支撑架下方并与下支撑板固接，滑架包括上滑板、下滑板和四个滑架支撑杆，上滑板和下滑板水平设置并上下正对，四个滑架支撑杆环向竖直设置在上滑板和下滑板之间并分别与上滑板和下滑板固接，滑架设置在支撑架内侧并通过上滑板上的直线轴承与升降导柱滑动连接； [0006] 主动轴和从动轴分别通过轴承与上滑板和下滑板转动连接，动力装置的输出轴与主动轴的上端固接，第一主轴齿轮和第二主轴齿轮上下设置并分别通过键连接在滑架内侧的主动轴上，正转齿轮和反转齿轮分别通过轴承转动连接在滑架内侧的从动轴上，钻杆连接器的上端通过穿钉与从动轴的下端连接，介轮轴设置在主动轴和从动轴之间且其上端与上滑架固接，介轮通过轴承与介轮轴转动连接，介轮分别与第一主轴齿轮和正转齿轮啮合，第二主轴齿轮与反转齿轮啮合，正转齿轮的下端面和反转齿轮的上端面分别设有环形凹槽，每个环形凹槽内均布镶嵌有多个摩擦块，摩擦块的高度大于其所在环形凹槽的深度，摩擦滑套通过键连接在正转齿轮和反转齿轮之间的从动轴上，操纵杆的一端插接在摩擦滑套上，操纵杆的中部与操纵杆支撑架铰接，操纵杆支撑架固接在下滑板上； [0007] 钻杆进给系统包括进给介轮轴、进给轴、第一进给齿轮、第二进给齿轮、第三进给齿轮、进给力度调整盘、进给力度调整弹簧和进给力度调整螺母，进给轴的下端通过轴承与下滑板转动连接，进给轴的上端为丝杆结构，进给轴的上端依次穿过上滑板和上支撑板后通过升降丝姆与上支撑板转动连接，进给介轮轴设置在从动轴和进给轴之间且其下端与上滑板固接，第一进给齿轮通过键与从动轴的上端连接，第二进给齿轮通过轴承与进给介轮轴转动连接，第三进给齿轮通过轴承与进给轴转动连接，第二进给齿轮分别与第一进给齿轮和第三进给齿轮啮合，第三进给齿轮的中部通过轴承与上滑板转动连接，进给力度调整盘的上部与第三进给齿轮的下端固接，进给力度调整盘的下部与进给轴键连接，进给力度调整螺母旋拧在下滑板上方的进给轴上，进给力度调整弹簧套装在进给轴上，进给力度调整弹簧的上端顶靠在进给力度调整盘上，进给力度调整弹簧的下端顶靠在进给力度调整螺母上； [0009] 本发明的有益效果是： [0010] 1、本发明具有钻杆进给系统，发动机不仅能够带动钻杆旋转，而且能够带动钻杆进给，实现了钻探装置的自动进给，减轻了钻探人员的劳动强度，提高了钻探效率； [0011] 2、本发明的支撑架和钻架可保证钻探装置在工作过程中的整体稳定性，当钻头、钻杆在行进过程中遇到摩擦阻力时，进给力度调整盘的主动盘和从动盘即发生相对滑转，使钻杆停止进给，如此便避免了钻杆受力摇晃，保证了钻探取样质量； [0012] 3、本发明通过旋转进给力度调整螺母调整进给力度调整弹簧的压缩量，可实现对进给力度的调整，因此操作人员可预先根据钻架所能承受的反作用力，调整进给力度，从而可有效避免由于岩土层硬度不均对钻探效果造成不良影响； [0013] 4、本发明的钻杆连接器采用棘轮式超越离合器，具有单向旋转功能，从动轴正转时，钻杆连接器带动钻杆正转，同时钻杆进给，从动轴反转时，钻杆连接器即停止转动，如此有利于钻杆被顺利抽出岩土层； [0015] 图1是本发明的整体结构示意图； [0016] 图2是摩擦滑套的主视图； [0017] 图3是图2的俯视图； [0018] 图4是图1中的A方向视图； [0019] 图5是操纵杆的主视图； [0020] 图6是主动盘的主视图； [0021] 图7是图6的仰视图； [0022] 图8是从动盘的主视图； [0023] 图9是图8的俯视图； [0024] 图10是第二进给齿轮的主视图； [0025] 图11是反转齿轮和摩擦块的连接关系示意图； [0026] 图12是图11的俯视图； [0027] 图13是钻架的整体结构示意图。 具体实施方式[0028] 具体实施方式一：结合图1至图13说明本实施方式，本实施方式的一种便携式自动进给钻探装置包括支撑架、钻架、滑架、动力装置4、主动轴5、第一主轴齿轮6、第二主轴齿轮7、介轮轴8、介轮9、从动轴10、正转齿轮11、反转齿轮12、摩擦滑套13、操纵杆14、钻杆连接器24、操纵杆支撑架25、钻杆进给系统和多个摩擦块30； [0029] 所述支撑架包括上支撑板1-1、下支撑板1-2和四根升降导柱1-3，上支撑板1-1和下支撑板1-2水平设置并上下正对，四根升降导柱1-3环向竖直设置在上支撑板1-1和下支撑板1-2之间并分别与上支撑板1-1和下支撑板1-2固接，钻架设置在支撑架下方并与下支撑板1-2固接，滑架包括上滑板2-1、下滑板2-2和四个滑架支撑杆2-3，上滑板2-1和下滑板2-2水平设置并上下正对，四个滑架支撑杆2-3环向竖直设置在上滑板2-1和下滑板2-2之间并分别与上滑板2-1和下滑板2-2固接，滑架设置在支撑架内侧并通过上滑板2-1上的直线轴承3与升降导柱1-3滑动连接； [0030] 主动轴5和从动轴10分别通过轴承与上滑板2-1和下滑板2-2转动连接，动力装置4的输出轴与主动轴5的上端固接，第一主轴齿轮6和第二主轴齿轮7上下设置并分别通过键连接在滑架内侧的主动轴5上，正转齿轮11和反转齿轮12分别通过轴承转动连接在滑架内侧的从动轴10上，钻杆连接器24的上端通过穿钉与从动轴10的下端连接，介轮轴8设置在主动轴5和从动轴10之间且其上端与上滑架2-1固接，介轮9通过轴承与介轮轴8转动连接，介轮9分别与第一主轴齿轮6和正转齿轮11啮合，第二主轴齿轮7与反转齿轮12啮合，正转齿轮11的下端面和反转齿轮12的上端面分别设有环形凹槽，每个环形凹槽内均布镶嵌有多个摩擦块30，摩擦块30的高度大于其所在环形凹槽的深度，摩擦滑套13通过键连接在正转齿轮11和反转齿轮12之间的从动轴10上，操纵杆14的一端插接在摩擦滑套13上，操纵杆14的中部与操纵杆支撑架25铰接，操纵杆支撑架25固接在下滑板 2-2上； [0031] 所述钻杆进给系统包括进给介轮轴15、进给轴18、第一进给齿轮16、第二进给齿轮17、第三进给齿轮20、进给力度调整盘、进给力度调整弹簧22和进给力度调整螺母23，进给轴18的下端通过轴承与下滑板2-2转动连接，进给轴18的上端18-1为丝杆结构，进给轴18的上端18-1依次穿过上滑板2-1和上支撑板1-1后通过升降丝姆19与上支撑板1-1转动连接，进给介轮轴15设置在从动轴10和进给轴18之间且其下端与上滑板2-1固接，第一进给齿轮16通过键与从动轴10的上端连接，第二进给齿轮17通过轴承与进给介轮轴15转动连接，第三进给齿轮20通过轴承与进给轴18转动连接，第二进给齿轮17分别与第一进给齿轮16和第三进给齿轮20啮合，第三进给齿轮20的中部通过轴承与上滑板2-1转动连接，进给力度调整盘的上部与第三进给齿轮20的下端固接，进给力度调整盘的下部与进给轴18键连接，进给力度调整螺母23旋拧在下滑板2-2上方的进给轴18上，进给力度调整弹簧22套装在进给轴18上，进给力度调整弹簧22的上端顶靠在进给力度调整盘上，进给力度调整弹簧22的下端顶靠在进给力度调整螺母23上。 [0032] 具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的钻杆连接器24为棘轮式超越离合器。如此设置可使钻杆连接器24具有单向旋转功能，保证钻杆被抽出岩土层的过程中钻杆不发生旋转，有利于抽出钻杆。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。 [0033] 具体实施方式三：本实施方式的主动轴5、介轮轴8、从动轴10、进给介轮轴15和进给轴18的中心轴线位于同一竖直平面内。满足设计和使用要求。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。 [0034] 具体实施方式四：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的摩擦滑套13包括上摩擦盘13-1、连接轴13-2和下摩擦盘13-3，上摩擦盘13-1和下摩擦盘13-3均为圆盘结构，上摩擦盘13-1、连接轴13-2和下摩擦盘13-3由上至下依次同轴设置并制成一体。如此设置便于摩擦滑套13与操纵杆14之间的连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。 [0035] 具体实施方式五：本实施方式的上摩擦盘13-1与正转齿轮11上的摩擦块30之间的垂直距离为1mm，下摩擦盘13-3与反转齿轮12上的摩擦块30之间的垂直距离为1mm。如此设置可保证操纵杆14被压下时，摩擦滑套13能与正转齿轮11上的摩擦块30接触，使钻杆旋转同时钻杆进给；操纵杆14被抬起时，摩擦滑套13能与反转齿轮12上的摩擦块30接触，使钻杆被抽出岩土层。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。 [0036] 具体实施方式六：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的操纵杆14包括扳手14-1、连接板14-2和插接板14-3，扳手14-1的中部与操纵杆支撑架25铰接，扳手14-1的一端与连接板14-2的一侧板面固接，插接板14-3与连接板14-2的另一侧板面固接，插接板14-3上沿板厚方向设有插接槽14-3-1，连接轴13-2设置在插接槽14-3-1内，插接板14-3的两侧分别设有与插接槽14-3-1相通的轴孔14-3-2，两个销轴32分别设置在两个轴孔14-3-2内并各自通过一个轴承33与插接板14-3连接，轴承33的外径小于连接轴13-2的高度，两个轴承33均位于上摩擦盘13-1和下摩擦盘13-3之间。向下按压操纵杆14，轴承33将摩擦滑套13顶起并与正转齿轮11上的摩擦块30接触，使摩擦滑套13在正转齿轮 11的带动下正转，进而使从动轴10正转，实现钻杆旋转并进给；向上抬起操纵杆14，轴承 33将摩擦滑套13压下并与反转齿轮12上的摩擦块30接触，使摩擦滑套13在反转齿轮12的带动下反转，进而使从动轴10反转，将钻杆抽出岩土层。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。 [0037] 具体实施方式七：结合图6至图9说明本实施方式，本实施方式的进给力度调整盘包括主动盘21-1、从动盘21-2和多个钢珠，主动盘21-1和从动盘21-2上下设置，主动盘21-1套接在第三进给齿轮20的下端并与第三进给齿轮20固接，从动盘21-2通过键连接在进给轴18上，主动盘21-1的下端面沿周向均布设有多个上半圆槽21-1-1，从动盘21-2的上端面设有与多个上半圆槽21-1-1一一正对的下半圆槽21-2-1，每组正对的上半圆槽 21-1-1和下半圆槽21-2-1内设有一个钢珠。当进给过程中的摩擦阻力小于设定的进给力时，从动盘21-2在进给力度调整弹簧22的压力下向上顶住主动盘21-1，在钢珠的带动下随主动盘21-1一起正转，从而使进给轴18正转，滑架向下移动，带动钻杆进给；当进给过程中的摩擦阻力大于设定的进给力时，主动盘21-1向下压下从动盘21-2，使钢珠从一个上半圆槽21-1-1切换到另一个相邻的上半圆槽21-1-1，即从动盘21-2不转，而主动盘21-1相对于从动盘21-2发生转动，使进给轴18停止转动，从而停止进给，保证了平稳钻探，既保证了钻杆不被卡死，也避免了对岩土的扰动。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或六相同。 [0038] 具体实施方式八：结合图10说明本实施方式，本实施方式的第二进给齿轮17包括上齿轮17-1和下齿轮17-2，上齿轮17-1和下齿轮17-2同轴设置并制成一体，上齿轮17-1与第一进给齿轮16啮合，下齿轮17-2与第三进给齿轮20啮合，上齿轮17-1的齿数大于与下齿轮17-2的齿数。如此设计可提高进给轴18的转速。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。 [0039] 具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的钻杆进给系统还包括弹簧调整底座31，弹簧调整底座31与进给轴18滑动连接并位于进给力度调整螺母23的上端，进给力度调整弹簧22的下端顶靠在弹簧调整底座31上。如此设计便于调整进给力度。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。 [0040] 具体实施方式十：结合图13说明本实施方式，本实施方式的钻架包括钻架平台26、三个伸缩架27和三个锚接板28，钻架平台26与下支撑板1-2固接，三个伸缩架27的上端分别与钻架平台26的下表面固接，三个伸缩架27上端之间的连线呈等边三角形，三个伸缩架27的下端分别与一个锚接板28固接，每个伸缩架27的中心轴线与竖直方向的夹角θ为28°。将支撑架固定在钻架平台26上，再将锚接板28锚固在需要钻探的部位，如此设置保证了整个钻探装置的稳定性。其它组成及连接关系与具体实施方式八或九相同。 [0041] 工作过程 [0042] 本发明的一种便携式自动进给钻探装置，将钻架架设在需要钻探的部位并锚固，调整伸缩架27使钻架平台26处于水平位置，将钻杆的上端依次穿过钻架平台26和下支撑板1-2上预留的通孔后通过螺纹连接到钻杆连接器24上，启动动力装置4使主动轴正转，旋转进给力度调整螺母23来调整进给力度调整弹簧22的压缩量，设定进给力度，向下搬动操纵杆14，轴承33将摩擦滑套13顶起并与正转齿轮11上的摩擦块30接触，使摩擦滑套13在正转齿轮11的带动下正转，从动轴10正转，钻杆在钻杆连接器24的带动下正转，与此同时，进给轴18在第一进给齿轮16、第二进给齿轮17、第三进给齿轮20和进给力度调整盘的带动下正转，进给轴18向下移动，带动滑架向下移动，带动钻杆进给，当钻探到要求深度后，向上搬动操纵杆14，轴承33将摩擦滑套13压下并与反转齿轮12上的摩擦块30接触，使摩擦滑套13在反转齿轮12的带动下反转，从动轴10反转，钻杆在钻杆连接器24的带动下停止转动，与此同时，进给轴18在第一进给齿轮16、第二进给齿轮17、第三进给齿轮 20和进给力度调整盘的带动下反转，进给轴18向上移动，带动滑架向上移动，将钻杆抽出岩土层，当钻杆抽出后，将操纵杆搬至中间水平位置，滑架和从动轴10停止运动，此时便可取下钻杆，完成钻探。 |
||||||
