本发明提供了一种旋挖钻机，包括：卷扬总成，具有普通工作模式和自由落体工作模式，其中在普通工作模式下卷扬总成驱动吊装物体的上下运动，在自由落体工作模式下，卷扬总成实现吊装物体的自由落体功能；冲击锤，通过吊绳与卷扬总成连接，冲击锤为上述吊装物体；液压控制系统，包括自由落体制动器和控制自由落体制动器开启和关闭的控制油路，自由落体制动器控制卷扬总成在普通工作模式和自由落体工作模式之间切换。根据本发明的旋挖钻机，在遇到岩石层时控制冲击锤以自由落体方式砸向岩石层，将岩石层砸出裂隙裂纹等方便旋挖钻机钻具进行钻进的岩石纹理特征，或者将岩石砸成方便旋挖钻机取出的碎块，增加旋挖钻机的施工能力。
卷扬总成，具有普通工作模式和自由落体工作模式，其中在普通工作模式下所述卷扬总成驱动吊装物体的上下运动，在自由落体工作模式下，所述卷扬总成实现吊装物体的自由落体功能；
冲击锤(3)，通过吊绳与所述卷扬总成连接，所述冲击锤(3)为上述吊装物体；
液压控制系统，包括自由落体制动器(120)和控制油路，所述自由落体制动器(120)包括控制所述自由落体制动器(120)开启和关闭的制动器压力油口(P2)、制动器输入油口(S2)和与所述制动器输入油口(S2)具有连通状态的制动器排油口(T)，所述自由落体制动器(120)控制所述卷扬总成在普通工作模式和自由落体工作模式之间切换；所述控制油路控制所述自由落体制动器(120)开启和关闭，所述控制油路包括油箱(111)、油泵(112)和控制模块(130)，所述制动器排油口(T)通过排油油路(115)与所述油箱(111)连通，所述油泵(112)包括油泵入口(S1)和油泵出口(A)，所述油泵入口(S1)吸入所述油箱(111)内的液压油作为压力油，所述油泵出口(A)输出压力油，所述油泵出口(A)与所述制动器压力油口(P2)通过压力油路(114)连通，所述控制模块(130)控制所述压力油路(114)中的压力油的压力在大于所述自由落体制动器(120)的开启压力的第一压力和小于所述自由落体制动器(120)的开启压力的第二压力之间变化，以控制所述自由落体制动器(120)的开启和关闭，所述控制模块包括第一插装阀(V1)和第一换向阀(V3)，所述第一插装阀(V1)的输入油口和输出油口分别与所述油泵(112)的油泵出口(A)和所述制动器压力油口(P2)连通，所述第一换向阀(V3)的输入油口和输出油口分别与所述第一插装阀(V1)的控制油口和所述制动器输入油口(S2)连通，所述第一换向阀(V3)处于第一工作位时，所述第一插装阀(V1)的控制油口通过所述第一换向阀(V3)与所述制动器输入油口(S2)连通，所述第一插装阀(V1)在所述油泵(112)的油泵出口(A)的压力油的作用下打开，所述制动器压力油口(P2)的压力经所述第一插装阀(V1)节流而小于所述自由落体制动器(120)的开启压力。
2.根据权利要求1所述的旋挖钻机，其特征在于，所述自由落体制动器(120)关闭时，所述卷扬总成处于所述普通工作模式，所述自由落体制动器(120)开启时，所述卷扬总成处于所述自由落体工作模式。
所述控制模块还包括第一溢流阀(V2)，所述第一溢流阀(V2)与所述第一换向阀(V3)并联设置；
所述第一换向阀(V3)处于第二工作位时，所述第一插装阀(V1)的控制油口通过所述第一溢流阀(V2)与所述制动器输入油口(S2)连通，所述制动器压力油口(P2)的压力经所述第一溢流阀(V2)的调节而大于所述自由落体制动器(120)的开启压力。
4.根据权利要求3所述的旋挖钻机，其特征在于，所述控制模块还包括：
第二插装阀(V6)，所述第二插装阀(V6)的输入油口和输出油口分别与所述油泵(112)的油泵出口(A)和所述制动器压力油口(P2)连通，所述第二插装阀(V6)包括控制所述第二插装阀(V6)的输入油口和输出油口之间的通油面积的节流控制部；
第二换向阀(V5)，所述第二换向阀(V5)的输入油口和输出油口分别与所述第二插装阀(V6)的控制油口和所述制动器输入油口(S2)连通；
其中，所述第二换向阀(V5)处于第一工作位时，所述第二插装阀(V6)的控制油口通过所述第二换向阀(V5)与所述制动器输入油口(S2)连通，所述第二插装阀(V6)在所述油泵(112)的油泵出口(A)的压力油的作用下打开，所述制动器压力油口(P2)的压力经所述第一插装阀(V1)和所述第二插装阀(V6)节流而小于所述自由落体制动器(120)的开启压力。
所述第二换向阀(V5)包括控制第二换向阀(V5)开启和关闭的控制开关；
所述控制模块还包括延时继电器，所述延时继电器用于控制所述控制开关延时开启或延时关闭。
所述控制模块还包括第二溢流阀(V4)，所述第二溢流阀(V4)与所述第二换向阀(V5)并联设置；
所述第二换向阀(V5)处于第二工作位时，所述第二插装阀(V6)的控制油口通过所述第二溢流阀(V4)与所述制动器输入油口(S2)连通，所述制动器压力油口(P2)的压力经所述第一溢流阀(V2)和所述第二溢流阀(V4)的调节而大于所述自由落体制动器(120)的开启压力。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的旋挖钻机，其特征在于，所述旋挖钻机包括钻杆、与钻杆连接的主卷扬总成、及副卷扬总成(2)，所述卷扬总成为所述副卷扬总成(2)。
旋挖钻机
技术领域
[0001] 本发明涉及工程机械领域，更具体地，涉及一种旋挖钻机。
背景技术
[0002] 现有技术的旋挖钻机在遇到硬岩石的情况下依靠现有的功能越来越难钻进。因为现有旋挖钻机在遇到硬岩石层的时候只能依靠动力头的扭矩和向下的加压力来强行破碎岩石，当岩石层的单轴抗压强度大于100MPa时，很难钻进。在遇到硬岩石的情况下依靠现有功能强力入岩，以啃硬骨头方式钻进，会引起旋挖钻机整机剧烈晃动，对旋挖钻机使用寿命影响很大。
发明内容
[0003] 本发明目的在于提供一种旋挖钻机，可以增加旋挖钻机的施工能力。
[0004] 本发明提供了一种旋挖钻机，包括：卷扬总成，具有普通工作模式和自由落体工作模式，其中在普通工作模式下卷扬总成驱动吊装物体的上下运动，在自由落体工作模式下，卷扬总成实现吊装物体的自由落体功能；冲击锤，通过吊绳与卷扬总成连接，冲击锤为上述吊装物体；液压控制系统，包括自由落体制动器和控制自由落体制动器开启和关闭的控制油路，自由落体制动器控制卷扬总成在普通工作模式和自由落体工作模式之间切换。
[0005] 进一步地，自由落体制动器关闭时，卷扬总成处于普通工作模式，自由落体制动器开启时，卷扬总成处于自由落体工作模式。
[0006] 进一步地，自由落体制动器包括控制自由落体制动器开启和关闭的制动器压力油口，控制油路包括：油箱；油泵，包括油泵入口和油泵出口，油泵入口吸入油箱内的液压油作为压力油，油泵出口输出压力油，油泵出口与制动器压力油口通过压力油路连通；控制模块，控制模块控制压力油路中的压力油的压力在大于自由落体制动器的开启压力的第一压力和小于自由落体制动器的开启压力的第二压力之间变化，以控制自由落体制动器的开启和关闭。
[0007] 进一步地，自由落体制动器还包括制动器输入油口和与制动器输入油口具有连通状态的制动器排油口，制动器排油口通过排油油路与油箱连通。
[0008] 进一步地，控制模块包括：第一插装阀，第一插装阀的输入油口和输出油口分别与油泵的油泵出口和制动器压力油口连通；第一换向阀，第一换向阀的输入油口和输出油口分别与第一插装阀的控制油口和制动器输入油口连通；其中，第一换向阀处于第一工作位时，第一插装阀的控制油口通过第一换向阀与制动器输入油口连通，第一插装阀在油泵的油泵出口的压力油的作用下打开，制动器压力油口的压力经第一插装阀节流而小于自由落体制动器的开启压力。
[0009] 进一步地，控制模块还包括第一溢流阀，第一溢流阀与第一换向阀并联设置；第一换向阀处于第二工作位时，第一插装阀的控制油口通过第一溢流阀与制动器输入油口连通，制动器压力油口的压力经第一溢流阀的调节而大于自由落体制动器的开启压力。
[0010] 进一步地，控制模块还包括：第二插装阀，第二插装阀的输入油口和输出油口分别与油泵的油泵出口和制动器压力油口连通，第二插装阀包括控制第二插装阀的输入油口和输出油口之间的通油面积的节流控制部；第二换向阀，第二换向阀的输入油口和输出油口分别与第二插装阀的控制油口和制动器输入油口连通；其中，第二换向阀处于第一工作位时，第二插装阀的控制油口通过第二换向阀与制动器输入油口连通，第二插装阀在油泵的油泵出口的压力油的作用下打开，制动器压力油口的压力经第一插装阀和第二插装阀节流而小于自由落体制动器的开启压力。
[0011] 进一步地，第二换向阀包括控制第二换向阀开启和关闭的控制开关；控制模块还包括延时继电器，延时继电器用于控制控制开关延时开启或延时关闭。
[0012] 进一步地，控制模块还包括第二溢流阀，第二溢流阀与第二换向阀并联设置；第二换向阀处于第二工作位时，第二插装阀的控制油口通过第二溢流阀与制动器输入油口连通，制动器压力油口的压力经第一溢流阀和第二溢流阀的调节而大于自由落体制动器的开启压力。
[0013] 进一步地，旋挖钻机包括钻杆、与钻杆连接的主卷扬总成、及副卷扬总成，卷扬总成为副卷扬总成。
[0014] 根据本发明的旋挖钻机，由于设置具有自由落体功能的卷扬总成，将冲击锤与该卷扬总成连接，使冲击锤在卷扬总成的驱动下上下运动，并通过液压控制系统中的自由落体制动器控制卷扬总成在普通工作模式和自由落体工作模式之间切换，从而可以在遇到岩石层时控制冲击锤以自由落体方式砸向岩石层，将岩石层砸出裂隙裂纹等方便旋挖钻机钻具进行钻进的岩石纹理特征，也可以控制冲击锤以自由落体方式多次砸向岩石层，将岩石砸成碎块，方便旋挖钻机取出岩石碎块，增加旋挖钻机的施工能力。进一步地，由于旋挖钻机遇到硬岩石的情况下可以通过冲击锤将硬岩石处理成便于旋挖钻机钻具钻取的状态，克服了现有技术中因强力入岩引起的整机剧烈晃动问题，可提高旋挖钻机整机的寿命。
附图说明
[0015] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0016] 图1是根据本发明实施例的旋挖钻机的结构示意图；
[0017] 图2是根据本发明实施例的旋挖钻机的具有自由落体功能的副卷扬总成的控制原理示意图；
[0018] 图3是根据本发明实施例的旋挖钻机的具有自由落体功能的副卷扬总成处于普通工作模式时的控制原理示意图；
[0019] 图4是根据本发明实施例的旋挖钻机的具有自由落体功能的副卷扬总成处于自由落体工作模式时的控制原理示意图。
具体实施方式
[0020] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021] 本发明提供一种旋挖钻机利用带有自由落体功能的卷扬总成吊起冲击锤与旋挖钻机钻具进行联合施工。
[0022] 图1是根据本发明实施例的旋挖钻机的结构示意图。如图1所示，该旋挖钻机包括车体1、主卷扬总成、副卷扬总成2、冲击锤3、副卷扬钢丝绳4和副卷扬滑轮组5。其中副卷扬总成2形成具有自由落体功能的卷扬总成。副卷扬总成2具有普通工作模式和自由落体工作模式，在普通工作模式下副卷扬总成2驱动吊装物体的上下运动，在自由落体工作模式下，副卷扬总成2实现吊装物体的自由落体功能。本实施例中冲击锤3作为吊装物体通过副卷扬钢丝绳4与副卷扬总成2连接。
[0023] 图2是根据本发明实施例的旋挖钻机的副卷扬总成2的控制原理示意图。如图2所示，该旋挖钻机还包括控制副卷扬总成2在普通工作模式和自由落体工作模式之间切换的液压控制系统。液压控制系统包括自由落体制动器120和控制自由落体制动器120的开启和关闭的控制油路。其中，液压控制系统通过自由落体制动器120控制副卷扬总成2在普通工作模式和自由落体工作模式之间切换。具体地，自由落体制动器120关闭时副卷扬总成2处于在普通工作模式，自由落体制动器120开启时副卷扬总成2处于自由落体工作模式。当副卷扬总成2切换至普通工作模式时，旋挖钻机还包括对副卷扬总成2处于普通工作模式下驱动其进行常规吊装功能的另外的液压控制系统，例如，驱动所述副卷扬总成2的卷扬马达正转实现吊装物体提升，驱动所述副卷扬总成2的卷扬马达反转实现吊装物体下放。该另外的液压控制系统为现有技术，在此不再赘述。
[0024] 在旋挖钻机上设置带有自由落体功能的副卷扬总成2，并通过副卷扬钢丝绳4连接冲击锤3，当遇到比较硬的岩石层的时候，将冲击锤3吊装在旋挖钻机的副卷扬钢丝绳4上。调整冲击锤3与岩石层的高度至合适位置，开启副卷扬总成2的自由落体功能，使冲击锤3以自由落体方式砸向岩石层，将岩石层砸出裂隙裂纹等方便旋挖钻机钻具进行钻进的岩石纹理特征；也可以使冲击锤3多次以自由落体方式砸向岩石层，将岩石砸成碎块，方便旋挖钻机取出岩石碎块，从而增加了旋挖钻机的施工能力。进一步地，由于旋挖钻机遇到硬岩石的情况下可以通过冲击锤3将硬岩石处理成便于旋挖钻机钻具钻取的状态，克服了现有技术中因强力入岩引起的旋挖钻机整机剧烈晃动问题，可提高旋挖钻机整机的寿命。
[0025] 其中，如图2至图4所示，自由落体制动器120包括控制自由落体制动器120的开启和关闭的制动器压力油口P2、制动器输入油口S2，和与制动器输入油口S2具有连通状态的制动器排油口T，制动器排油口T通过排油油路115与油箱111连通。
[0026] 而控制油路包括油箱111、油泵112和控制模块130。为了保证系统内液压油的洁净度，还包括过滤器113。
[0027] 油泵112包括油泵入口S1和油泵出口A，油泵入口S1吸入油箱111内的液压油作为压力油，油泵出口A输出压力油。油泵出口A通过压力油路114与制动器压力油口P2连通。本实施例中油泵112优选地为定量泵，最高压力为60bar，流量为15~20L/min。
[0028] 控制模块130控制来自油泵出口A的压力油的压力，使该压力在大于自由落体制动器120的开启压力的第一压力和小于自由落体制动器120的开启压力的第二压力之间变化，从而控制自由落体制动器120的开启和关闭。
[0029] 本实施例中具体地，控制模块包括第一插装阀V1和控制第一插装阀开启或关闭的第一换向阀V3。其中，第一插装阀V1的输入油口和输出油口分别与油泵112的油泵出口A和制动器压力油口P2连通。如图2所示，油泵112的油泵出口A的压力油分为两路，第一路连接至第一插装阀V1的输入油口（以及后述的第二插装阀V6的输入油口），第二路直接通向自由落体制动器120的压力油口P2。第一换向阀V3的输入油口和输出油口分别与第一插装阀V1的控制油口和自由落体制动器120的制动器输入油口S2连通。第一插装阀V1与第一换向阀V3配合设置，可以控制压力油是否从第一插装阀V1通过。进一步地，控制模块还包括第一溢流阀V2。第一溢流阀V2与第一换向阀V3并联设置。设置第一溢流阀V2可以控制通过第一插装阀V1的液压油的压力。
[0030] 另外，控制模块还包括第二插装阀V6和第二换向阀V5。第二插装阀V1的输入油口和输出油口分别与油泵112的油泵出口A和制动器压力油口P2连通，第二插装阀V6包括控制第二插装阀V6的输入油口和输出油口之间的通油面积的节流控制部。第二换向阀V5的输入油口和输出油口分别与第二插装阀V6的控制油口和自由落体制动器120的制动器输入油口S2连通。第二插装阀V6和第二换向阀V5配合设置的基本作用与第一插装阀V1与第一换向阀V3配合设置的作用相同。而且，通过节流控制部控制第二插装阀V6的输入油口和输出油口之间的通油面积，可以控制自由落体工作模式下副卷扬钢丝绳4及与其相连的冲击锤的下落速度。
[0031] 另外，控制模块还包括第二溢流阀V4，第二溢流阀V4与第二换向阀V5并联设置。第二溢流阀V4可以控制通过第二插装阀V6的液压油的压力。通过改变第二溢流阀V4的调节压力可以调节副卷扬总成2的制动时间。如前所述，本实施例的旋挖钻机的副卷扬总成2分普通工作模式和自由落体工作模式。以下将结合图3和图4对液压控制系统的工作原理进行说明。
[0032] 图3是根据本发明实施例的旋挖钻机的具有自由落体功能的副卷扬总成2处于普通工作模式时的控制原理示意图。如图3所示，在普通工作模式下，第一换向阀V3和第二换向阀V5失电并开启。第一插装阀V1和第二插装阀V6的控制油口均接通自由落体制动器120的制动器输入油口S2并从制动器排油口T、排油油路115和过滤器113流回油箱111。由于第一插装阀V1和第二插装阀V6的控制油口与排油油路115连通，因此，第一插装阀V1和第二插装阀V6在来自油泵出口A的压力油的作用下打开。此时，油泵111的油泵出口A的压力油分别流经第一插装阀V1和第二插装阀V6侧部的输入油口分别进入第一插装阀V1和第二插装阀V6并经各自的位于底部的输出油口流出、汇合后流入制动器输入油口S2，再从制动口排油口T经排油油路115和过滤器113流回油箱111。此时，由于第一插装阀V1和第二插装阀V6接通，制动器压力油口P2的压力为经过第一插装阀V1和第二插装阀V6节流后形成的压力，其数值远远小于自由落体制动器120所需的开启压力，从而副卷扬总成2工作在普通工作模式下。
[0033] 图4是根据本发明实施例的旋挖钻机的具有自由落体功能的副卷扬总成2处于自由落体工作模式时的控制原理示意图。如图4所示，在自由落体工作模式下，第一换向阀V3和第二换向阀V5得电并处于断开状态。第一插装阀V1和第二插装阀V6的控制油口与自由落体制动器120的制动器输入油口S2分别通过第一溢流阀V2和第二溢流阀V4连通。第一插装阀V1和第二插装阀V6的控制油口的压力分别为第一溢流阀V2和第二溢流阀V4的调节压力，从而第一插装阀V1和第二插装阀V6只有在有压状态才能打开。因此，压力油路114开始建立压力直至制动器压力油口P2的压力达到或超过自由落体制动器120的开启压力，自由落体制动器120开启。此时，副卷扬总成2实现自由落体功能，与副卷扬总成
2的副卷扬钢丝绳4连接的冲击锤3可以以自由落体方式进行施工。
[0034] 以下说明第二插装阀V6可以调整副卷扬钢丝绳4和冲击锤3在自由落体工作模式时的下落速度的工作原理。如前所述，第二插装阀V6包括控制第二插装阀V6的输入油口和输出油口之间的通油面积的节流控制部。该节流控制部例如可以为调节第二插装阀V6的开度的调整螺栓。旋紧第二插装阀V6的调整螺栓，第二插装阀V6的通油面积减小，则流经第二插装阀V6的压力油减少，相应地流入自由落体制动器120的制动器压力油口P2的油量增大且压力升高，因此副卷扬钢丝绳4和冲击锤3的下落速度加快；反之，旋松第二插装阀V6的调整螺栓，第二插装阀V6的通油面积增大，则流经第二插装阀V6的压力油增加，相应地流入自由落体制动器120的制动器压力油口P2的油量减少且压力降低，自由落体制动器120对副卷扬总成2的制动力变大，因此副卷扬钢丝绳4和冲击锤3的下落速度降低。
[0035] 以下说明第二溢流阀V4可以调整副卷扬总成2的制动时间的工作原理。旋紧第二溢流阀V4的调整螺栓使第二溢流阀V4的调节压力增大，从而在第二换向阀V5关闭时，第二插装阀V6的控制油口压力增大，此时要打开第二插装阀V6所需要的压力油路114的压力增高，压力油路114及制动器压力油口P2的压力增大，自由落体制动器120对副卷扬总成2的制动力变小，从而副卷扬总成2的制动时间延长，制动缓慢。反之，旋松第二溢流阀V4的调整螺栓，第二溢流阀V4的调节压力减小，从而在第二换向阀V5关闭时，第二插装阀V6的控制油口压力减小，压力油路114及制动器压力油口P2的压力减小，自由落体制动器120对副卷扬总成2的制动力变大，从而副卷扬总成2的制动时间缩短，制动加快。
[0036] 另外，控制模块还包括延时开启或关闭第二换向阀V5的控制开关的延时继电器。延时继电器将第二换向阀V5的控制开关延时关闭，第二换向阀V5会在1至3秒内切断电源从而接通第二插装阀V6的控制油口与排油油路114，此后自由落体制动器120关闭，副卷扬总成2可以进行正常起升操作，从自由落体工作模式回到普通工作模式。
[0037] 以上实施例中，是使副卷扬总成2具有自由落体功能，带动冲击锤3工作。但是，在一个未示出的实施例中，也可以将旋挖钻机的主卷扬总成设置成带自由落体功能的卷扬总成来带动冲击锤工作。还可以设置专门的、具有自由落体功能的卷扬总成带动冲击锤工作。
[0038] 本发明以上实施例的旋挖钻机可以在原有旋挖钻机上进行改装，以增加原有旋挖钻机的施工能力。
[0039] 从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
[0040] 本发明实施例的旋挖钻机设置了具有自由落体功能的副卷扬总成，并增加了受副卷扬总成驱动的冲击锤，在遇到硬岩石层时，可使用冲击锤将硬岩石层砸出裂隙和裂纹，破坏光滑平整的岩石表面，使普通的旋挖钻机即可进行钻进施工，从而扩大了旋挖钻机的施工能力，尤其是使旋挖钻机钻进硬岩石层的能力大为提高。
[0041] 现有技术中旋挖钻机的副卷扬总成不具备自由落体功能，只能通过副卷扬总成减速机的正反转功能提升或下放钢筋笼、钻具、护筒等物体，起到钻孔外的辅助施工作用，旋挖钻机的副卷扬总成减速机在下放重物时只能根据副卷扬总成减速机的下放转速进行下放，无法做到使重物以自由落体方式下放。本发明实施例在副卷扬总成上加装自由落体功能，利用副卷扬总成带动冲击锤工作，可在不拆卸主卷扬总成吊装的钻杆钻具的情况下使用冲击锤功能。
[0042] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
