本发明涉及一种矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机及控制方法、钻杆加装方法，包括底盘、平台总成、变幅机构、桅杆、钢丝绳、滑轮架、动力头、钻杆组件、钻头及钻杆装卸臂。该矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机、控制方法及钻杆加装方法，其结构简单、造价低廉、钻杆装卸方便快捷、作业范围广；钻杆结构部分可根据需要自由加长，提高钻孔深度；不仅能够满足低矮和狭窄空间的长钻深施工，而且又能在常规模式下施工。
1.一种矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机，包括底盘、平台总成、变幅机构、桅杆、钢丝绳、滑轮架、动力头、钻杆组件及钻头，所述平台总成固定于底盘上，平台总成上设置有主卷扬滚筒，主卷扬滚筒上的钢丝绳经滑轮架与钻杆组件相连，所述变幅机构安装于平台总成上，变幅机构与桅杆相连，变幅机构上设置有副卷扬滚筒，副卷扬滚筒上的钢丝绳经滑轮架与钻头相连，所述动力头安装于桅杆上并与钻杆组件相连，所述钻头安装于钻杆组件底端，其特征在于：所述副卷扬滚筒为双缠绕式滚筒，副卷扬滚筒两侧按顺时针方向、逆时针方向分别缠绕有钢丝绳；
所述滑轮架安装于桅杆顶端，包括一个主滑轮架及两个副滑轮架，主滑轮架及副滑轮架上分别设置有滑轮组，主卷扬滚筒上的钢丝绳经主滑轮架上的滑轮组与钻杆组件一端相连，副卷扬滚筒上的钢丝绳经两个副滑轮架的滑轮组与钻头相连；
所述钻杆组件包括第一节钻杆、中间钻杆及末端钻杆；所述第一节钻杆与主卷扬滚筒上的钢丝绳相连，第一节钻杆底端具有螺纹；所述中间钻杆具有一根或一根以上，顶端的中间钻杆与第一节钻杆通过螺纹实现可拆卸连接，相邻两中间钻杆之间通过螺纹实现可拆卸连接；所述末端钻杆与底端的中间钻杆通过螺纹实现可拆卸连接，末端钻杆外壁具有第一键条；
所述钻头为两瓣开式钻头，包括连接圆筒、半筒体、连接体、回转轴承及拉杆，所述连接圆筒套接在末端钻杆底端外，连接圆筒内壁具有与第一键条相嵌合的第二键条，所述连接体固定在连接圆筒顶端，所述半筒体为一对，两半筒体通过销轴与连接体转动连接，所述回转轴承的外圈固定在连接体上，所述拉杆为一对，与回转轴承的内圈相固定，两拉杆分别与副卷扬滚筒上的钢丝绳相连；
还包括钻杆装卸臂，所述钻杆装卸臂包括左夹臂支架、右夹臂支架、夹臂油缸，所述左夹臂支架、右夹臂支架对称安装于桅杆上，左夹臂支架、右夹臂支架的一端分别通过销轴与桅杆转动连接，左夹臂支架、右夹臂支架具有与中间钻杆外壁相匹配的弧形槽，所述夹臂油缸两端分别与左夹臂支架、右夹臂支架连接，夹臂油缸能够驱动左夹臂支架、右夹臂支架转动从而将中间钻杆夹紧或松开。
2.根据权利要求1所述的矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机，其特征在于：所述变幅机构包括变幅油缸、三角体、动臂、副动臂及桅杆油缸，所述变幅油缸、动臂、副动臂、桅杆油缸分别与三角体连接，所述三角体一端与桅杆一端转动连接，所述桅杆油缸一端与桅杆另一端转动连接。
3.根据权利要求2所述的矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机，其特征在于：所述副卷扬滚筒一端通过减速器与三角体连接，另一端通过末端支撑与三角体连接。
4.根据权利要求2所述的矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机，其特征在于：所述桅杆上固定有导轨及加压油缸，所述动力头沿导轨滑动连接，所述加压油缸与动力头连接并能够驱动其沿导轨上下升降。
5.根据权利要求4所述的矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机，其特征在于：所述导轨上滑动连接有随动架，所述随动架一端与第一节钻杆相固定。
6.根据权利要求4所述的矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机，其特征在于：所述第一节钻杆底端开设有第一内螺纹，第一节钻杆外壁开设有第三键条，所述中间钻杆顶端开设有与第一内螺纹相匹配的第一外螺纹，中间钻杆底端开设有第二内螺纹，所述末端钻杆顶端开设有与第二内螺纹相匹配的第二外螺纹。
7.一种如权利要求4‑6任一项所述的矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：通过控制变幅油缸带动动臂、副动臂、桅杆运动，将两瓣开式钻头放置距离底盘的适当位置，控制主卷扬滚筒和副卷扬滚筒使钻杆组件和两瓣开式钻头至钻孔位置，通过控制动力头回转带动钻杆组件回转，钻杆组件回转带动两瓣开式钻头进行钻孔作业，根据需求控制加压油缸的伸长对动力头进行加压，从而最终对两瓣开式钻头进行加压，加快钻进速度；待两瓣开式钻头装满所钻物料后，控制副卷扬滚筒通过钢丝绳提升两瓣开式钻头，动力头打开两瓣开式钻头卸除所钻物料，卸除物料后，下放两瓣开式钻头至原位置。
8.一种如权利要求1‑6任一项所述的矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机的钻杆加装方法，其特征在于，包括如下步骤：当需要加装钻杆时，控制主卷扬滚筒的旋转带动钻杆组件上提，使顶端的中间钻杆至钻杆装卸臂处，夹臂油缸驱动左夹臂支架、右夹臂支架夹紧顶端的中间钻杆，旋转动力头，将第一节钻杆与顶端的中间钻杆连接的螺纹松开，然后再把一节加装的中间钻杆接入第一节钻杆、顶端的中间钻杆之间，从而增加了钻杆组件长度，旋转动力头，将第一节钻杆、加装的中间钻杆、顶端的中间钻杆拧紧，松开钻杆装卸臂，下放钢丝绳，使钻杆至原位置，进行钻进，从而增加钻进深度。
矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机及控制方法、钻杆加装方法
技术领域
[0001] 本发明涉及旋挖钻机技术领域，尤其涉及一种矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机，以及该旋挖钻机的控制方法、钻杆加装方法。
背景技术
[0002] 旋挖钻机是工程机械领域的一种钻孔机器，具有较高的技术含量和集成度。其中桅杆的长度直接决定了钻机的成孔深度。目前使用的桅杆主要有两种形式，一种为大型钻
机所用的长桅杆，较好的满足了长钻深的施工，但是其钻孔深度也是受钻杆限制；另一种为低净空钻机所用的矮桅杆，解决了低矮和狭窄空间的短钻深的施工，其钻孔深度较浅。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机及控制方法、钻杆加装方法，钻杆结构部分可根据需要自由加长，提高钻孔深度，满足不同的施工需求。
[0004] 本发明是通过如下技术方案实现的：
[0005] 一种矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机，包括底盘、平台总成、变幅机构、桅杆、钢丝绳、滑轮架、动力头、钻杆组件及钻头，所述平台总成固定于底盘上，平台总成上设置有主卷扬滚筒，主卷扬滚筒上的钢丝绳经滑轮架与钻杆组件相连，所述变幅机构安装于平台总成上，变幅机构与桅杆相连，变幅机构上设置有副卷扬滚筒，副卷扬滚筒上的钢丝绳经滑轮架与钻头相连，所述动力头安装于桅杆上并与钻杆组件相连，所述钻头安装于钻杆组件底端；
[0006] 所述副卷扬滚筒为双缠绕式滚筒，副卷扬滚筒两侧按顺时针方向、逆时针方向分别缠绕有钢丝绳；
[0007] 所述滑轮架安装于桅杆顶端，包括一个主滑轮架及两个副滑轮架，主滑轮架及副滑轮架上分别设置有滑轮组，主卷扬滚筒上的钢丝绳经主滑轮架上的滑轮组与钻杆组件一
端相连，副卷扬滚筒上的钢丝绳经两个副滑轮架的滑轮组与钻头相连；
[0008] 所述钻杆组件包括第一节钻杆、中间钻杆及末端钻杆；所述第一节钻杆与主卷扬滚筒上的钢丝绳相连，第一节钻杆底端具有螺纹；所述中间钻杆具有一根或一根以上，顶端的中间钻杆与第一节钻杆通过螺纹实现可拆卸连接，相邻两中间钻杆之间通过螺纹实现可
拆卸连接；所述末端钻杆与底端的中间钻杆通过螺纹实现可拆卸连接，末端钻杆外壁具有
第一键条；
[0009] 所述钻头为两瓣开式钻头，包括连接圆筒、半筒体、连接体、回转轴承及拉杆，所述连接圆筒套接在末端钻杆底端外，连接圆筒内壁具有与第一键条相嵌合的第二键条，所述连接体固定在连接圆筒顶端，所述半筒体为一对，两半筒体通过销轴与连接体转动连接，所述回转轴承的外圈固定在连接体上，所述拉杆为一对，与回转轴承的内圈相固定，两拉杆分别与副卷扬滚筒上的钢丝绳相连。
[0010] 为了实现自动化拆装，以降低操作人员的劳动强度，本发明还设计了用于箍紧中间钻杆的钻杆装卸臂，所述钻杆装卸臂包括左夹臂支架、右夹臂支架、夹臂油缸，所述左夹臂支架、右夹臂支架对称安装于桅杆上，左夹臂支架、右夹臂支架的一端分别通过销轴与桅杆转动连接，左夹臂支架、右夹臂支架具有与中间钻杆外壁相匹配的弧形槽，所述夹臂油缸两端分别与左夹臂支架、右夹臂支架连接，夹臂油缸能够驱动左夹臂支架、右夹臂支架转动从而将中间钻杆夹紧或松开。
[0011] 为了实现桅杆的变幅运动，在本发明一较佳实施例中，所述变幅机构包括变幅油缸、三角体、动臂、副动臂及桅杆油缸，所述变幅油缸、动臂、副动臂、桅杆油缸分别与三角体连接，所述三角体一端与桅杆一端转动连接，所述桅杆油缸一端与桅杆另一端转动连接。
[0012] 为了保证副卷扬滚筒运作时的稳定性，所述副卷扬滚筒一端通过减速器与三角体连接，另一端通过末端支撑与三角体连接。
[0013] 为了实现动力头的升降，所述桅杆上固定有导轨及加压油缸，所述动力头沿导轨滑动连接，所述加压油缸与动力头连接并能够驱动其沿导轨上下升降。
[0014] 由于第一节钻杆长度较长，为了避免第一节钻杆升降时发生晃动，所述导轨上滑动连接有随动架，所述随动架一端与第一节钻杆相固定。
[0015] 为了保证第一节钻杆、中间钻杆、末端钻杆的统一性，方便加工，所述第一节钻杆底端开设有第一内螺纹，第一节钻杆外壁开设有第三键条，所述中间钻杆顶端开设有与第一内螺纹相匹配的第一外螺纹，中间钻杆底端开设有第二内螺纹，所述末端钻杆顶端开设
有与第二内螺纹相匹配的第二外螺纹。
[0016] 本发明还提供一种上述矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机的控制方法，包括如下步骤：通过控制变幅油缸带动动臂、副动臂、桅杆运动，将两瓣开式钻头放置距离底盘的适当位
置，控制主卷扬滚筒和副卷扬滚筒使钻杆组件和两瓣开式钻头至钻孔位置，通过控制动力
头回转带动钻杆组件回转，钻杆组件回转带动两瓣开式钻头进行钻孔作业，根据需求控制
加压油缸的伸长对动力头进行加压，从而最终对两瓣开式钻头进行加压，加快钻进速度；待两瓣开式钻头装满所钻物料后，控制副卷扬滚筒通过钢丝绳提升两瓣开式钻头，动力头打
开两瓣开式钻头卸除所钻物料，卸除物料后，下放两瓣开式钻头至原位置。
[0017] 本发明还提供一种上述矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机的钻杆加装方法，包括如下步骤：当需要加装钻杆时，控制主卷扬滚筒的旋转带动钻杆组件上提，使顶端的中间钻杆至钻杆装卸臂处，夹臂油缸驱动左夹臂支架、右夹臂支架夹紧顶端的中间钻杆，旋转动力头，将第一节钻杆与顶端的中间钻杆连接的螺纹松开，然后再把一节加装的中间钻杆接入第一
节钻杆、顶端的中间钻杆之间，从而增加了钻杆组件长度，旋转动力头，将第一节钻杆、加装的中间钻杆、顶端的中间钻杆拧紧，松开控制钻杆装卸臂，下放钢丝绳，使钻杆至原位置，再继续按照上述方式进行钻进，从而增加钻进深度。
[0018] 本发明的有益效果是：该矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机、控制方法及钻杆加装方法，其结构简单、造价低廉、钻杆装卸方便快捷、作业范围广；钻杆结构部分可根据需要自由加长，提高钻孔深度；不仅能够满足低矮和狭窄空间的长钻深施工，而且又能在常规模式下施工。
附图说明
[0019] 图1为本发明的矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机的结构示意图；
[0020] 图2为本发明的平台总成局部结构示意图；
[0021] 图3为本发明的副卷扬滚筒的结构示意图；
[0022] 图4为本发明的滑轮架的结构示意图；
[0023] 图5为本发明的第一节钻杆的结构示意图；
[0024] 图6为本发明的中间钻杆的结构示意图；
[0025] 图7为本发明的末端钻杆的结构示意图；
[0026] 图8为本发明的钻头的结构示意图；
[0027] 图9为图8的A‑A向剖视图；
[0028] 图10为本发明的钻杆装卸臂的结构示意图；
[0029] 图11为本发明的桅杆局部结构示意图。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明所提
到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
[0031] 如图1所示的一种矮桅杆、长钻深双用旋挖钻机，包括底盘1、平台总成2、变幅机构3、桅杆5、钢丝绳、滑轮架7、动力头11、钻杆组件及钻头15。
[0032] 所述平台总成2固定于底盘1上，结合图2所示，平台总成2上设置有主卷扬滚筒2‑1，主卷扬滚筒2‑1通过滚筒支架2‑2安装于平台2‑3上，主卷扬钢丝绳4一端缠绕在主卷扬滚筒2‑1上，另一端通过滑轮架7与第一节钻杆9顶端的吊耳9‑3连接；
[0033] 所述变幅机构3安装于平台总成2上，变幅机构3包括变幅油缸3‑5、三角体3‑2、动臂3‑3、副动臂3‑4及桅杆油缸3‑6，动臂3‑3、副动臂3‑4以及变幅油缸3‑5一端铰接于平台2‑3上，另一端铰接于三角体3‑2上，桅杆油缸3‑6一端铰接于三角体3‑2上，另一端铰接于桅杆
5上，三角体3‑2的一角铰接于桅杆5上。
[0034] 结合图3所示，所述副卷扬滚筒3‑1安装于三角体3‑2上，副卷扬滚筒3‑1一端通过减速器3‑7和三角体3‑2连接，另一端通过末端支撑3‑8和三角体3‑2连接，其中副卷扬滚筒3‑1为双缠绕式滚筒，右侧顺时针缠绕钢丝绳，左侧逆时针缠绕钢丝绳，通过控制副卷扬滚筒3‑1旋转带动副卷扬钢丝绳6共同提升和下放钻头15。
[0035] 所述滑轮架7安装于桅杆5顶端，结合图4所示，滑轮架7由第一副滑轮架7‑1、第二副滑轮架7‑2以及主滑轮架7‑3组成，每个滑轮架焊接至相同的底板7‑4上，且相邻的滑轮架通过加强筋连接。每个滑轮架上都有两个滑轮组成。副卷扬钢丝绳6绕过副滑轮架的滑轮连接至钻头15的拉杆15‑1处。主卷扬钢丝绳4绕过主滑轮架的滑轮连接至第一节钻杆9的吊耳9‑3处。
[0036] 所述钻杆组件包括第一节钻杆9、中间钻杆13及末端钻杆14。
[0037] 所述第一节钻杆9与主卷扬滚筒2‑1上的主卷扬钢丝绳4相连，结合图5所示，第一节钻杆9主要由第三键条9‑1、第一筒体9‑2、吊耳9‑3焊接而成，吊耳9‑3位于最上端，第三键条9‑1焊接至第一筒体9‑2处，第一筒体9‑2下端的内孔处开设有第一内螺纹9‑4；所述中间钻杆13可以是一根，也可以由多根自上而下拼接而成，结合图6所示，中间钻杆13由第二筒体13‑3加工而成，其中一端具有第二内螺纹13‑1，另一端具有第一外螺纹13‑2，第一外螺纹
13‑2可与第一节钻杆9的第一内螺纹9‑4旋合，也可与另一中间钻杆的第二内螺纹13‑1旋合，以增加中间钻杆的总长，从而满足更深的钻孔需求；结合图7所示，末端钻杆14主要由第一键条14‑1、第三筒体14‑2焊接而成，第一键条14‑1焊接至第三筒体14‑2外壁一端，第三筒体14‑2另一端的内孔处具有第二外螺纹14‑3，第二外螺纹14‑3可与中间钻杆的第二内螺纹
13‑1旋合。
[0038] 结合图8、图9所示，所述钻头15为两瓣开式钻头，主要由两个拉杆15‑1、回转轴承15‑2、连接体15‑3、两个半筒体15‑4、连接圆筒15‑5、第二键条15‑6，第一销轴15‑7组成。其中拉杆15‑1通过外螺纹与回转轴承15‑2内圈的内螺纹连接，通过螺栓将回转轴承15‑2固定在连接体15‑3上。连接圆筒15‑5焊接至连接体15‑3上。第二键条15‑6焊接至连接圆筒15‑5内壁，第二键条15‑6可与末端钻杆14的第一键条14‑1相嵌合，从而实现同时转动，两个半筒体15‑4通过第一销轴15‑7与连接体15‑3的支架连接，可实现转动，从而打开或关闭半筒体
15‑4。
[0039] 另外，在桅杆5底端安装有钻杆装卸臂12，结合图10、图11所示，钻杆装卸臂12包括左夹臂支架12‑2、右夹臂支架12‑3、夹臂油缸12‑4，所述左夹臂支架12‑2、右夹臂支架12‑3对称安装于桅杆5两侧的钻杆装卸臂座5‑3上，左夹臂支架12‑2、右夹臂支架12‑3的一端分别通过第二销轴12‑1与钻杆装卸臂座5‑3转动连接，左夹臂支架12‑2、右夹臂支架12‑3具有与中间钻杆外壁相匹配的弧形槽，两者配合形成抱箍结构，夹臂油缸12‑4的两端由销轴分别固定在左夹臂支架12‑2和右夹臂支架12‑3处。
[0040] 结合图11所示，桅杆5上固定有导轨5‑1，动力头11的卡槽与导轨5‑1滑动连接，第一节钻杆9另一端穿过动力头11，加压油缸10铰接于加压油缸座5‑2，加压油缸10头部与动力头11连接，导轨5‑1上滑动连接有随动架8，所述随动架8一端与第一节钻杆9顶端相固定。
[0041] 本发明的具体控制方式如下：
[0042] 通过控制变幅油缸3‑5，带动动臂3‑3和副动臂3‑4将两瓣开式钻头放置距离底盘1的适当位置，控制主卷扬滚筒2‑1和副卷扬滚筒3‑1分别下放主卷扬钢丝绳4和副卷扬钢丝绳6，使钻杆组件（钻杆组件包含第一节钻杆9、中间钻杆13、末端钻杆14）和两瓣开式钻头至钻孔位置，通过控制动力头11回转带动钻杆组件回转，钻杆组件回转带动两瓣开式钻头进行钻孔作业（钻进时需打开浮动电磁阀），可根据需求控制加压油缸10的伸长对动力头11进行加压，从而最终对两瓣开式钻头进行加压，加快钻进速度。待两瓣开式钻头装满所钻物料后，控制副卷扬滚筒3‑1通过副卷扬钢丝绳6提升待两瓣开式钻头至第一节钻杆9的键条处，回转动力头11，甩开两瓣开式钻头卸除所钻物料，卸除物料后，下放两瓣开式钻头至原位
置。
[0043] 当需要增加钻杆节数时，具体操作方法如下：
[0044] 控制主卷扬滚筒2‑1的旋转，通过主卷扬钢丝绳4带动钻杆上提，使第一节钻杆9下的中间钻杆13至钻杆装卸臂12处，控制钻杆装卸臂12的夹臂油缸12‑4，夹紧中间钻杆13，旋转动力头11，将两钻杆连接的螺纹松开，然后再把一节中间钻杆13接入，从而增加了钻杆长度，松开控制钻杆装卸臂12，下放主卷扬钢丝绳4，使钻杆至原位置，再继续按照上述方式进行钻进。
[0045] 另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”、“设有”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0046] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
