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发明/实用型专利怎么写范文:一种挤土式旋挖钻机及工法

发布时间:2019-06-05 19:16     浏览次数:13

专利申请技术交底书

   发明名称:             

一种挤土式旋挖钻机及工法

   所属技术领域:

本发明涉及桩工机械领域一种新型挤土式卸土的旋挖钻机及工法,特别是涉及一种不需要旋挖钻机动力头高速甩土装置就能轻松卸土的旋挖新工法。

③ 背景技术描述:

旋挖钻机及施工工艺。旋挖钻机是一种液压驱动设备,通过控制对动力头的旋转和加压来驱动钻杆钻斗的旋转和加压来切削土壤至钻斗内,然后依靠主卷扬钢丝绳的提升将钻斗带出孔外,再通过旋挖钻机的回转动作把钻斗带到偏离孔的位置,通过动力头的甩土盘打开钻斗斗门将土壤排出孔外的周期性作业设备。

目前行业内旋挖钻机施工主流钻土作业钻斗排土的方式主要有两种,一种是采用最广泛最普通的方式,即启动动力头旋转后突然制动,再旋转动力头再突然制动,一次又一次采取这种“动-停-动-停-”的操作方式,用惯性的物理现象将钻斗里面的泥土震松甩出来;另外一种是在动力头处增加一种高速甩土装置,即减速机减速比档位可切换,在作业钻进的时候采用大扭矩低速挡,在提钻甩土的时候采用小扭矩高速挡,通过这种方式控制减速机的减速比实现动力头的高速甩土,在高速档的时候动力头转速可达到100r/min以上,用离心力的作用将钻斗的土抛甩出来,达到排土目的。

其中,第一种旋挖钻机钻斗排土的方式——普通甩土模式主要有以下特点:1、排土困难。虽然采用“动-停-动-停-”的操作方式,但是粘土依然从钻斗出不来,有时候上百个来回循环这些粘土也出不来,靠时非常久使得钻斗排土工作效率很低;2、伤害设备。这样“动-停-动-停-”的循环,中间是没有任何缓冲和减震装置来保护结构件的,所有的接触面都是钢对钢的碰撞,严重伤害钻杆和动力头等结构件,导致桅杆导轨、钻杆杆体及键条焊缝的开裂;3、噪音大。这样“动-停-动-停-”的循环,能让1km以外的人听到,尤其是给附近的居民带来灾难性的噪声污染;4、对小孔钻斗排土无解。特别是直径800mm以内的钻斗来说,粘土完全排不出来。

第二种旋挖钻机钻斗排土的方式——高速甩土模式主要有以下特点:1、高速甩不出土。旋挖钻机钻孔作业时,如果遇到钻斗直径在800mm以内的粘土层小孔桩,根本就甩不出土,这种状况,其实用物理的方式也是可以解释的,离心力的作用只能让土壤进一步贴紧在钻斗壁,但是为什么有高速甩土的实施例呢?主要还是因为在高速甩土的过程中引起了土壤的松动,加上钻斗向下张开是有一定角度的,在重力的作用下使得钻斗里面的土被甩了出来; 2、容易烧坏马达及减速机。一般工程机械旋挖钻机动力头上的马达输出速度在3000r/min以内,但是高速甩土的情况下,马达的输出速度通常超过4000r/min,这样高速的运转,很容易烧坏马达;同时,减速机的输出速度达到工作时的5倍及以上,这样高速的运转是致命的,很容易导致减速机齿轮油对齿轮的润滑不充分,导致减速机内部温度超高,长期如此使得受过热处理的减速机齿轮软化,强度大打折扣,导致减速机出现断齿等故障。

旋挖钻机在粘土层作业的卸土问题一直是行业内急待解决的难题,那么究竟什么是粘土?粘土究竟有什么特点?粘土:是一种含水铝硅酸盐产物,是由地壳中含长石类岩石经过长期风化和地质的作用而生成的,在自然界中分成广泛,种类繁多,藏量丰富,是一种宝贵的天然资源。粘土具有颗粒细、可塑性强、结合性好,触变性过度,收缩适宜,耐火度高等工艺性能。据GB50007--2002规范,塑性指数介于10~17之间的粘性土;或按水利电力部1962年规程,粘粒含量30%~50%,且粉粒组含量大于砂粒组含量的粘土。

近年来,旋挖钻机是施工工况越来越恶劣,客户对设备的要求也越来越高,同时人工成本不断升高和施工钻孔单价降低让市场很难开展,这些市场反馈的信息进一步督促主机厂设备性能应该具备更高的要求,比如说设备的稳定性、高效率、节能、智能化、环保等,同时对施工作业新工法的探索也是一种考验和鞭策。

 

④ 发明的目的

1、 一种新型挤土式卸土的旋挖钻机及工法,主要为彻底解决旋挖钻机钻土作业钻斗排土困难的问题,同时也能进一步的保护旋挖钻机结构件的使用安全,以及对旋挖钻机液压马达与减速机等也是一种很好的保护;

2、 降低噪音污染,让施工更安静。一种新型挤土式卸土的旋挖钻机及工法,避免了动力头驱动件套与钻杆的碰撞发出的巨响带来噪音困扰;

3、 提高作业效率。使用这种挤土式的钻斗,能够在10秒钟之内就能将土壤挤出钻斗外,而普通的甩土,一般要5分钟甚至5小时都甩不出土;更进一步的来说,这种挤土式的旋挖钻机,甚至能通过增加钻斗高度来加大钻斗容量至原钻斗的1.5-2倍,同时又能让设备的排土轻轻松松,让施工效率剧增。

 

⑤ 发明的详细内容(技术方案)

     本发明一种新型挤土式卸土的旋挖钻机及工法,如图一,主要由旋挖钻机主机(序号1)、钻斗开锁装置(序号2)、加压油缸(序号3)、动力头减速机及马达(序号4)、动力头主体(序号5)、动力头甩土盘(序号6)、钻杆(序号7)、减震压杆(序号8)、钻斗开锁杆(序号9)、挤压盘(序号10)、钻斗体(序号11)、斗门及斗齿(序号12)、桅杆总成(序号13)组成。在序号13桅杆总成上增加一个钻斗开锁装置(序号2,详细工作原理如图二),将钻斗总成重新设计,增加压杆减震功能及挤土功能,如图三。

     钻斗开锁装置一般有以下几个机构组成(如图二):开锁油缸安装座(序号1) 、销轴(序号2)、开锁油缸(序号3)、开锁盘安装座(序号4)、开锁盘筋板(序号5)、开锁盘(序号6)组成。其中序号1开锁油缸安装座焊接在下桅杆后面(即靠近驾驶室部位),序号4开锁盘安装座焊接在下桅杆侧面,控制序号3液压开锁油缸伸出,序号6开锁盘将沿着序号4开锁盘安装座销轴旋转至钻斗开锁位置,在顶开钻斗斗门之后,控制序号3液压开锁油缸收回使序号6开锁盘将沿着序号4开锁盘安装座销轴旋转至初始位置,从而完成斗门开锁。

     挤土式钻斗(如图三)一般有以下几个机构组成:开锁杆(序号1)、减震头(序号2)、减震弹簧(序号3)、减震杆(序号4)、挤土杆(序号5)、导向座(序号6)、挤土盘(序号7)、钻斗筒(序号8)、斗门(序号9)。先将序号4减震杆与序号2减震头相连,再将序号3减震弹簧装上,然后通过拧紧减震杆与挤土杆完成安装。此时减震头与减震杆顶部的距离即为缓冲距离。

一种新型挤土式卸土的旋挖钻机工法解析:

1、设备入场作业至粘土层。设备入场采用普通钻斗及工法进行施工作业到粘土层,当出现钻斗卸土困难时,拆下普通钻斗,换上挤土式钻斗;

2、挤土式钻斗孔内作业特征。挤土式钻斗在孔内的作业与普通钻斗一样,正转则切削土壤钻进,反转则关闭斗门挡板,在正转的时候土壤会把挤土盘和挤土杆慢慢顶至钻斗顶部,在孔内作业完成之后将钻斗提升至孔外空余处;

3、给挤土式钻斗开斗门。将钻斗开锁杆转动到靠桅杆端,控制开锁油缸伸出使开锁盘沿着销轴转动至开锁位置,然后提升钻斗让开锁杆顶在开锁盘上,打开斗门,最后控制开锁油缸收缩,开锁盘复位至初始位置;

4、动力头甩土盘给钻斗挤土。将动力头下放,动力头甩土盘与挤土式钻斗的减震头接触,压缩弹簧至减震杆顶部,此位置为弹簧限位位置,然后继续往下压,此时减震杆与挤土杆挤土盘是刚性连接,土壤沿着钻斗壁被挤出;

5、关闭斗门,继续作业。关闭挤土式钻斗斗门的方式与普通钻斗斗门关闭的方式相同。

⑥ 发明的优点和积极效果

1、    本发明一种新型挤土式卸土的旋挖钻机及工法是施工作业更高效、更安全、更环保;

2、    本发明极大限度地避免了施工设备结构件的破坏,减少了结构件的开裂、破损等;

3、    本发明极大限度地避免了施工设备液压元器件的破坏,改善了液压元器件的内部环境,极大地提高了液压元器件的使用寿命。

 

⑦ 实施例:

 

                                                        (可附页)

说 明 书 附 图

                                                           

图一 挤土式旋挖钻机总成

序号说明:1.旋挖钻机主机 2.钻斗开锁装置 3.加压油缸 4.动力头减速机及马达

5.动力头主体 6. 动力头甩土盘 7.钻杆 8. 减震压杆 9.钻斗开锁杆 10.挤压盘 11.钻斗体 12.斗门及斗齿 13.桅杆总成

 

图二 挤土式旋挖钻机斗门开锁装置

序号说明:1. 开锁油缸安装座(简画) 2.销轴 3.开锁油缸(简画) 4.开锁盘安装座(简画)

5.开锁盘筋板 6.开锁盘

图三 钻斗总成(省略方头驱动部分)

序号说明:1. 开锁杆 2.减震头 3.减震弹簧 4.减震杆 5.挤土杆 6.导向座 7.挤土盘

8.钻斗筒 9.斗门


 
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