阅读说明：本技术 卷扬加压系统及旋挖钻机 (Winch pressurization system and rotary drilling rig ) 是由 陈玉磊 赵涤辉 杨龙君 李士战 于 2020-08-27 设计创作，主要内容包括：一种卷扬加压系统,包括加压卷扬、第一钢丝绳、第一定滑轮组、第一动滑轮、第二钢丝绳、第二定滑轮组和第二动滑轮。第一动滑轮和第二动滑轮设置在动力头上。第一定滑轮组包括设置在上桅杆的第一滑轮和第二滑轮；第一钢丝绳的一端缠绕于加压卷扬、另一端由加压卷扬引出后依次卷绕在第二滑轮、第一动滑轮和第一滑轮上与上桅杆相连；第二定滑轮组包括设置在下桅杆的第三滑轮,第二钢丝绳的一端缠绕于加压卷扬、另一端由加压卷扬引出后依次卷绕在第三滑轮和第二动滑轮上与下桅杆相连；第一钢丝绳与第二钢丝绳在加压卷扬上的缠绕方向相反。本发明的卷扬加压系统的滑轮数量较少,可减少钢丝绳的使用长度,从而节省成本,减少钢丝绳的磨损。(A winch pressurization system comprises a pressurization winch, a first steel wire rope, a first fixed pulley block, a first movable pulley, a second steel wire rope, a second fixed pulley block and a second movable pulley. The first movable pulley and the second movable pulley are arranged on the power head. The first fixed pulley group comprises a first pulley and a second pulley which are arranged on the upper mast; one end of a first steel wire rope is wound on the pressurized winch, and the other end of the first steel wire rope is led out by the pressurized winch and then sequentially wound on the second pulley, the first movable pulley and the first pulley to be connected with the upper mast; the second fixed pulley block comprises a third pulley arranged on the lower mast, one end of a second steel wire rope is wound on the pressurization winch, and the other end of the second steel wire rope is led out by the pressurization winch and then sequentially wound on the third pulley and the second movable pulley to be connected with the lower mast; the first steel wire rope and the second steel wire rope are wound in opposite directions on the pressurizing winch. The winch pressurization system has the advantages that the number of pulleys is small, the using length of the steel wire rope can be reduced, the cost is saved, and the abrasion of the steel wire rope is reduced.)

卷扬加压系统及旋挖钻机

技术领域

本发明涉及桩基础施工设备技术领域，尤其涉及一种卷扬加压系统及具有该卷扬加压系统的旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机按照加压方式可分为两种：油缸加压的旋挖钻机和卷扬加压的旋挖钻机。卷扬加压主要采用滑轮组钢丝绳加压，属于柔性加压，可以通过钢丝绳的拉力达到脉冲加压的效果，有效的缓解钻进岩石所产生的反作用力，降低对桅杆的冲击，延长桅杆的使用寿命。

采用卷扬加压的旋挖钻机，其卷扬加压系统包括卷扬、钢丝绳、滑轮组等，卷扬加压系统布置不当会导致动力头在桅杆上的加压行程受到影响。其次，由于卷扬加压系统其自身结构相对复杂，钢丝绳又为柔性体，容易和其他结构件干涉、碰撞、摩擦，造成钢丝绳非正常磨损，从而在工作中产生安全隐患。再有，钢丝绳为易磨损件，需要定期保养更换，其自身成本和后期维护保养成本较高。旋挖钻机还需要经常运输转场，整机运输过程中需要拆卸钢丝绳，但钢丝绳的拆卸、装配过程相当繁琐，运输不便利。

例如，在申请号为CN201120190631.6的专利申请文件(现有技术一)中公开了一种旋挖钻机钢丝绳加压系统，其主要由加压卷扬1、六个定滑轮(9、10、11、13、14、16)、两个动滑轮(6、8)、加压钢丝绳2、起拔钢丝绳3、张紧油缸12、楔套15、上桅杆17、中桅杆18和尾桅杆19组成。该旋挖钻机钢丝绳加压系统的绕绳方式繁琐、复杂，其加压钢丝绳2在定滑轮10、动滑轮8、定滑轮11和定滑轮16之间反复缠绕，增加了滑轮的数量、加压钢丝绳的长度，造成主机成本增加、加压钢丝绳的磨损加剧、维护保养复杂。其起拔钢丝绳3的一端通过楔套15固定在中桅杆18的上端，使得起拔钢丝绳3的拆装不便。且由于起拔钢丝绳3的未端固定位置(即楔套15)在上侧(中桅杆18)，加压钢丝绳2未端的张紧油缸12的固定位置在下侧，为了方便拆装钢丝绳，不能将加压行程延伸到上桅杆17，牺牲了整机的加压行程，从而无法满足下长护筒作业。

又例如，在申请号为CN201220728265.X的专利申请文件(现有技术二)中公开了一种卷扬加压系统和旋挖钻机，其起拔钢丝绳2一端缠绕于加压卷扬1的卷筒、另一端由卷筒的一侧引出，依次绕过第一定滑轮组4、动力头第一动滑轮6与旋挖钻机的桅杆相连；加压钢丝绳5的一端缠绕于加压卷扬1的卷筒、另一端由卷筒的另一侧引出，依次绕过第二定滑轮组15、动力头第二动滑轮7和第三定滑轮组14与张紧油缸8相连。其中，第一定滑轮组4包括一个定滑轮；第二定滑轮组15包括定滑轮3和定滑轮11共两个定滑轮，第三定滑轮组14包括定滑轮9和一个位于桅杆17的一侧斜置定滑轮10；张紧油缸8设置于桅杆17的侧面。该旋挖钻机的卷扬加压系统同样会使其加压行程受限。

再有，现有技术一、二为了解决加压钢丝绳在加压卷扬上的出绳角过大导致的乱绳问题，现有技术一增加了一个过渡滑轮9、现有技术二增加了一个过渡滑轮3，从而加大了钢丝绳的使用长度，从而增加了成本。

最后，现有技术一、二均是钢丝绳固定点在上，张紧油缸在下，此结构会导致旋挖钻机在运输时钢丝绳的拆卸步骤增加。将上述两种加压卷扬系统搭载在平行四边形的旋挖钻机上为例，旋挖钻机从工作状态切换到运输状态必须经过以下几步：1、倒桅后拆卸起拔钢丝绳在中桅杆上的固定端；(一般旋挖钻机张紧油缸所在的钢丝绳固定端为不拆卸端)2、立桅后拆卸中桅杆和下桅杆之间的连接螺栓；3、将动力头放置下桅杆最低点后，再一边转动加压卷扬放张紧钢丝绳，一边倒桅杆达到运输高度。综上所述，钢丝绳的固定点在上，张紧油缸的固定点在下，为了拆卸上端的钢丝绳固定点必须经过步骤1倒桅和步骤2立桅。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种卷扬加压系统，其滑轮数量较少，可减少钢丝绳的使用长度，从而节省成本，减少钢丝绳的磨损。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

一种卷扬加压系统，适合用于旋挖钻机上，旋挖钻机包括桅杆和活动设置在桅杆上的动力头，桅杆包括依次相连的上桅杆、中桅杆和下桅杆；卷扬加压系统包括加压卷扬、第一钢丝绳、第一定滑轮组、第一动滑轮、第二钢丝绳、第二定滑轮组和第二动滑轮；第一动滑轮和第二动滑轮设置在动力头上，加压卷扬设置在中桅杆上；第一定滑轮组包括第一滑轮和第二滑轮，第一滑轮和第二滑轮设置在上桅杆；第一钢丝绳的一端缠绕于加压卷扬、另一端由加压卷扬引出后依次卷绕在第二滑轮、第一动滑轮和第一滑轮上与上桅杆相连；第二定滑轮组包括设置在下桅杆的第三滑轮，第二钢丝绳的一端缠绕于加压卷扬、另一端由加压卷扬引出后依次卷绕在第三滑轮和第二动滑轮上与下桅杆相连；第一钢丝绳与第二钢丝绳在加压卷扬上的缠绕方向相反。

进一步地，加压卷扬通过加压卷扬机架固定在中桅杆；第一滑轮和第二滑轮设置在上桅杆远离中桅杆的未端部。

进一步地，卷扬加压系统还包括钢丝绳张紧油缸和压绳器，钢丝绳张紧油缸固定在上桅杆并位于第一滑轮与中桅杆之间，压绳器固定在下桅杆远离中桅杆的未端部；第一钢丝绳从加压卷扬引出后依次卷绕在第二滑轮、第一动滑轮和第一滑轮上与钢丝绳张紧油缸相连，第二钢丝绳从加压卷扬引出后依次卷绕在第三滑轮和第二动滑轮上与压绳器相连。

进一步地，第一滑轮的数量为两个，每个第一滑轮通过一个第一轴固定在上桅杆远离中桅杆的一端，两个第一滑轮并排设置且排列方向与上桅杆的长度延伸方向垂直。

进一步地，第二滑轮与其中一个第一滑轮同轴设置在第一轴上。

进一步地，第一动滑轮和第二动滑轮并排设置且排列方向与中桅杆的长度延伸方向平行，第一动滑轮相较第二动滑轮更靠近上桅杆。

进一步地，第一动滑轮和第二动滑轮的轴向平行并与第一滑轮的轴向垂直。

进一步地，第三滑轮通过第三轴固定在下桅杆，第三滑轮与下桅杆呈θ夹角，其中，θ的范围为20°～30°。

本发明的另一目的在于，提供一种旋挖钻机一种旋挖钻机，搭载了上述的卷扬加压系统，该卷扬加压系统的滑轮数量较少，可减少钢丝绳的使用长度；再有，该旋挖钻机运输状态时不需要拆卸钢丝绳，拆卸步骤简单且运输方便。

本发明的又一目的在于，提供一种上述的旋挖钻机的运输方法，包括：将动力头放置在下桅杆，将第二钢丝绳从下桅杆拆掉，使第二钢丝绳松弛；卸掉下桅杆和中桅杆的连接螺栓，倒下上桅杆和中桅杆使桅杆高度满足运输高度；卸掉上桅杆和中桅杆的连接螺栓，一边转动加压卷扬使第一钢丝绳松驰，一边折叠上桅杆，使旋挖钻机满足运输长度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述卷扬加压系统及旋挖钻机的其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的旋挖钻机的结构示意图。

图2是本发明较佳实施例的旋挖钻机的卷扬加压系统的示意图。

图3是本发明较佳实施例的旋挖钻机的上桅杆的结构示意图。

图4A是本发明较佳实施例的旋挖钻机的下桅杆的结构示意图。

图4B是沿图4A中Ⅳ-Ⅳ线的剖视图。

图5是本发明较佳实施例的旋挖钻机的运输状态示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的卷扬加压系统及具有该卷扬加压系统的旋挖钻机的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

如图1和图5所示，本发明的卷扬加压系统适合用于旋挖钻机上。旋挖钻机包括主机101和枢接于主机101上的桅杆102，桅杆102可打开至大致竖直的状态或者折叠至主机101上。桅杆102包括依次相连的上桅杆9、中桅杆3和下桅杆20，桅杆102上活动设置有动力头16。

请一并参阅图1至图2，卷扬加压系统100包括加压卷扬2、第一钢丝绳4、第一定滑轮组110、第一动滑轮17、第二钢丝绳19、第二定滑轮组120和第二动滑轮18。第一动滑轮17和第二动滑轮18设置在动力头16上，加压卷扬2设置在中桅杆3上。第一定滑轮组110包括第一滑轮6和第二滑轮8，第一滑轮6和第二滑轮8设置在上桅杆9，具体例如设置在上桅杆9远离中桅杆3的未端部。第一钢丝绳4的一端缠绕于加压卷扬2、另一端由加压卷扬2引出后依次卷绕在第二滑轮8、第一动滑轮17和第一滑轮6上与上桅杆9相连。第二定滑轮组120包括设置在下桅杆20的第三滑轮21，第二钢丝绳19的一端缠绕于加压卷扬2、另一端由加压卷扬2引出后依次卷绕在第三滑轮21和第二动滑轮18上与下桅杆20相连。其中，第一钢丝绳4与第二钢丝绳19在加压卷扬2上的缠绕方向相反。

具体地，加压卷扬2通过加压卷扬机架1固定在中桅杆3上，加压卷扬机架1例如嵌在中桅杆3上通过焊接的方式连接，加压卷扬2通过螺栓与加压卷扬机架1连接。

进一步的，卷扬加压系统100还包括钢丝绳张紧油缸5，钢丝绳张紧油缸5例如通过楔套固定在上桅杆9并位于第一滑轮6与中桅杆3之间，即桅杆102竖向放置时，钢丝绳张紧油缸5位于第一滑轮6的下方，第一动滑轮17位于钢丝绳张紧油缸5的下方，且钢丝绳张紧油缸5与动力头16分别位于桅杆102相背离的两侧。第一钢丝绳4从加压卷扬2引出后依次卷绕在第二滑轮8、第一动滑轮17和第一滑轮6上与钢丝绳张紧油缸5相连。

进一步的，卷扬加压系统100还包括压绳器23，压绳器23例如通过楔套固定在下桅杆20，具体例如固定在下桅杆20远离中桅杆3的未端部。第二钢丝绳19从加压卷扬2引出后依次卷绕在第三滑轮21和第二动滑轮18上与压绳器23相连。

在本发明其它实施例中，钢丝绳张紧油缸5与压绳器23与的位置可以互换。

本实施例的第一钢丝绳4和第二钢丝绳19的绕绳方法保证了动力头的在桅杆102上全行程加压，使得旋挖钻机的加压行程长，能满足下护筒的工作作业。

进一步的，如图3所示，第一滑轮6的数量为两个，每个第一滑轮6通过一个第一轴7固定在上桅杆9上端，其中，两个第一滑轮6并排设置且排列方向与上桅杆9的长度延伸方向垂直，即桅杆102竖向放置时两第一滑轮6横向并排设置，两个第一滑轮6的轴向方向相互平行。

进一步的，第二滑轮8与其中一个第一滑轮6同轴设置在第一轴7上。具体到本实施例中，第二滑轮8与靠近钻杆12(远离主机101)一侧的第一滑轮6同轴设置。

进一步的，第一动滑轮17和第二动滑轮18并排设置且排列方向与中桅杆3的长度延伸方向平行，第一动滑轮17相较第二动滑轮18更靠近上桅杆9；即桅杆102竖向放置时第一动滑轮17和第二动滑轮18也竖向并排设置，其中，第一动滑轮17位于第二动滑轮18上方。

进一步的，第一动滑轮17和第二动滑轮18的轴向平行并与第一滑轮6的轴向垂直。

进一步的，如图4A和4B所示，第三滑轮21通过第三轴22固定在下桅杆20，第三滑轮21与下桅杆20呈θ夹角，即第三滑轮21所在的平面与桅杆102和钻杆12所在的平面呈θ夹角设置，第三滑轮21为偏置滑轮。其中，θ的范围为20°～30°，具体例如为26°。

本实施例中，第三滑轮21与下桅杆20呈夹角设置，减小了第二钢丝绳19在加压卷扬2上的出绳角，避免了乱绳。

本发明的旋挖钻机在使用上述的卷扬加压系统100加压时，加压行程可达到桅杆102的全行程，以适应下护筒作业。且卷扬加压系统100中两条钢丝绳的绕绳方式，相对于传统绕绳方式(如现有技术一、二)可减少滑轮的数量，同时减少钢丝绳的使用长度，从而节省成本，减少钢丝绳的磨损。

本发明的旋挖钻机工作原理是：

如图1和图2所示，第一钢丝绳4一端固定在加压卷扬2的右侧，逆时针缠绕三圈后向上穿过中桅杆3和上桅杆9，再绕过第二滑轮8、第一动滑轮17、第一滑轮6，最后固定在钢丝绳张紧油缸5上。第二钢丝绳19一端固定在加压卷扬2的左侧，顺时针缠绕三圈后向下穿过中桅杆3和下桅杆20，再绕过第三滑轮21、第二动滑轮18，最后固定在压绳器23上。

当旋挖钻机在进行加压钻进作业时，加压卷扬2逆时针时针转动，第二钢丝绳19向加压卷扬2上缠绕，同时第一钢丝绳4在加压卷扬2上开始释放，第二钢丝绳19依次经过第三滑轮21和第二动滑轮18，动力头16上的第二动滑轮18在第二钢丝绳19的作用下，带动动力头16向下移动，实现钻进加压工作。当旋挖钻机在进行提升动力头作业时，加压卷扬2顺时针转动，第一钢丝绳4向加压卷扬2上缠绕，同时第二钢丝绳19在加压卷扬2上开始释放，第一钢丝绳4依次经过第二滑轮8、第一动滑轮17和第一滑轮6，动力头16上的第一动滑轮17在第一钢丝绳4的作用下，带动动力头16向上移动，实现动力头16起拔工作。

进一步地，本发明的旋挖钻机在运输时，第一钢丝绳4与第二钢丝绳19处于松驰状态，动力头16放置在下桅杆20，上桅杆9与下桅杆20各自沿其和中桅杆3的铰接点折叠。

具体地，旋挖钻机从工作状态(如图1所示)到运输状态(如图5所示)中间需要经过三步。

第一步，将动力头16放置下桅杆20最低处，拆掉压绳器23以将第二钢丝绳19从下桅杆20拆掉，使第二钢丝绳19松弛；

第二步，卸掉下桅杆20和中桅杆3的连接螺栓，倒下上桅杆9和中桅杆3使桅杆102高度满足运输高度；

第三步，卸掉上桅杆9和中桅杆3的连接螺栓，一边逆时针转动加压卷扬2使第一钢丝绳4松弛，一边折叠上桅杆9，使旋挖钻机满足运输长度。

本发明的旋挖钻机在运输状态时只需将第二钢丝绳19的固定端(即压绳器23)拆卸下来，不需要将第二钢丝绳19和第一钢丝绳4在桅杆102上全部拆卸下来；再有，卷扬加压系统100的两条钢丝绳的绕绳方法采用张紧油缸在上，钢丝绳固定点(即压绳器23)在下，便于拆卸，相较现有技术可减少一次倒桅的一次立桅的次数，运输方便，增加运输转场的便利度。

以上对本发明所提供的卷扬加压系统及具有该卷扬加压系统的旋挖钻机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。