一種全液壓車鉆自動換桿的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種全液壓車鉆自動換桿機，包括機架、機架上安裝有一端與機架鉸接連接的大臂，大臂上通過滑輪機構(gòu)安裝有與夾緊機構(gòu)保持水平的管槽，管槽通過送進油缸與大臂鉸接連接，管槽一側(cè)安裝有驅(qū)動其沿周向翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)油缸；機架旁邊設(shè)置有與機架連接的上管機構(gòu)，上管托板通過上管滾輪安裝于上管軌道上，上管軌道兩側(cè)設(shè)置有上止點鋼板，上管托板上連接有下止點鋼板，下止點鋼板碰到上止點鋼板上管托板停止向上移動，上管托板在上管油缸推動下向排管架橫梁一側(cè)翻轉(zhuǎn)；通過上管托板移動和翻轉(zhuǎn)，將鉆具放置到排管架橫梁上，鉆具提升過程中不需要人工直接參與，換桿工作安全、快速只需要2-3分鐘，2人同時作業(yè)即可，且能保證工人的勞動安全。
【專利說明】一種全液壓車鉆自動換桿機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于地質(zhì)勘探行業(yè)，涉及車載鉆機在鉆進過程中使用的全液壓車鉆自動換桿機。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，頂驅(qū)式動力頭鉆機在我國處于起步階段，隨著社會的發(fā)展，這種鉆進速度快、體積小、轉(zhuǎn)場方便的新型鉆機將在煤田、煤層氣、石油、礦山救援等地質(zhì)礦山勘探系統(tǒng)形成氣候，第一代SMD-1換管系統(tǒng)研發(fā)之前，與之相配套的換管(桿)工具還沒有成型的設(shè)備，主要以人力勞動為主，必要時配置隨車吊作為輔助工具。
[0003]目前，在使用第一代SMD-1換管系統(tǒng)在野外現(xiàn)場施工時發(fā)現(xiàn)，使用換管系統(tǒng)雖然解放了部分人力，但是第一代換管系統(tǒng)上管機構(gòu)未能完全實現(xiàn)自動化，給換管工作還是帶來了不少麻煩，更換鉆具時，鉆具提升工作還是要耗費大量人力才能完成換管工作。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的完成自動換桿的全液壓車鉆自動換桿機。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種全液壓車鉆自動換桿機，包括機架、機架上安裝有一端與機架鉸接連接的大臂，大臂另一端固定有夾緊機構(gòu)，大臂通過變幅油缸與機架連接，大臂上通過滑輪機構(gòu)安裝有與夾緊機構(gòu)保持水平的管槽，管槽通過送進油缸與大臂鉸接連接，管槽一側(cè)安裝有驅(qū)動其沿周向翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)油缸；機架旁邊設(shè)置有與機架連接的上管機構(gòu)，上管機構(gòu)包括豎直設(shè)置的上管軌道，與上管軌道連接水平設(shè)置的排管架橫梁，支撐上管機構(gòu)的排管架立柱；上管托板通過上管滾輪安裝于上管軌道上且通過上管油缸驅(qū)動沿上管軌道上下移動，上管軌道兩側(cè)設(shè)置有上止點鋼板，上管托板上連接有下止點鋼板，當上管托板上升到與排管架橫梁同一水平面時，下止點鋼板碰到上止點鋼板上管托板停止向上移動，上管托板在上管油缸推動下向排管架橫梁一側(cè)翻轉(zhuǎn)。
[0007]所述上管油缸帶動鏈條運動，通過鏈條拉動上管托板上下移動。
[0008]所述排管架橫梁上安裝有由撥管油缸驅(qū)動的撥管機構(gòu)，撥管機構(gòu)通過翻轉(zhuǎn)將鉆具從排管架橫梁上推到管槽內(nèi)。
[0009]所述大臂內(nèi)安裝有能夠伸縮的副臂，通過伸縮油缸驅(qū)動副臂伸縮調(diào)節(jié)大臂長度。
[0010]機架液壓管路和其他部分液壓管路采用卡套式錐面密封管接頭連接。
[0011]所述機架通過支腿油缸支撐。
[0012]所述上管機構(gòu)通過排管架轉(zhuǎn)軸與機架連接。
[0013]液壓油箱、油泵安裝在機架上，液壓油箱裝有自動溫度控制系統(tǒng)。
[0014]所述管槽和上管托板為V型。
[0015]所述上管機構(gòu)安裝有支撐油缸。[0016]本實用新型配套頂驅(qū)式動力頭鉆機使用，解決頂部驅(qū)動鉆機加(卸)鉆具比較麻煩，費時費力的問題。對SMD-1全自動液壓換管系統(tǒng)進行改進，設(shè)置可以翻轉(zhuǎn)的上管機構(gòu)，上管油缸驅(qū)動上管托板將鉆具提升到與排管架橫梁高度水平位置，在上管油缸驅(qū)動下向排管架橫梁一側(cè)翻轉(zhuǎn)，將鉆具推動排管架橫梁橫梁上，鉆具沿排管架橫梁滾動掉入管槽內(nèi)，管槽翻轉(zhuǎn)后將鉆具輸送到鉆機位置，由夾緊機構(gòu)夾緊，完成鉆具更換，通過上管托板移動和翻轉(zhuǎn)，將鉆具放置到排管架橫梁上，鉆具提升過程中不需要人工直接參與，換桿工作更加安全，速度更快，以前在人力換管(桿)作業(yè)過程中，加(卸)每根鉆具的時間為8-10分鐘，且需要6人以上同時工作。人身安全得不到有效保障。改用本實用新型的全液壓車鉆自動換桿機作業(yè)，只需要2-3分鐘，2人同時作業(yè)即可，且能保證工人的勞動安全。
[0017]進一步，上管機構(gòu)通過排管架轉(zhuǎn)軸與機架連接，可以旋轉(zhuǎn)折疊在主機架一側(cè)，裝車搬運更加方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實用新型的操作箱安裝位置示意圖；
[0020]圖3是本實用新型的夾緊機構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本實用新型的夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本實用新型的排管機構(gòu)主視圖；
[0023]圖6是本實用新型的上管機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7是本實用新型的上管機構(gòu)右視圖；
[0025]圖中:I夾頭、2夾緊臂、3夾緊盒、4膠木塊、5管槽、6滑輪機構(gòu)、7送進油缸、8滑板、9支腿油缸、10機架、11變幅油缸、12大臂、13油泵、14液壓油箱、15伸縮油缸、16排管架立柱、17送管滑輪、18翻轉(zhuǎn)油缸、19換桿操作箱、20支腿操作箱、21排管架轉(zhuǎn)軸、22撥管機構(gòu)、23撥管油缸、24排管架橫梁、25上管軌道、26上管托板、27上管滾輪、28上管油缸、29上止點鋼板、30下止點鋼板、31支撐油缸。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本實用新型做詳細描述:
[0027]如圖1-7所示，全液壓車鉆自動換桿機包括機架10、機架10上安裝有一端與機架鉸接連接的大臂12，大臂另一端固定有夾緊機構(gòu)，夾緊機構(gòu)包括夾緊盒3，夾緊盒中安裝有兩夾持鉆具的夾緊臂2，夾緊臂端部安裝有夾頭1，大臂端部固定有膠木塊4，夾緊機構(gòu)固定在膠木塊4上，大臂通過變幅油缸11與機架連接，大臂12上通過滑輪機構(gòu)6安裝有與夾緊機構(gòu)保持水平的管槽5，滑輪機構(gòu)6包括支撐在大臂12表面滑板8上的送管滑輪17，管槽5通過送進油缸7與大臂12鉸接連接，管槽5 —側(cè)安裝有驅(qū)動其沿周向翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)油缸18 ；機架旁邊設(shè)置有與機架連接的上管機構(gòu)，上管機構(gòu)包括豎直設(shè)置的上管軌道25，與上管軌道25連接水平設(shè)置的排管架橫梁24，支撐上管機構(gòu)的排管架立柱16 ;上管托板26通過上管滾輪27安裝于上管軌道25上且通過上管油缸28驅(qū)動沿上管軌道上下移動，上管軌道兩側(cè)設(shè)置有上止點鋼板29，上管托板上連接有下止點鋼板30，當上管托板26上升到與排管架橫梁24同一水平面時，下止點鋼板30碰到上止點鋼板29上管托板停止向上移動，上管托板26在上管油缸28驅(qū)動下向排管架橫梁24 —側(cè)翻轉(zhuǎn)，上管油缸28帶動鏈條運動，通過鏈條拉動上管托板26上下移動；排管架橫梁24上安裝有由撥管油缸23驅(qū)動的撥管機構(gòu)22，撥管機構(gòu)通過翻轉(zhuǎn)將鉆具從排管架橫梁24上推到管槽5內(nèi)。
[0028]全液壓車鉆自動換桿機主要由液壓系統(tǒng)驅(qū)動機械機構(gòu)完成相關(guān)動作，采用液壓動力系統(tǒng)，通過在操作控制臺I (主動作)和操作控制臺II (支腿動作)，操作控制臺I由安裝于機架上的換桿操作箱19組成，操作控制臺II由支腿操作箱20組成，機架液壓管路和其他部分液壓管路采用卡套式錐面密封管接頭連接，對液壓桿的操作，實現(xiàn)各機械部分的有效、有序動作。
[0029]1、液壓系統(tǒng)
[0030]液壓系統(tǒng)由承重支腿液壓管路和換管液壓管路組成，支腿動作和其他操作不能同時進行，采用手動換向閥選擇工況，手動換向閥分別控制液壓油泵向支腿控制管路、換管主油路控制管路、直接回油箱。所以用手動換向閥選擇工況，手動換向閥的一位是支腿控制，一位是換管主油路控制，一位為空位。
[0031]液壓油箱14、油泵13安裝在機架上，液壓油箱14裝有自動溫度控制系統(tǒng)，在溫度達到某一設(shè)計數(shù)值時，自動開啟加熱系統(tǒng)或者風冷系統(tǒng)。
[0032]機架通過支腿油缸9支撐，大臂12內(nèi)安裝有能夠伸縮的副臂，通過伸縮油缸15驅(qū)動副臂伸縮調(diào)節(jié)大臂長度。
[0033]支腿油缸9、調(diào)節(jié)大臂幅度的過變幅油缸11、撥管油缸23、送進油缸、伸縮油缸、上管油缸、夾持操作等動作由液壓驅(qū)動。
[0034]支腿控制回路中的6組控制閥控制支腿、支撐油缸的伸縮，支腿油缸進出口上的液壓鎖，是防止液壓缸因閥泄漏或管路意外破裂引起支撐不穩(wěn)，其外就是當作業(yè)過程中由于負載偏移而引起某個液壓缸的內(nèi)壓過高時，阻止超高壓油進入控制系統(tǒng)。
[0035]鉆具提升機構(gòu)是將鉆具從地面排管架通過油缸驅(qū)動鏈條的方式運送到擺管架。
[0036]撥管油缸是完成鉆具從擺管架到管槽的控制過程。油缸運動時帶動撥管機構(gòu)動作，放走一根管子的同時卡主后邊的管子，卡撥管機構(gòu)反向運動后邊的管子就進入撥管撥叉，如此往復動作實現(xiàn)有效動作。
[0037]變幅液壓缸控制大臂在垂直平面內(nèi)仰俯的角度，通過變幅油缸手動換向閥控制變幅液壓缸動作，平衡閥保證變幅動作在伸縮過程中不致因自重導致失速。
[0038]在鉆具到達管槽以后，由于距離加緊機構(gòu)還有一定的距離，需要通過送進油缸向前輸送，等待鉆具接手部分露出加緊機構(gòu)以后即可。
[0039]翻轉(zhuǎn)油缸的活動由翻轉(zhuǎn)油缸手動換向閥控制，在動力頭上管前把鉆具翻進管槽和卸管后把鉆具翻出管槽，準確有效地對鉆具實施翻轉(zhuǎn)動作。
[0040]副臂油缸是為了防止大臂的有效距離不夠，使換桿機能夠很好的與動力頭鉆機對接而制造的加長部分，通過伸縮油缸的動作推動副臂可以延長大臂2100_。
[0041]夾緊油缸的夾緊、松開由夾緊手動換向閥控制，當鉆具在伸縮油缸的作用下運動到合適位置停止，實現(xiàn)對鉆具的加緊與松開，以便動力頭動作完成加、卸鉆具的要求。安裝在控制箱的可調(diào)溢流閥控制夾緊油缸的夾持、打開的速度、力度。
[0042]整個液壓系統(tǒng)的壓力設(shè)計為16MPa。油缸及各種閥體全部選用國內(nèi)知名廠家生產(chǎn)，配件通用，穩(wěn)定耐用。受鉆機井場環(huán)境的限制，換管系統(tǒng)的各支腿動作分別由獨立控制閥控制，可以通過每個支腿油缸的操作實現(xiàn)設(shè)備保持水平狀態(tài)。
[0043]在換桿機的回油管路中選用棉線編制體為骨架的低壓膠管。油路中油管可以取直的部分采用18mm鋼管，活動轉(zhuǎn)動部分采用高壓軟管連接。
[0044]為拆裝方便，主機部分與擺管架連接部分油路管線在分體結(jié)構(gòu)中采用兩端開閉式快換接頭，油管拆開后可自行密封，管道內(nèi)液體不會流失。該套液壓換管設(shè)備油管部分所選部件的工作溫度均為-20?50°C，滿足野外施工環(huán)境。
[0045]在機架結(jié)構(gòu)部分和擺管架部分液壓管路的連接采用卡套式錐面密封管接頭。利用卡套變形卡住管子并進行密封，結(jié)構(gòu)先進，性能良好，重量輕，體積小，使用方便。
[0046]2、機械機構(gòu)
[0047]換管系統(tǒng)采用鋼架結(jié)構(gòu)，選用碳素結(jié)構(gòu)鋼，機架主體結(jié)構(gòu)選用20Mn優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，增加機械部分的結(jié)構(gòu)強度。機架部分外形尺寸長度為8000mm，寬度為1770mm (不包含擺管架)，高度為1730mm。
[0048]機械部分主要由機架、大臂、管槽、夾緊機構(gòu)組成的排管機構(gòu)、上管機構(gòu)組成，各部分相互協(xié)調(diào)，在液壓作用力的驅(qū)動下，完成整個換管過程的上管下管、上扣、卸扣等動作，管槽5和上管托板26為V型，上管機構(gòu)安裝有支撐油缸31 ;上管機構(gòu)通過排管架轉(zhuǎn)軸21與機架10連接，在旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中采用銷孔鏈接，主要起定位作用。支腿油缸的固定、管槽滑道的固定以及加緊裝置的連接均采用螺栓連接，在保證機械強度的同時，方便安裝拆卸。
[0049]上管機構(gòu)通過銷軸連接為一體，方便拆卸，鉆具提升機構(gòu)下邊部分安裝有底板，增加受力面積。通過支撐油缸的調(diào)節(jié)，使鉆具提升機構(gòu)離開地面，可將上管軌道25、排管架橫梁24組成的排管架整體旋合至與機架靠攏，方便裝車運輸。
[0050]全液壓車鉆自動換桿機工作過程如下:
[0051]1、工作準備:檢查油路連接后，確保各油管連接到位。開啟電源。調(diào)整SMD-2全液壓車鉆自動換桿機支腿高度，并保證頂驅(qū)式動力頭鉆機的動力頭部分與換管系統(tǒng)的夾緊裝置所夾持的鉆桿同軸，然后固定支腿油缸。調(diào)整支管油缸高度，使擺管架與管槽保持水平。操作換向閥使油路聯(lián)通換管油路。
[0052]2、上管(鉆機處于鉆具鉆進狀態(tài)):鉆具提升機構(gòu)通過油缸驅(qū)動鏈條，帶動上管托盤向上運動，將鉆具放在擺管架上，通過鉆具自重和擺管架兩端的高低差，鉆具滾動到靠近管槽的一端，擺管架鉆具撥叉放管一管槽擺正動作一伸縮油缸送進一液壓卡盤加緊一變幅油缸伸出一副臂油缸(對中)一鉆機動力頭動作(上扣)。
[0053]3、下管(鉆機處于鉆具提升狀態(tài)):動力頭將鉆機提升至管槽中，液壓卡盤夾緊一動力頭松扣一液壓卡盤松開一副臂油缸收縮一伸縮油缸收縮一變幅油缸下降一管槽擺動—擺管架鉆具撥叉放管，通過鉆具自重和擺管架的兩端高低差，鉆具滾動到安裝上管機構(gòu)的一端，油缸向下運動將鉆具放置在地面擺管架。
【權(quán)利要求】
1.一種全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:包括機架(10)、機架(10)上安裝有一端與機架鉸接連接的大臂(12)，大臂另一端固定有夾緊機構(gòu)，大臂通過變幅油缸(11)與機架連接，大臂(12)上通過滑輪機構(gòu)(6)安裝有與夾緊機構(gòu)保持水平的管槽(5)，管槽(5)通過送進油缸(7)與大臂(12)鉸接連接，管槽(5)—側(cè)安裝有驅(qū)動其沿周向翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)油缸(18);機架旁邊設(shè)置有與機架連接的上管機構(gòu)，上管機構(gòu)包括豎直設(shè)置的上管軌道(25)，與上管軌道(25)連接水平設(shè)置的排管架橫梁(24)，支撐上管機構(gòu)的排管架立柱(16);上管托板(26)通過上管滾輪(27)安裝于上管軌道(25)上且通過上管油缸(28)驅(qū)動沿上管軌道上下移動，上管軌道兩側(cè)設(shè)置有上止點鋼板(29)，上管托板上連接有下止點鋼板(30)，當上管托板(26)上升到與排管架橫梁(24)同一水平面時，下止點鋼板(30)碰到上止點鋼板(29 )上管托板停止向上移動，上管托板(26 )在上管油缸(28 )驅(qū)動下向排管架橫梁(24) —側(cè)翻轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:所述上管油缸(28)帶動鏈條運動，通過鏈條拉動上管托板(26)上下移動。
3.如權(quán)利要求1所述的全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:所述排管架橫梁(24)上安裝有由撥管油缸(23)驅(qū)動的撥管機構(gòu)(22)，撥管機構(gòu)通過翻轉(zhuǎn)將鉆具從排管架橫梁(24)上推到管槽(5)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:所述大臂(12)內(nèi)安裝有能夠伸縮的副臂，通過伸縮油缸(15)驅(qū)動副臂伸縮調(diào)節(jié)大臂長度。
5.如權(quán)利要求1-3任一項所述的全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:機架液壓管路和其他部分液壓管路采用卡套式錐面密封管接頭連接。
6.如權(quán)利要求1-3任一項所述的全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:所述機架通過支腿油缸(9)支撐。
7.如權(quán)利要求1-3任一項所述的全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:所述上管機構(gòu)通過排管架轉(zhuǎn)軸(21)與機架(10 )連接。
8.如權(quán)利要求1-3任一項所述的全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:液壓油箱(14)、油泵(13)安裝在機架上，液壓油箱裝有自動溫度控制系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1-3任一項所述的全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:所述管槽(5)和上管托板(26)為V型。
10.如權(quán)利要求1-3任一項所述的全液壓車鉆自動換桿機，其特征在于:所述上管機構(gòu)安裝有支撐油缸(31)。
【文檔編號】E21B19/18GK203499599SQ201320555288
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】徐群英, 劉小康, 胡彥軍, 張曉宏, 何剛, 趙彥濤 申請人:陜西省煤田地質(zhì)局一九四隊