鉆桿和旋挖鉆的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鉆桿和旋挖鉆機。上述鉆桿包括若干節(jié)桿，至少一節(jié)所述節(jié)桿包括：管體，以及沿所述管體的軸向分段焊接于所述管體外周壁的若干外鍵組；其中，每個外鍵組包括若干外鍵塊，所述若干外鍵塊沿所述管體的圓周方向均勻布置；每個外鍵組中的外鍵塊個數(shù)相同；每一外鍵塊沿所述管體軸向的兩個側面，以及沿所述管體圓周方向的兩個側面均設置有倒角。上述鉆桿通過在節(jié)桿上分段設置外鍵，提高了外鍵塊及管體的力學性能，同時在外鍵塊四個端面設置倒角改善了外鍵塊的受力，因此，本實用新型提供的鉆桿具有外鍵焊縫及管體不易開裂的優(yōu)點，有利于延長鉆桿的使用壽命。
【專利說明】鉆桿和旋挖鉆機

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及工程機械領域，特別涉及一種鉆桿和旋挖鉆機。

【背景技術】
[0002] 旋挖鉆機是一種取土成孔灌注樁施工機械，其動作原理主要是靠動力頭的驅動鉆 桿，實現(xiàn)回轉斗旋轉切削巖土，然后提升至孔外卸土，經(jīng)周期性循環(huán)作業(yè)，直至成孔。旋挖鉆 機具有動力傳動平穩(wěn)以及效率高等優(yōu)點，在灌注樁、連續(xù)墻、基礎加固等多種地基等基礎施 工中得到廣泛應用。
[0003] 鉆桿是旋挖鉆機實現(xiàn)深孔鉆進的重要機構之一。鉆桿設置于旋挖鉆機的動力頭和 鉆頭之間，用于傳遞扭矩、軸向壓力等載荷。鉆桿通常包括同軸嵌套設置的多個節(jié)桿，以及 位于最中間的芯桿。各節(jié)桿一般包括管體，以及焊接在管體外周壁和內周壁上的外鍵條和 內鍵條。工作時，動力頭將扭矩和壓力通過相鄰節(jié)臂的外鍵條和內鍵條的配合實現(xiàn)由外層 節(jié)桿到芯桿的動能傳遞。
[0004] 現(xiàn)有的外鍵條10結構請參見圖1，其沿節(jié)桿的軸向焊接于管體的外周壁上，數(shù)量 通常為三個。目前，為了保證外鍵條10與管體的貼合度，外鍵條10的寬度通常較小，因而 現(xiàn)有的鉆桿的外鍵條的抗沖擊性有待提高，加之外鍵條與管體的焊縫為應力集中區(qū)域，因 此外鍵條易發(fā)生焊縫開裂等情況。同時管體焊接外鍵條后對其力學性能影響也較大，焊接 部位形成脆化區(qū)，導致管體的焊接也易發(fā)生開裂等問題。綜上，外鍵條以及管體的損壞一方 面限制了鉆桿的傳扭和傳壓能力，另一方面也使得鉆桿使用壽命較低。 實用新型內容
[0005] 有鑒于此，本實用新型提出一種外鍵條和管體不易開裂的鉆桿和旋挖鉆機。
[0006] 為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的：
[0007] -方面，本實用新型提供了一種鉆桿，包括若干節(jié)桿，至少一節(jié)所述節(jié)桿包括：管 體，以及沿所述管體的軸向分段焊接于所述管體外周壁的若干外鍵組；其中，每個外鍵組包 括若干外鍵塊，所述若干外鍵塊沿所述管體的圓周方向均勻布置；每個外鍵組中的外鍵塊 個數(shù)相同；每一外鍵塊沿所述管體軸向的兩個側面，以及沿所述管體圓周方向的兩個側面 均設置有倒角。
[0008] 進一步地，所述外鍵塊沿所述管體徑向的兩個面均為圓弧面，且所述圓弧面與所 述管體的外周壁曲率配合。
[0009] 進一步地，每個外鍵組中外鍵塊的個數(shù)為三個，每個外鍵塊的內圓弧面的長度為 所述管體周長的1/4?1/8,所述內圓弧面為與所述管體的外周壁相接觸的圓弧面。
[0010] 進一步地，位于同一外鍵組中的若干外鍵塊沿所述管體的圓周方向平齊設置。
[0011] 進一步地，若干外鍵組中的外鍵塊相對應的沿所述管體的軸向共線設置。
[0012] 進一步地，軸向相鄰的兩個外鍵組中的外鍵塊對應的在圓周方向上相差預設角 度。
[0013] 進一步地，軸向隔組設置的兩外鍵組中的外鍵塊對應的沿軸向共線設置。
[0014] 進一步地，相鄰兩個外鍵組的軸向間距小于位于所述節(jié)桿外層的節(jié)桿的內鍵條長 度。
[0015] 進一步地，所述節(jié)桿還包括設置于所述管體內周壁的內鍵條，所述內鍵條的沿所 述管體的圓周方向的兩個側面均設置有倒角，且所述內鍵條的倒角與位于所述節(jié)桿內層的 節(jié)桿外鍵倒角相適配。
[0016] 另一方面，本實用新型還提供一種旋挖鉆機，設置有上述任意一項所述的鉆桿。
[0017] 本實用新型提供一種鉆桿，該鉆桿結構中至少一節(jié)節(jié)桿的外鍵采用分段設置的形 式。相對于現(xiàn)有的整體鍵條結構，在采用同樣的焊接工藝的前提下，本實用新型提供的節(jié)桿 外鍵塊由于長度短而更易與管體相貼合。因此，可以適當將該外鍵塊設計的較寬，同時其仍 可以與管體具有較高的貼合度。由此有利于提高外鍵塊的抗沖擊性能；使外鍵塊與管體之 間的焊縫不易開裂。同時，由于外鍵塊是分段焊接于管體的，沒有在管體表面形成連續(xù)的脆 性區(qū)，由此保證了管體力學性能的完整性，提升了管體的力學性能，降低管體發(fā)生開裂等情 況的概率。另外，將外鍵塊的四個端面均設置倒角，有利于降低外鍵塊的應力集中，平衡各 外鍵塊的受力，進一步降低發(fā)生焊縫開裂的概率。綜上，本實用新型提供的鉆桿，通過在節(jié) 桿上分段設置外鍵塊，提高了外鍵塊及管體的力學性能，同時在外鍵塊四個端面設置倒角 改善了外鍵塊的受力，因此，本實用新型提供的鉆桿具有外鍵焊縫不易開裂，以及管體開裂 率低的優(yōu)點，有利于延長鉆桿的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新 型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在 附圖中：
[0019] 圖1為現(xiàn)有技術中外鍵條的結構示意圖；
[0020] 圖2為本實用新型實施例一提供的鉆桿的結構示意圖；
[0021] 圖3為圖2沿A-A面的剖面示意圖；
[0022] 圖4為本實用新型實施例二提供的鉆桿的結構示意圖。
[0023] 附圖標記說明：
[0024] 10 外鍵條
[0025] 1 節(jié)桿 11管體
[0026] 120 外鍵塊 13內鍵條
[0027] 2 二節(jié)桿 3三節(jié)桿
[0028] 4 芯桿
[0029] 12A?12F 外鍵組
[0030] 12A，?12F，外鍵組

【具體實施方式】
[0031] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可 以相互組合。下面結合附圖，對本實用新型的各優(yōu)選實施例作進一步說明。需要說明的，本 申請所述"軸向"和"圓周方向"均是分別指節(jié)桿的軸向和圓周方向，也就是管體的軸向和 圓周方向。
[0032] 本實用新型實施例一提供一種鉆桿，請參見圖2至圖3,該鉆桿包括若干節(jié)桿，且 至少一節(jié)節(jié)桿1包括：
[0033] 管體11，以及沿管體11的軸向分段焊接于該管體11外周壁的若干外鍵組；其中，
[0034] 每個外鍵組包括若干外鍵塊120,該若干外鍵塊120沿管體11的圓周方向均勻布 置；每個外鍵組中的外鍵塊120個數(shù)相同；
[0035] 每一外鍵塊120沿管體11軸向的兩個側面，以及沿管體11圓周方向的兩個側面 均設置有倒角。
[0036] 本實施例提供的鉆桿可以為摩阻鉆桿，其包括嵌套的多節(jié)節(jié)桿，其中至少一節(jié)節(jié) 桿的外鍵采用分段設置的形式。本實施例中，鉆桿由外至內依次包括一節(jié)桿、二節(jié)桿2、三節(jié) 桿3和芯桿4 ;其中，一節(jié)桿為設置有上述外鍵結構的節(jié)桿1。具體而言，外鍵由若干外鍵塊 120組成，這些外鍵塊120分為若干外鍵組，外鍵組分段的沿軸向焊接于管體11的外周壁 上，每個外鍵組120中的外鍵塊沿圓周方向均勻設置在管體11的外周壁上。以本實施例為 例，請參見圖2,管體11的外周壁上設置有至少六組外鍵組，分別為外鍵組12A、外鍵組12B、 外鍵組12C、外鍵組12D、外鍵組12E和外鍵組12F，每組外鍵組包括三個外鍵塊120。
[0037] 相對于沿節(jié)桿軸向布置的整體鍵條結構，本實施例提供的節(jié)桿外鍵塊長度相對較 短。在采用同樣的焊接工藝的前提下，該外鍵塊120由于長度短而更易與管體11相貼合。 因此，可以適當將該外鍵塊120設計的較寬，同時其仍可以與管體11具有較高的貼合度。由 此有利于提高外鍵塊120的抗沖擊性能，使外鍵塊與管體11之間的焊縫不易開裂。為了進 一步提高外鍵塊120與管體11的貼合度，上述外鍵塊120沿管體11徑向的兩個面均為圓 弧面，且該圓弧面與管體11的外周壁曲率配合。此外，為了提高焊接強度，上述外鍵塊120 還優(yōu)選設置有若干塞焊孔。每個外鍵組中外鍵塊120的個數(shù)可以為三個，每個外鍵塊120的 內圓弧面的長度為管體11周長的1/4?1/8,更優(yōu)選為1/4?1/6,本實施例中為1/6。上 述內圓弧面為與管體11的外周壁相接觸的圓弧面。
[0038] 此外，由于外鍵組是分段焊接于管體11的，沒有在管體11表面形成連續(xù)的因焊接 造成的縱向熱影響區(qū)（脆性區(qū)），從而可以避免現(xiàn)有技術中因外鍵條部T型單邊焊接在節(jié)桿 上產(chǎn)生縱向貫穿節(jié)桿的焊接熱影響區(qū)，管體容易沿著焊接脆性區(qū)縱向或橫向開裂的可能， 提高管體11的力學性能。
[0039] 此外，本實施提供的鉆桿結構中，每個外鍵塊120沿圓周方向的兩個側面，以及軸 向的兩個側面均設置有倒角，以改善傳扭和傳壓過程中外鍵塊120的受力狀態(tài)，一方面可 以減小應力集中；另一方面，一部分作用力的分力指向管體11的圓心軸線，起到自動調整 各節(jié)桿中軸線的作用，有利于平衡同圓周截面上的各個外鍵塊的受力，進一步降低發(fā)生焊 縫開裂的概率。
[0040] 進一步地，位于同一外鍵組中的若干外鍵塊120在沿管體11的圓周方向上可以平 齊設置，以保證該圓周截面上各個外鍵塊120受力較為均衡。此外，若干組外鍵組中的外鍵 塊120也可以相對應的沿管體11的軸向共線設置。以本實施例為例，外鍵組12A?12F中， 每一外鍵組中的三個外鍵塊120分別與其它組的外鍵塊120對應的沿著軸向共線設置。即 管體11上沿軸向設置有三條外鍵組，每個外鍵組包括6個外鍵塊120。
[0041] 本實施例提供的鉆桿結構中，外鍵組的組數(shù)，以及每一外鍵組中外鍵塊的個數(shù)可 以根據(jù)具體工況進行設置；相鄰外鍵組的軸向間距也可以根據(jù)具體工況進行選擇，本申請 所述相鄰外鍵組的軸向間距指的是：一組外鍵組的末端與另一組外檢組的頭端的間距；但 是若軸向間距過大，超過該節(jié)桿的內層節(jié)桿的內鍵條長度，則在傳扭過程中，有發(fā)生由于外 鍵塊與內鍵條對位空缺導致的傳扭空檔的可能性，由此，本實施例優(yōu)選設置節(jié)桿1上相鄰 兩個外鍵組的軸向間距小于位于該節(jié)桿1外層的節(jié)桿的內鍵條長度。以本實施例為例，本 實施例中一節(jié)桿1上設置有上述外鍵結構，則該一節(jié)桿1上相鄰的兩個外鍵組的間距應小 于二節(jié)桿2的內鍵條長度。
[0042] 上述節(jié)桿1的其它結構可以與現(xiàn)有技術相同，例如該節(jié)桿1還包括設置于管體11 內周壁的內鍵條13，該內鍵條13沿管體11的圓周方向的兩側側面均設置有倒角，且內鍵條 13的倒角與位于該節(jié)桿內層的節(jié)桿外鍵倒角相適配。
[0043] 本實用新型實施例二提供另一種鉆桿，請參見圖4,該鉆桿與實施例一的區(qū)別在 于：軸向相鄰的兩組外鍵組中的外鍵塊對應的在圓周方向上相差預設角度。以本實施例為 例，外鍵組12A'中的三個外鍵塊120'與外鍵組12B'中的三個外鍵塊120'不對應的沿著 軸向共線設置，而是交錯設置。此種鉆桿可以為機鎖鉆桿，按照上述方式設置外鍵的作用在 于：相鄰的兩組外鍵組中，對應交錯設置的兩個外鍵塊中一個鍵塊的側端面H1 (沿圓周方 向的端面）與另一個外鍵塊120'的頂端面H2(沿軸向方向的端面）共同形成了軸向加壓的 臺階面，以保證壓力的順暢傳遞。更優(yōu)選的，軸向隔組設置的兩個外鍵組中的外鍵塊120'對 應的沿軸向共線設置。以本實施例為例，外鍵組12A'中的三個外鍵塊120'與外鍵組12C' 中的三個外鍵塊120'對應的沿軸向共線設置；外鍵組12B'中的三個外鍵塊120'與外鍵組 12D'中的三個外鍵塊120'對應的沿軸向共線設置，以此類推。
[0044] 本實施例提供的鉆桿結構，除外鍵塊在管體上的上述布置方式外，其它結構的優(yōu) 選方案可以與實施例一相同，茲不贅述。
[0045] 需要說明的是：
[0046] 上述實施例中均是一節(jié)桿采用分段外鍵的形式，類似的，其它節(jié)桿以及芯桿可以 采用上述結構。
[0047] 鉆桿的其它結構可以與現(xiàn)有技術相同，如沿軸向的兩端分別設置有扁口和方口 等，本實用新型茲不贅述。
[0048] 本實施例提供的鉆桿可以為摩阻鉆桿或機鎖鉆桿，當然也可以為組合式鉆桿。
[0049]由上述內容可知，本實用新型提供的鉆桿結構中，至少一節(jié)節(jié)桿的外鍵采用分段 設置的形式。相對于現(xiàn)有的整體鍵條結構，本實用新型提供的節(jié)桿外鍵塊長度相對較短。在 采用同樣的焊接工藝的前提下，該外鍵塊由于長度短而更易與管體相貼合。因此，可以適當 將該外鍵塊設計的較寬，同時其仍可以與管體具有較高的貼合度。由此有利于提高外鍵塊 的抗沖擊性能；使外鍵塊與管體之間的焊縫不易開裂。同時，由于外鍵塊是分段焊接于管體 的，沒有在管體表面形成連續(xù)的脆性區(qū)，由此保證了管體力學性能的完整性，提升了管體的 力學性能，降低管體發(fā)生開裂等情況的概率。另外，還將外鍵塊的四個端面均設置倒角，以 降低外鍵塊的應力集中，平衡各外鍵塊的受力，進一步降低發(fā)生焊縫開裂的概率。綜上，本 實用新型提供的鉆桿，通過在節(jié)桿上分段設置外鍵，提高了外鍵塊及管體的力學性能，同時 在外鍵塊四個端面設置倒角改善外鍵塊的受力，用以降低發(fā)生焊縫開裂，以及管體開裂的 概率，延長鉆桿的使用壽命。
[0050] 本實用新型實施例還提供了一種旋挖鉆機，該旋挖鉆機設有上述任一種鉆桿，由 于上述任一種鉆桿具有上述技術效果，因此，設有該鉆桿的旋挖鉆機也應具備相應的技術 效果，其具體實施過程與上述實施例類似，茲不贅述。
[0051] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種鉆桿，包括若干節(jié)桿，其特征在于，至少一節(jié)所述節(jié)桿包括： 管體，以及沿所述管體的軸向分段焊接于所述管體外周壁的若干外鍵組；其中， 每個外鍵組包括若干外鍵塊，所述若干外鍵塊沿所述管體的圓周方向均勻布置；每個 外鍵組中的外鍵塊個數(shù)相同； 每一外鍵塊沿所述管體軸向的兩個側面，以及沿所述管體圓周方向的兩個側面均設置 有倒角。
2. 根據(jù)權利要求1所述的鉆桿，其特征在于，所述外鍵塊沿所述管體徑向的兩個面均 為圓弧面，且所述圓弧面與所述管體的外周壁曲率配合。
3. 根據(jù)權利要求2所述的鉆桿，其特征在于，每個外鍵組中外鍵塊的個數(shù)為三個，每個 外鍵塊的內圓弧面的長度為所述管體周長的1/4?1/8,所述內圓弧面為與所述管體的外 周壁相接觸的圓弧面。
4. 根據(jù)權利要求1所述的鉆桿，其特征在于，位于同一外鍵組中的若干外鍵塊沿所述 管體的圓周方向平齊設置。
5. 根據(jù)權利要求1所述的鉆桿，其特征在于，若干外鍵組中的外鍵塊相對應的沿所述 管體的軸向共線設置。
6. 根據(jù)權利要求1所述的鉆桿，其特征在于，軸向相鄰的兩個外鍵組中的外鍵塊對應 的在圓周方向上相差預設角度。
7. 根據(jù)權利要求6所述的鉆桿，其特征在于，軸向隔組設置的兩外鍵組中的外鍵塊對 應的沿軸向共線設置。
8. 根據(jù)權利要求1所述的鉆桿，其特征在于，相鄰兩個外鍵組的軸向間距小于位于所 述節(jié)桿外層的節(jié)桿的內鍵條長度。
9. 根據(jù)權利要求1所述的鉆桿，其特征在于，所述節(jié)桿還包括：設置于所述管體內周壁 的內鍵條，所述內鍵條的沿所述管體的圓周方向的兩個側面均設置有倒角，且所述內鍵條 的倒角與位于所述節(jié)桿內層的節(jié)桿外鍵倒角相適配。
10. -種旋挖鉆機，其特征在于，設置有權利要求1至9任意一項所述的鉆桿。
【文檔編號】E21B17/00GK203879395SQ201420204422
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權日:2014年4月24日
【發(fā)明者】于興哲, 王海博, 張偉 申請人:北京市三一重機有限公司