專利名稱：旋挖鉆機(jī)及其旋挖鉆桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種旋挖鉆機(jī)及其旋挖鉆桿。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上各國旋挖鉆機(jī)所用鉆桿都是采用矩形(帶環(huán)弧面或不帶圓弧面)鍵條，將一底邊雙面倒角。將倒角的鍵條焊接到鋼管外表面，并在管子內(nèi)側(cè)距離端部一米內(nèi)，焊接相應(yīng)的內(nèi)鍵條或內(nèi)鍵圓弧板，具體結(jié)構(gòu)如圖I和圖2所示。其中，旋挖鉆桿包括第一級(jí)管I、第二級(jí)管2、第三級(jí)管3和芯桿4 ;鉆桿的內(nèi)鍵都位于下管處，與管子端頭平齊，長度為I米左右，標(biāo)記5、6和7分別指代第一級(jí)管I的內(nèi)鍵、第二級(jí)管2的內(nèi)鍵和第三級(jí)管3的內(nèi)鍵；標(biāo)記8、9、10和11分別指代第一級(jí)管I的外鍵、第二級(jí)管2的外鍵、第三級(jí)管3的外鍵 和芯桿的外鍵；以機(jī)鎖桿為例，鉆桿還包括加壓臺(tái)12或外鍵補(bǔ)板。這樣旋挖鉆桿結(jié)構(gòu)無論是傳遞扭矩還是傳遞下壓力，都是先傳遞給鋼管，再通過鋼管傳遞給鍵條或加壓臺(tái)等過程。傳遞流程為動(dòng)力頭一外鍵條(或外鍵補(bǔ)板)一鋼管一內(nèi)鍵條一鋼管一外鍵條……，依次循環(huán)傳遞。機(jī)鎖桿的具體傳遞下壓力和扭矩的過程如下I、動(dòng)力頭將力傳遞給第一級(jí)管I的外鍵補(bǔ)板12，同時(shí)將扭矩傳遞給第一級(jí)管I的外鍵8 ;2、第一級(jí)管I的外鍵補(bǔ)板12和外鍵8將下壓力和扭矩傳給第一級(jí)管1，第一級(jí)管I又將下壓力和扭矩傳遞給第一級(jí)管I的內(nèi)鍵5 ;3、第一級(jí)管I的內(nèi)鍵5將力下壓傳遞給第二級(jí)管2的外鍵補(bǔ)板，將扭矩傳遞給第二級(jí)管2的外鍵9 (只有一米左右的接觸長度)；4、第二級(jí)管2的外鍵補(bǔ)板和第二級(jí)管2的外鍵將下壓力和扭矩傳遞給第二級(jí)管2，第二級(jí)管2又將下壓力和扭矩傳遞給第二級(jí)管2的內(nèi)鍵6 ;5.第二級(jí)管2的內(nèi)鍵6將下壓力傳遞給第三級(jí)管3的外鍵補(bǔ)板，將扭矩傳遞給第三級(jí)管3的外鍵10 (只有一米左右的接觸長度)；6、第三級(jí)管3的外鍵補(bǔ)板和第三級(jí)管3的外鍵將下壓力和扭矩傳遞給第三級(jí)管3，第三級(jí)管3又將下壓力和扭矩傳遞給第三級(jí)管3的內(nèi)鍵7 ;7、第三級(jí)管3的內(nèi)鍵7將下壓力傳遞給芯桿4外鍵補(bǔ)板，將扭矩傳遞給芯桿4的外鍵11 (只有一米左右的接觸長度)；8、芯桿4的外鍵補(bǔ)板和外鍵將下壓力和扭矩傳遞給芯桿4，芯桿4通過方頭將下壓力和扭矩傳遞給鉆具，實(shí)現(xiàn)鉆孔的功能。摩阻桿的具體傳遞下壓力和扭矩的過程如下I、動(dòng)力頭將扭矩傳遞給第一級(jí)管I的外鍵；2、第一級(jí)管I的外鍵將扭矩傳遞給第一級(jí)管I，第一級(jí)管I又將扭矩傳遞給第一級(jí)管I的內(nèi)鍵；3、第一級(jí)管I的內(nèi)鍵將扭矩傳遞給第二級(jí)管2的外鍵；4、第二級(jí)管2的外鍵將扭矩傳遞給第二級(jí)管2，第二級(jí)管2又將扭矩傳遞給第二級(jí)管2的內(nèi)鍵；5、第二級(jí)管2的內(nèi)鍵將扭矩傳遞給第三級(jí)管3的外鍵；6、第三級(jí)管3的外鍵將扭矩傳遞給第三級(jí)管3，第三級(jí)管3又將扭矩傳遞給第三級(jí)管3的內(nèi)鍵；7、第三級(jí)管3的內(nèi)鍵將扭矩傳遞給芯桿4的外鍵；8、芯桿4的外鍵將扭矩傳遞給芯桿4，芯桿4再將扭矩傳遞給鉆具，實(shí)現(xiàn)鉆孔的功倉泛。現(xiàn)有的這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面I、這種結(jié)構(gòu)鉆桿是將一定尺寸和形狀的鍵條焊接在管子的外表面或內(nèi)表面，不可 避免的是采用T型焊接，而T型焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中和焊縫重疊，焊縫處受力狀況復(fù)雜，力學(xué)性能較差，在工作過程中經(jīng)常引起焊縫開裂和熱影響區(qū)開裂；2、傳力和扭矩的效率低，旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭傳遞的下壓力和扭矩都要經(jīng)過鋼管和T型焊縫傳遞到鉆具，由于鋼管和T型焊縫的彈性變形較大使得有效下壓力和扭矩降低；3、傳遞扭矩過程中，只有I米左右某級(jí)管的內(nèi)鍵接觸到下一級(jí)管的外鍵，且只有鋼管端部傳遞壓力，傳遞壓力和扭矩不均勻，容易造成管的扭曲和彎曲變形，導(dǎo)致管體開了或焊縫開裂，這種結(jié)構(gòu)鉆桿的傳遞扭矩能力受到很大的限制；4、扭矩和壓力都要經(jīng)過T型焊縫傳遞，而T型焊縫本身傳遞力的能力低，焊縫抗沖擊能力差，很容易造成焊縫開裂；綜上，由于現(xiàn)有的旋挖鉆桿結(jié)構(gòu)具有短距離傳遞扭矩，T型焊縫傳遞力和扭矩，應(yīng)力集中和焊縫及脆性區(qū)重合等缺點(diǎn)，使得目前的鉆桿結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)管體縱向/橫向開裂，T型焊縫開裂等；這種鉆桿傳扭和傳壓的能力都受到很大的限制，即增加了制造成本和技術(shù)難度，又使得該結(jié)構(gòu)鉆桿在大壓力和大扭矩條件下很難有發(fā)展空間。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種旋挖鉆機(jī)及其旋挖鉆桿，本發(fā)明的旋挖鉆桿采用一體式的內(nèi)外鍵條，避免采用T形焊縫焊接，能夠有效解決上述問題。一方面，本發(fā)明提供了一種旋挖鉆桿，整體為圓筒狀，包括組合鍵和連接壁，其中，所述組合鍵包括連接部和從所述連接部沿徑向凸出的受力部，所述連接部和所述受力部一體成型；所述連接部與所述連接壁周向?qū)訃伤鲂阢@桿；所述受力部用于與相鄰的旋挖鉆桿的受力部或鍵條配合，傳遞作用力。進(jìn)一步地，所述組合鍵的受力部包括內(nèi)受力部和/或外受力部，其中，所述內(nèi)受力部從所述連接部向所述旋挖鉆桿的內(nèi)部延伸，所述旋挖鉆桿的所述內(nèi)受力部與下一級(jí)的旋挖鉆桿的外受力部或外鍵條配合；所述外受力部從所述連接部向所述旋挖鉆桿的外部延伸，所述旋挖鉆桿的外受力部與上一級(jí)的旋挖鉆桿的內(nèi)受力部或內(nèi)鍵條配合。進(jìn)一步地，所述內(nèi)受力部和所述外受力部的截面形狀為類梯形；所述類梯形與所述連接部連接的底邊的長度大于所述類梯形遠(yuǎn)離所述連接部的底邊的長度。
進(jìn)一步地，所述連接部和所述連接壁均為弧形，且二者的曲率相同。進(jìn)一步地，所述類梯形的遠(yuǎn)離所述連接部的底邊為弧形，該弧形的曲率與所述連接部的曲率相同。進(jìn)一步地，所述受力部與所述旋挖鉆桿的長度相等；或者；所述外受力部與所述旋挖鉆桿的長度相等；所述內(nèi)受力部的長度小于所述旋挖鉆桿的長度，并且所述組合鍵包括多段內(nèi)受力部或一段內(nèi)受力部，所述多段內(nèi)受力部在所述旋挖鉆桿軸向方向均勻間隔設(shè)置，所述一段內(nèi)受力部設(shè)置在所述旋挖鉆桿的端部。進(jìn)一步地，旋挖鉆桿包括三個(gè)組合鍵，所述組合鍵的受力部包括內(nèi)受力部和外受力部，并且三個(gè)所述組合鍵周向均勻設(shè)置。進(jìn)一步地,旋挖鉆桿包括九個(gè)組合鍵,其中，三個(gè)所述組合鍵的受力部包括內(nèi)受力部，并且包括內(nèi)受力部的三個(gè)所述組合鍵周向均勻設(shè)置；另外六個(gè)所述組合鍵的受力部包括外受力部，并且包括外受力部的六個(gè)所述組合鍵周向均勻設(shè)置。另一方面，本發(fā)明還提供一種旋挖鉆機(jī)，設(shè)置有如上所述的旋挖鉆桿。本發(fā)明的旋挖鉆桿采用整體式的組合鍵，用組合鍵和連接壁對(duì)接焊接成鉆桿，組合鍵的受力部作為鍵條與相鄰的旋挖鉆桿的受力部或鍵條配合，傳遞作用力，進(jìn)而帶動(dòng)下一級(jí)旋挖鉆桿旋轉(zhuǎn)。首先，本發(fā)明避免使用現(xiàn)有的采用T型焊接將鍵條焊接至鉆桿壁上的方式，將旋挖鉆桿的應(yīng)力集中位置與焊縫分離，改善焊縫和熱影響區(qū)的受力，提高旋挖鉆桿·的使用壽命；其次，本發(fā)明的旋挖鉆桿的作用力傳遞可以由組合鍵直接傳遞給組合鍵，提升傳遞效率的同時(shí)，不會(huì)使旋挖鉆桿產(chǎn)生較大的彈性變形，從另一方面提高旋挖鉆桿的使用壽命。該發(fā)明鉆桿在傳遞扭矩過程中，可以動(dòng)態(tài)對(duì)芯，實(shí)現(xiàn)圓周均勻分布鍵條受力均勻，從而提聞鉆桿使用壽命。本發(fā)明的旋挖鉆機(jī)設(shè)置有上述旋挖鉆桿，因此也具有上述的有益效果，茲不贅述。


構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的旋挖鉆桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I所示的旋挖鉆桿的C向剖視示意圖；圖3為本發(fā)明的一種旋挖鉆桿實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3所示的旋挖鉆桿的A向剖視示意圖；圖5為圖4所示的旋挖鉆桿的局部放大示意圖；圖6為本發(fā)明的一種旋挖鉆桿實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6所示的旋挖鉆桿的B向剖視示意圖；圖8為圖7所示的旋挖鉆桿的局部放大示意圖。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明的基本思想在于現(xiàn)有的旋挖鉆桿的鍵條和鉆桿筒壁之間采用T型焊接，由于這種焊接方式在旋挖鉆桿傳力過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鍵條斷裂、焊縫開裂、管子斷裂等問題，本發(fā)明特提出一種新型的旋挖鉆桿，包括組合鍵，其鍵條與鉆桿壁的一部分為整體成型，然后與其他部分鉆桿壁周向連接，避免現(xiàn)有的鍵條與鉆桿壁之間的T型焊接，是旋挖鉆桿的受力性能得到提升。下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖3至圖8所示為本發(fā)明提供的旋挖鉆桿實(shí)施例，旋挖鉆桿整體為圓筒狀，包括組合鍵100和連接壁200，其中，組合鍵100包括連接部110和從連接部沿徑向凸出的受力部120，連接部110和受力部120 —體成型；連接部110與連接壁200周向?qū)訃尚阢@桿300 ;受力部用于與相鄰的旋挖鉆桿300的受力部120或鍵條配合，傳遞作用力。本發(fā)明的旋挖鉆桿實(shí)施例采用組合鍵100和連接壁200對(duì)接形成旋挖鉆桿的主體 結(jié)構(gòu)，組合鍵100的連接部110與連接壁200連接，組合鍵100的受力部120作為鍵條與相鄰的旋挖鉆桿300的受力部120或鍵條配合，傳遞作用力；多個(gè)直徑大小不同的旋挖鉆桿300依次套設(shè)組合成旋挖鉆機(jī)使用的旋挖鉆桿組，旋挖鉆機(jī)的動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)第一旋挖鉆桿300 (最外層旋挖鉆桿)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而依次帶動(dòng)下一級(jí)旋挖鉆桿旋轉(zhuǎn)，直至最后一級(jí)旋挖鉆桿300 (最內(nèi)層旋挖鉆桿，亦稱為芯桿)帶動(dòng)鉆具進(jìn)行鉆孔工作。本發(fā)明的旋挖鉆桿采用整體式的組合鍵，用組合鍵和連接壁對(duì)接焊接成鉆桿，首先，本發(fā)明避免使用現(xiàn)有的采用T型焊接將鍵條焊接至鉆桿壁上的方式，將旋挖鉆桿的應(yīng)力集中位置與焊縫分離，改善焊縫和熱影響區(qū)的受力，提高旋挖鉆桿的使用壽命；其次，本發(fā)明的旋挖鉆桿的作用力傳遞可以由組合鍵直接傳遞給組合鍵，提升傳遞效率的同時(shí)，不會(huì)使旋挖鉆桿產(chǎn)生較大的彈性變形，從另一方面提聞旋挖鉆桿的使用壽命。本發(fā)明上述實(shí)施例中的組合鍵的受力部120優(yōu)選包括內(nèi)受力部121和/或外受力部122，如圖5和圖8所示，其中，內(nèi)受力部121從連接部110向旋挖鉆桿300的內(nèi)部延伸，旋挖鉆桿300的內(nèi)受力部121與下一級(jí)的旋挖鉆桿300的外受力部122或外鍵條配合；夕卜受力部122從連接部110向旋挖鉆桿300的外部延伸，旋挖鉆桿300的外受力部122與上一級(jí)的旋挖鉆桿300的內(nèi)受力部121或內(nèi)鍵條配合。本發(fā)明的內(nèi)受力部121和外受力部122相當(dāng)于現(xiàn)有的旋挖鉆桿的內(nèi)鍵條和外鍵條，用于相互配合傳遞力矩。本發(fā)明還提供一種優(yōu)選的旋挖鉆桿實(shí)施例，如圖4和圖5所示，旋挖鉆桿300包括三個(gè)組合鍵100，組合鍵100的受力部120包括內(nèi)受力部121和外受力部122，并且三個(gè)組合鍵100優(yōu)選周向均勻設(shè)置。該實(shí)施例中的內(nèi)受力部121和外受力部122的截面形狀優(yōu)選為類梯形；類梯形與連接部110連接的底邊的長度大于該類梯形遠(yuǎn)離連接部110的底邊的長度。本發(fā)明的旋挖鉆桿300的內(nèi)受力部121和外受力部122采用類梯形的截面形狀有利于受力部之間的力矩傳遞。具體地，如圖4所示，由于類梯形的與連接部110連接的底邊的長度大于該類梯形遠(yuǎn)離連接部110的底邊的長度，即類梯形的腰在遠(yuǎn)離連接部110的方向聚集。連接部110相互接觸配合，傳遞作用力過程中，受力部120的接觸面(即類梯形的腰形成面)能有效地將受力部120之間的作用力分解為指向旋挖鉆桿300中心的分力和沿旋挖鉆桿300的周向方向的分力，實(shí)現(xiàn)旋挖鉆桿的自動(dòng)動(dòng)態(tài)對(duì)芯功能。
該實(shí)施例中的連接部110和連接壁200均為弧形，且二者的曲率相同，以便能夠?qū)雍笮纬赏暾膱A筒狀鉆桿，并且便于相鄰鉆桿之間的配合。進(jìn)一步地，該實(shí)施例中的內(nèi)、外受力部的截面形狀所呈現(xiàn)的類梯形，其遠(yuǎn)離連接部110的底邊為弧形，該弧形的曲率與連接部110的曲率相同，便于旋挖鉆桿旋轉(zhuǎn)工作過程中，內(nèi)、外受力部作為鍵條與相鄰的鉆桿壁之間的配合，并改善內(nèi)、外受力部的受力狀況。根據(jù)旋挖鉆桿工作方式的不同，旋挖鉆桿可以分為摩阻桿和機(jī)鎖桿。本旋挖鉆桿實(shí)施例優(yōu)選應(yīng)用于摩阻桿，則旋挖鉆桿300的受力部120與旋挖鉆桿300的長度相等。此處應(yīng)當(dāng)理解的是，內(nèi)受力部121和外受力部122都與所述旋挖鉆桿300的長度相等，以使受力部120之間的摩擦接觸面積更大，傳遞力矩的效果更好。本旋挖鉆桿實(shí)施例也可以應(yīng)用于機(jī)鎖桿，機(jī)鎖桿需要在旋挖鉆桿的軸向上不同位置設(shè)置加壓臺(tái)或外鍵補(bǔ)板，然后借助于上一級(jí)旋挖鉆桿的內(nèi)鍵條傳遞下壓力。因此，本實(shí)施例中可以在將組合鍵100的外受力部122配置為與旋挖鉆桿300的長度相等；內(nèi)受力部121 的長度小于所述旋挖鉆桿的長度，并且所述組合鍵100包括多段，多段內(nèi)受力部121在旋挖鉆桿300的軸向方向均勻間隔設(shè)置。在其他實(shí)施例中，組合鍵100也可以僅包括一段內(nèi)受力部121，該一段內(nèi)受力部優(yōu)選設(shè)置在旋挖鉆桿的端部。根據(jù)上述描述，旋挖鉆機(jī)的芯桿(最內(nèi)層旋挖鉆桿)同樣可以采用上述的旋挖鉆桿300的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，但需要說明的是，本發(fā)明并不限制芯桿或者旋挖鉆桿組的每一級(jí)旋挖鉆桿都采用上述的旋挖鉆桿300的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。例如，圖3至圖5所示的芯桿(最內(nèi)層旋挖鉆桿)沒有采用本發(fā)明的旋挖鉆桿300的結(jié)構(gòu)，而是在現(xiàn)有的旋挖鉆桿的外壁上焊接一定長度的弧形板作為外鍵條，該外鍵條的截面形狀也優(yōu)選為如上述的類梯形，即外鍵條與外圍的內(nèi)受力部的接觸面為斜面。加工制造時(shí)，本實(shí)施例的組合鍵100可以采用軋鋼成型，連接壁200可以由板材或帶材折彎或滾壓制成，然后將組合鍵100和連接壁200對(duì)接焊接成旋挖鉆桿300。如果需要制造機(jī)鎖桿，則在組合鍵100成型后，將內(nèi)受力部121進(jìn)行切割，使內(nèi)受力部121形成上述的間隔配置形式，然后將組合鍵100與連接壁200對(duì)接焊接成旋挖鉆桿300。該實(shí)施例中的組合鍵整合了旋挖鉆桿的內(nèi)鍵條和外鍵條，其他實(shí)施例中的組合鍵也可以僅整合內(nèi)鍵條或外鍵條，然后將整合了內(nèi)鍵條的組合鍵和整合了外鍵條的組合鍵以及連接壁對(duì)接，圍成完整的旋挖鉆桿。本發(fā)明還提供了另外一種旋挖鉆桿實(shí)施例，該旋挖鉆桿300包括九個(gè)組合鍵100，其中，三個(gè)組合鍵100的受力部120包括內(nèi)受力部121，并且包括內(nèi)受力部121的三個(gè)組合鍵100周向均勻設(shè)置；另外六個(gè)組合鍵的受力部包括外受力部122，并且該包括外受力部122的六個(gè)組合鍵100周向均勻設(shè)置。其中，受力部120的結(jié)構(gòu)特征如上述實(shí)施例相同，例如內(nèi)受力部121和外受力部122的截面形狀為類梯形；所述類梯形與連接部110連接的底邊的長度大于所述類梯形遠(yuǎn)離連接部110的底邊的長度，以使類梯形的腰在遠(yuǎn)離連接部110的方向上逐漸匯聚，達(dá)到良好的傳遞力矩的效果。該實(shí)施例中的連接部110和連接壁200也優(yōu)選均為弧形，且二者的曲率相同；進(jìn)一步地，類梯形的遠(yuǎn)離連接部110的底邊為弧形，該弧形的曲率與連接部110的曲率相同，完善旋挖鉆桿旋轉(zhuǎn)工作過程中，受力部之間以及受力部與相鄰的鉆桿壁之間的配合。
內(nèi)受力部121和外受力部122的長度可以配置為與旋挖鉆桿300的長度相等，以實(shí)現(xiàn)全鍵條傳遞力矩，可以適用于摩阻桿。然而，由于該實(shí)施例中的內(nèi)受力部121與外受力部122獨(dú)立配置，因此，內(nèi)受力部121更方便單獨(dú)加工成包括間隔設(shè)置的多段，并均勻配置在旋挖鉆桿300的軸向上，而外受力部122保持與旋挖鉆桿300等長，因此，該實(shí)施例優(yōu)選采用此種加工制造方式進(jìn)行加工，并優(yōu)選應(yīng)用于機(jī)鎖桿。在其他實(shí)施例中，如圖6至圖8所示，也可以只包括六個(gè)組合鍵100，其全部配置為只包括外受力部122，而旋挖鉆桿的內(nèi)壁上，優(yōu)選在連接壁200的內(nèi)側(cè)焊接lnT2m長的弧形鋼板，作為旋挖鉆桿內(nèi)鍵條，弧形鋼板的與外受力部122接觸的端面配置為斜面，以便與外受力部122的表面配合。需要說明的是，上述兩種實(shí)施例可以組合使用；對(duì)于旋挖鉆桿的第一級(jí)鉆桿，即最外層鉆桿可以采用組合鍵的受力部只包括內(nèi)受力部的形式；旋挖鉆桿的芯桿，即最內(nèi)層鉆 桿可以采用組合鍵的受力部只包括外受力部的形式。旋挖鉆機(jī)的旋挖鉆桿組包括的上述旋挖鉆桿均優(yōu)選采用組合鍵的形式，其在工作時(shí)的傳遞力矩和壓力的過程是相同的。即旋挖鉆機(jī)的動(dòng)力頭將扭矩和下壓力(對(duì)于機(jī)鎖桿而言)通過動(dòng)力頭內(nèi)鍵傳遞至第一級(jí)旋挖鉆桿300 (最外層旋挖鉆桿)的組合鍵100，第一級(jí)旋挖鉆桿300的組合鍵100將扭矩和下壓力傳遞給第二級(jí)旋挖鉆桿300的組合鍵100，依次類推，直至扭矩和下壓力傳遞至最內(nèi)層旋挖鉆桿300 (芯桿)的組合鍵100 (其僅包括外受力部)，然后再傳遞至旋挖鉆機(jī)的方頭，再傳遞至鉆具，鉆具在扭矩和下壓力的作用下進(jìn)行鉆孔工作。因此，本發(fā)明的旋挖鉆機(jī)的扭矩和下壓力的傳遞過程是動(dòng)力頭-組合鍵一方頭一鉆具，相比現(xiàn)有的旋挖鉆機(jī)的傳遞過程(參見現(xiàn)有技術(shù)中的描述，此處不再贅述)，本發(fā)明的傳遞過程會(huì)使扭矩和下壓力的傳遞更直接、更有效。綜上，與現(xiàn)有的旋挖鉆桿相比，本發(fā)明的旋挖鉆桿具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明的旋挖鉆桿的結(jié)構(gòu)更合理本發(fā)明的旋挖鉆桿是一種組合焊接式鉆桿，是將組合鍵和連接壁對(duì)接焊接成圓筒狀鉆桿，因此，避免了 T形焊接。將應(yīng)力集中和焊縫分離，使得焊縫和熱影響區(qū)的受力狀態(tài)更加合理，提高鉆桿使用壽命；2、本發(fā)明的鍵條結(jié)構(gòu)更合理與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的組合鍵的受力部即為旋挖鉆桿的鍵條結(jié)構(gòu)，其的橫截面為類梯形結(jié)構(gòu)，類梯形鍵條的上下表面(類梯形的底邊對(duì)應(yīng)的面)為圓弧或直邊，腰為斜邊。在傳遞扭矩過程中，腰有效的將力分解為指向鉆桿圓心的分力和周向分力，實(shí)現(xiàn)鉆桿的自動(dòng)動(dòng)態(tài)對(duì)芯功能，實(shí)現(xiàn)鍵條的均勻受力傳遞扭矩；3、本發(fā)明的旋挖鉆桿的傳遞扭矩和下壓力的效率更高扭矩和下壓力的傳遞是由組合鍵直接傳遞給組合鍵，不會(huì)引起旋挖鉆桿整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的彈性變形；而組合鍵可以參照現(xiàn)有鍵條，采用高強(qiáng)度耐磨材料，這樣可以有效的將力和扭矩傳遞至芯桿和鉆具，使得傳遞效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的旋挖鉆桿結(jié)構(gòu)；4、本發(fā)明的旋挖鉆桿，尤其是應(yīng)用為機(jī)鎖桿時(shí)，內(nèi)受力部可以實(shí)現(xiàn)“全鍵條”傳遞扭矩，同一軸線上分布的多段內(nèi)受力部可以同時(shí)傳遞扭矩，保證了所有組合鍵均勻傳遞扭矩，減少旋挖鉆桿整體結(jié)構(gòu)變形，降低組合鍵受到的沖擊和周向力；5、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了扭矩和下壓力由組合鍵傳遞給組合鍵，這種直接傳遞的方式，既提高了傳遞效率，還避免組合鍵和連接壁之間的焊縫受到?jīng)_擊和載荷而破壞。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種旋挖鉆機(jī)，其設(shè)置有如上所述的旋挖鉆桿。本發(fā)明的旋挖鉆機(jī)也相應(yīng)地具有上述優(yōu)點(diǎn)，茲不贅述。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種旋挖鉆桿，整體為圓筒狀，其特征在于，包括組合鍵(100)和連接壁(200)，其中， 所述組合鍵(100)包括連接部(110)和從所述連接部(110)沿徑向凸出的受力部(120)，所述連接部(110)和所述受力部(120) 一體成型； 所述連接部(110)與所述連接壁(200)周向?qū)訃伤鲂阢@桿(300)； 所述受力部(120)用于與相鄰的旋挖鉆桿(300)的受力部(120)或鍵條配合，傳遞作用力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋挖鉆桿，其特征在于，所述組合鍵(100)的受力部(120)包括內(nèi)受力部(121)和/或外受力部(122)，其中， 所述內(nèi)受力部(121)從所述連接部(110 )向所述旋挖鉆桿(300 )的內(nèi)部延伸，所述旋挖鉆桿(300)的所述內(nèi)受力部(121)與下一級(jí)的旋挖鉆桿(300)的外受力部(122)或外鍵條配合； 所述外受力部(122)從所述連接部(110)向所述旋挖鉆桿(300)的外部延伸，所述旋挖鉆桿(300)的外受力部(122)與上一級(jí)的旋挖鉆桿(300)的內(nèi)受力部(121)或內(nèi)鍵條配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋挖鉆桿，其特征在于，所述內(nèi)受力部(121)和所述外受力部(122)的截面形狀為類梯形； 所述類梯形與所述連接部(110)連接的底邊的長度大于所述類梯形遠(yuǎn)離所述連接部(110)的底邊的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的旋挖鉆桿，其特征在于，所述連接部(110)和所述連接壁(200 )均為弧形，且二者的曲率相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋挖鉆桿，其特征在于，所述類梯形的遠(yuǎn)離所述連接部(110)的底邊為弧形，該弧形的曲率與所述連接部(110)的曲率相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋挖鉆桿，其特征在于，所述受力部(120)與所述旋挖鉆桿(300)的長度相等；或者； 所述外受力部(122)與所述旋挖鉆桿(300)的長度相等；所述內(nèi)受力部(121)的長度小于所述旋挖鉆桿(300 )的長度，并且所述組合鍵(100 )包括多段內(nèi)受力部(121)或一段內(nèi)受力部(121)，所述多段內(nèi)受力部(121)在所述旋挖鉆桿(300)軸向方向均勻間隔設(shè)置，所述一段內(nèi)受力部(121)設(shè)置在所述旋挖鉆桿(300 )的端部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋挖鉆桿，其特征在于，旋挖鉆桿(300)包括三個(gè)組合鍵(100)，所述組合鍵(100)的受力部(120)包括內(nèi)受力部(121)和外受力部(122)，并且三個(gè)所述組合鍵(100)周向均勻設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋挖鉆桿，其特征在于，旋挖鉆桿(300)包括九個(gè)組合鍵(100)，其中， 三個(gè)所述組合鍵(100)的受力部(120)包括內(nèi)受力部(121)，并且包括內(nèi)受力部(121)的三個(gè)所述組合鍵(100)周向均勻設(shè)置； 另外六個(gè)所述組合鍵(100)的受力部(120)包括外受力部(122)，并且包括外受力部(122)的六個(gè)所述組合鍵(100)周向均勻設(shè)置。
9.一種旋挖鉆機(jī)，其特征在于，設(shè)置有如權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的旋挖鉆桿(300)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋挖鉆機(jī)及其旋挖鉆桿，其中，該旋挖鉆桿整體為圓筒狀，包括組合鍵和連接壁，其中，組合鍵包括連接部和從連接部沿徑向凸出的受力部，連接部和受力部一體成型；連接部與連接壁周向?qū)訃尚阢@桿；受力部用于與相鄰的旋挖鉆桿的受力部或鍵條配合，傳遞作用力。本發(fā)明一方面避免使用現(xiàn)有的采用T型焊接將鍵條焊接至鉆桿壁上的方式，將旋挖鉆桿的應(yīng)力集中位置與焊縫分離，改善焊縫和熱影響區(qū)的受力，提高旋挖鉆桿的使用壽命；另一方面，本發(fā)明的旋挖鉆桿的作用力傳遞可以由組合鍵直接傳遞給組合鍵，提升傳遞效率的同時(shí)，不會(huì)使旋挖鉆桿產(chǎn)生較大的彈性變形，從另一方面提高旋挖鉆桿的使用壽命。
文檔編號(hào)E21B3/02GK102900375SQ20121036742
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者于興哲 申請(qǐng)人:三一重工股份有限公司