本发明专利技术属于工程钻机技术领域，公开了一种工程钻机机液复合动力传递装置及其控制方法，包括发动机、机械传动流和液压传动流；发动机输出轴上安装有小带轮和通过联轴器连接于双联泵，用于实现发动机一拖二启动，实现发动机输出功率的最大化；机械传动流包含了皮带传动机构、三爪卡盘、变速齿轮箱、第一换向齿轮箱、第二换向齿轮箱、桅杆齿轮箱和动力头齿轮箱的传动机构；液压传动流用于利用双联泵输出液压能给钻机的执行机构供液。本发明专利技术机械传动过程不涉及能量形式转变，液压传动具有功率比密度大，传动平稳，无极调速性能好的优点，实现工程钻机的效率最大化，弥补液压系统效率低的问题，进一步节约能源和动力，降低施工的成本。降低施工的成本。降低施工的成本。
【技术实现步骤摘要】
一种工程钻机机液复合动力传递装置及其控制方法
[0001]本专利技术属于工程钻机
，尤其涉及一种工程钻机机液复合动力传递装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]目前，高海拔山区输电铁塔的钢管桩基础大部分采用人工开挖的施工方法，在高原地区低压、低氧、低温的作业环境下，施工人员作业时间和作业效率很低，导致成孔效率极其低下，同时人工开挖沉孔基础较深，施工人员在基坑开挖过程中安全隐患较大。
[0003]据施工调研反馈，在高原施工，基坑开挖人员需与提土转运人员交替进行或在坑上间歇性休息，实际施工效率将下降30％～50％，且川藏铁路施工供电工程线路施工环境多为高海拔、温差梯度大的山区、岩层土质结构多变的地理特征，更是加大了施工难度，降低了施工效率。
[0004]现阶段，市场上施工直径为300mm的工程钻机，普遍存在体积大，重量大的特点，并不适合高原复杂山区的作业条件。针对川藏铁路供电工程的海拔高、高差大，大型机械无法进场的工程特点，应需研发小型、轻便、智能、专业的钻凿成孔装备。根据施工需求研发/研究一种针对于高海拔山区的微型钢管桩基础的工程钻机，降低施工安全风险和劳动强度，并提高施工效率。
[0005]一种微型钢管桩基础的工程钻机的动力系统是其正常施工的基础，现阶段，工程钻机的动力系统大多采用全液压式，全液压式系统存在液压系统复杂，操作繁琐，同时液压系统易发热，能量损失大，液压系统效率低下等特点。根据发动机高原实验，发动机在高原地区的能源降耗在20％～30％(海拔在4000m左右)，单动力全液压工程钻机动力系统无法满足工程钻机正常工作。所述的一种微型钢管桩基础的工程钻机采用机液复合传动的动力系统。发动机出来的能量在传动过程不再涉及能量形式的转变，因此能量转换的效率最高；液压传动具有功率密度大，传动平稳，无极调速性能好的优点。机液复合传动系统将机械传动和液压传动有机组合，优势互补，在保证了机械传动较高的稳态效率的基础上，实现了传动过程中的无极调速，提高了工程钻机的效率。
[0006]现有专利技术专利：钻机的液压系统，专利授权公告号：CN113653693A中的钻机的液压系统采用了两个液压泵站，会造成工程钻机设计体积变大，还会增加泵站的成本，然后全液压式工程钻机的操作操作繁琐，同时液压系统易发热，能量损失大，液压系统效率低下等弊端，不适合应用在高原型的工程钻机上，并且高原地区还会存在明显的能源降耗。发动机的能源降耗，使得全液压型钻机在高原地区需要附加额外的动力源。一种工程钻机的机液复合传动动力系统采用机械传动和液压传动复合传动方式，采用这种工作方式的原因可以结合机械传动过程不涉及能量形式的转变，因此效率最高；液压传动具有功率密度大，传动平稳，无极调速性能好的优点，其中机液复合传动系统可将机械传动和液压传动有机组合，优势互补，利用一台发动机带动机械传动流和液压传动流，且工程钻机各执行机构的动作互质性也满足工程钻机采用机液复合传动的形式。
[0007]现有专利技术专利：液压动力头工程钻机，专利授权公告号：CN103195359B中的液压动力头工程钻机采用了液压马达给动力头上的钻具提供扭矩和转速，虽然加工件少和操作简单，但是液压马达的输出扭矩和转速会受到液压冲击造成液压马达输出扭矩和转速的波动。一种工程钻机的机液复合传动动力系统通过发动机输出动力经过机械传动的效率高，对输出的扭矩进行放大，使钻孔深度和岩石硬度采用不同档位，选择合适的扭矩和转速。
[0008]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0009](1)现有的钻机动力系统会造成工程钻机设计体积变大，还会增加泵站的成本，全液压式工程钻机的操作操作繁琐，同时液压系统易发热，能量损失大，效率低下。
[0010](2)采用液压马达给动力头上的钻具提供扭矩和转速的液压动力头工程钻机，液压马达的输出扭矩和转速会受到液压冲击造成液压马达输出扭矩和转速的波动。
技术实现思路
[0011]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种工程钻机机液复合动力传递装置及其控制方法。
[0012]本专利技术是这样实现的，一种工程钻机机液复合动力传递装置包括：
[0013]发动机，用于为机械传动流和液压传动流提供动力，发动机输出轴上安装有小带轮，发动机输出轴外端通过联轴器连接于双联泵，用于实现发动机一拖二启动；
[0014]机械传动流，用于利用皮带传动将动力传递至动力头，为动力头提供扭矩和转速；
[0015]液压传动流，用于利用双联泵输出液压能给钻机的执行机构供液，实现钻机的各个动作。
[0016]进一步，所述机械传动流中的皮带传动是利用小带轮传递至大带轮，包括依次连接的皮带传动机构、三爪卡盘、变速齿轮箱、第一换向齿轮箱、第二换向齿轮箱、桅杆齿轮箱和动力头齿轮箱。
[0017]进一步，机械传动流中的变速齿轮箱是由5根传动轴和17个齿轮构成，用于实现三个档位的换挡操作，且变速齿轮箱上带有卷扬机，实现钻机换杆或拆卸作业。
[0018]进一步，机械传动流中的变速齿轮箱的结构包括用于动力输入的第一轴，经过齿轮Z1和齿轮Z4啮合将动力传递至第二轴，在经过第二轴上的齿轮Z5或齿轮Z6和齿轮Z2或齿轮Z3啮合，将动力传递至第三轴，第三轴和第一轴在同一条直线上，第三轴通过轴承固定于第一轴上。
[0019]进一步，第三轴上的操作换挡第二手柄正转有两个档位，即齿轮Z7或齿轮Z8分别与齿轮Z9和齿轮Z10啮合；一个反转档位，即齿轮Z8与齿轮Z12啮合，将动力传递至第八轴上，然后第八轴的齿轮Z11与齿轮Z9啮合，将动力传递至第四轴上；第三轴上的齿轮Z7或齿轮Z8分别与齿轮Z9和齿轮Z10啮合，将动力传递至第四轴；
[0020]第四轴的操作换挡第二手柄有两个档位，分别是齿轮Z13与齿轮Z14啮合和齿轮Z14与齿轮Z16啮合时，当第四轴上的齿轮Z13与齿轮Z14啮合时，将动力传递至第五轴，第五轴上的齿轮Z14与齿轮Z16啮合，将动力传递至第七轴上的卷扬机，用于工程钻机的钻杆安装和拆卸；当第四轴上的齿轮Z13与齿轮Z15啮合时，将动力传递至第五轴，然后第五轴上的齿轮Z15和齿轮Z17啮合，将动力传递至第六轴，进而将动力传递至传动装置上的第一换向齿轮箱上。
[0021]进一步，机械传动流中的第一换向齿轮箱和第二换向齿轮箱分别利用两个伞齿轮改变动力传递的空间方向，使钻机满足动力转向和提高输出扭矩或转速的要求。
[0022]进一步，机械传动流中的桅杆齿轮箱和动力头齿轮箱，动力经过第一换向齿轮箱变向传递后，传递至桅杆齿轮箱，再传递至六方形管上，经过六方形管传递至动力头齿轮箱上，带动钻具工作。
[0023]进一步，液压传动流中包含双联泵、2个液压行走马达，4个支腿油缸、动力头锁紧油缸、动力头开合液压马达、动力头推进油缸、起塔油缸和卸扣油缸；其中双联泵主要是将发动机输出的机械能传化为液压能，给各液压执行机构供液。
[0024]本专利技术的另一目的在于提供一种工程钻机机液复合动力传递装置的控制方法，包括：
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种工程钻机机液复合动力传递装置，其特征在于，包括：发动机，用于为机械传动流和液压传动流提供动力，发动机输出轴上安装有小带轮，发动机输出轴外端通过联轴器连接于双联泵，用于实现发动机一拖二启动；机械传动流，用于利用皮带传动将动力传递至动力头，为动力头提供扭矩和转速；液压传动流，用于利用双联泵输出液压能给钻机的执行机构供液，实现钻机的各个动作。2.如权利要求1所述的工程钻机机液复合动力传递装置，其特征在于，所述机械传动流中的皮带传动是利用小带轮传递至大带轮，包括依次连接的皮带传动机构、三爪卡盘、变速齿轮箱、第一换向齿轮箱、第二换向齿轮箱、桅杆齿轮箱和动力头齿轮箱。3.如权利要求2所述的工程钻机机液复合动力传递装置，其特征在于，机械传动流中的变速齿轮箱是由5根传动轴和17个齿轮构成，用于实现三个档位的换挡操作，且变速齿轮箱上带有卷扬机，实现钻机换杆或拆卸作业。4.如权利要求3所述的工程钻机机液复合动力传递装置，其特征在于，机械传动流中的变速齿轮箱的结构包括用于动力输入的第一轴，经过齿轮Z1和齿轮Z4啮合将动力传递至第二轴，在经过第二轴上的齿轮Z5或齿轮Z6和齿轮Z2或齿轮Z3啮合，将动力传递至第三轴，第三轴和第一轴在同一条直线上，第三轴通过轴承固定于第一轴上。5.如权利要求4所述的工程钻机机液复合动力传递装置，其特征在于，第三轴上的操作换挡第二手柄正转有两个档位，即齿轮Z7或齿轮Z8分别与齿轮Z9和齿轮Z10啮合；一个反转档位，即齿轮Z8与齿轮Z12啮合，将动力传递至第八轴上，然后第八轴的齿轮Z11与齿轮Z9啮合，将动力传递至第四轴上；第三轴上的齿轮Z7或齿轮Z8分别与齿轮Z9和齿轮Z10啮合，将动力传递至第四轴；第四轴的操作换挡第二手柄有两个档位，分别是齿轮Z13与齿轮Z14啮合和齿轮Z14与齿轮Z16啮合时，当第四轴上的齿轮Z13与齿轮Z14啮合时，将动力传递至第五轴，第五轴上的齿轮Z14与齿轮Z16啮合，将动力传递至第七轴上的卷扬机，用于工程钻机的钻杆安装和拆卸；当第四轴上的齿轮Z13与齿轮Z15啮合时，将动力传递至第五轴，然后第五轴上的齿轮Z15和齿轮Z17啮合，将动力传递至第六轴，将动力传递至传动装置上的第一换向齿轮箱上。6.如权利要求2所述的工程钻机机液复合动力传递装置，其特征在于，机械传动流中的第一换向齿轮箱和第二换向齿轮箱分别利用两个伞齿轮改变动力传递的空间方向，使钻机满足动力转向和提高输出扭矩或转速的要求。7.如权利要求2所述的工程钻机机液复合动力传递装置，其特征在于，机械传动流中的桅杆齿轮箱和动力头齿轮箱，动力经过第一换向齿轮箱变向传递后，传递至桅杆齿轮箱，再传递至六方形管上，经过六方形管传递至动力头齿轮箱...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠，王罡，易建山，龚东昌，张明勋，洛桑达娃，周丹，郭艳军，赵庆斌，陈顺，安宁，吕勇，熊中刚，赵宏旺，尹俊强，罗刚，刘华峰，包涛，次仁尼玛，李源周，陈忠，蔡锦云，李慧娴，
申请(专利权)人：国网西藏电力有限公司四川电力设计咨询有限责任公司常熟市安得电力机具制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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