旋挖钻机钻杆用芯节杆和旋挖钻机的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械制造技术领域，特别是涉及一种旋挖钻机钻杆用芯节杆和包含该芯节杆的旋挖钻机。


背景技术：

2.随着我国经济的发展，建筑、桥梁、公路以及铁路等建设越来越多，而在建设中往往某些特定的环境条件下需要进行桩孔施工，因此，旋挖钻机在桩孔施工中应用越来越广泛。
3.旋挖钻机主要通过动力头驱动钻杆进行桩孔施工。旋挖钻机使用的钻杆为多层伸缩式钻杆，市场上常见的钻杆故障主要有芯节杆外键a横向焊缝位置开裂、芯节杆管体b环焊缝开裂、芯节杆底部断裂等。造成以上故障的主要原因传统芯节杆的弹簧座c筒体d与芯节杆外键a直接相连，导致弹簧座c与芯节杆外键a重合的部分缺少芯节杆外键a的支撑，未能使弹簧座c筒体d和芯节杆形成整体受力结构，芯节杆底部在压扭载荷下的疲劳抵抗能力较差，并且芯节杆传递扭矩时，芯节杆管体b环焊缝单独受力，存在芯节杆底部断裂的风险；弹簧座c筒体d与芯节杆外键a通过横向焊缝相连，形成了焊接薄弱区域，焊接薄弱区域在钻杆作业过程中，存在开裂的风险。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种旋挖钻机钻杆用芯节杆，能够提高芯节杆底部的抗弯截面模量，在压扭载荷下具有更高的安全系数，降低了芯节杆底部断裂的风险；避免在扭矩传递过程中管体环焊缝单独受力的情况，提高管体环焊缝的安全系数；减少芯节杆上的焊接薄弱区域，进而降低钻杆芯节杆底部焊缝开裂的风险。
5.一种旋挖钻机钻杆用芯节杆，包括空心柱状的弹簧座，以及通过所述弹簧座连接的管体和钻具连接头，所述管体和所述钻具连接头分别套设在所述弹簧座的两端内相对连接，所述弹簧座的内侧包括多个沿所述弹簧座的的轴向延伸周向分布的凹槽，所述管体包括多个延伸至所述管体靠近所述钻具连接头一端的芯节杆外键，与所述弹簧座重合的所述管体的所述芯节杆外键嵌在所述凹槽内。
6.在一实施例中，所述弹簧座还包括多个狭长状的塞焊孔，所述塞焊孔的长度方向与所述弹簧座的轴向平行，所述塞焊孔与所述凹槽间隔分布，所述弹簧座通过所述塞焊孔与所述管体焊接。
7.在一实施例中，所述弹簧座靠近所述管体的一端包括连接区，所述连接区的厚度自所述连接区靠近所述管体的一端向所述连接区靠近钻具连接头的一端逐渐增大。
8.在一实施例中，所述弹簧座的所述连接区包括用于引入所述管体的所述芯节杆外键的限位缺口，所述限位缺口形成于所述凹槽的一端，所述管体的所述芯节杆外键通过所述弹簧座的所述限位缺口嵌入所述凹槽内与所述钻具连接头连接。
9.在一实施例中，所述弹簧座的所述限位缺口的长度大于或等于所述管体的所述芯
节杆外键的宽度，所述限位缺口的长度等于所述弹簧座的所述凹槽的宽度。
10.在一实施例中，所述弹簧座靠近所述钻具连接头的一端包括圆环状托盘，所述钻具连接头从所述弹簧座的所述托盘伸入所述弹簧座内直至所述钻具连接头抵紧所述弹簧座的所述托盘。
11.在一实施例中，所述管体的所述芯杆节外键穿过所述弹簧座与所述钻具连接头焊接形成纵向焊缝。
12.在一实施例中，所述管体还包括沿所述管体轴向延伸的柱形芯节杆主体，所述芯节杆外键分布于所述芯节杆主体周向上的外侧，所述芯节杆主体与所述钻具连接头焊接形成环焊缝。
13.在一实施例中，在所述管体轴向上，所述芯节杆外键的长度大于所述芯节杆主体的长度。
14.本实用新型还提供一种旋挖钻机，包括如上所述的旋挖钻机钻杆用芯节杆和为所述芯节杆提供动力的驱动装置。
15.本实用新型提供的旋挖钻机钻杆用芯节杆，将管体的芯节杆外键通过开设在弹簧座内侧的多个凹槽延伸至芯节杆靠近钻具连接头的端部，提高了旋挖钻机钻杆底部的抗弯截面模量，从而提高了旋挖钻机钻杆的抗弯性能，并且芯节杆外键穿过弹簧座，芯节杆外键与弹簧座在轴向上重合，使得芯节杆形成整体受力结构，提高了芯节杆端部在压扭载荷下的安全系数，解决了芯节杆端部易断裂的问题；弹簧座开设的轴向塞焊孔既可以用于将弹簧座焊接在管体上，由于该塞焊孔位于钻具连接头和管体连接环焊缝的正上方，还可以避免在扭矩传递过程中，管体环焊缝单独受力的情况，提高了管体环焊缝的安全系数；本实用新型取消了弹簧座主体与芯节杆外键之间的横向焊缝，减少了芯节杆上的焊接薄弱区域，进而降低了钻杆芯节杆底部焊缝开裂的风险。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为现有技术的芯节杆正视示意图。
18.图2为现有技术的芯节杆剖视示意图。
19.图3为现有技术的弹簧座立体示意图。
20.图4为本实用新型第一实施例的芯节杆剖视示意图。
21.图5为图4中芯节杆的正视示意图。
22.图6为图4中弹簧座的立体视意图。
具体实施方式
23.下面将结合附图，对本实用新型的特定实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的描述，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新
型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
25.术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了区别属性类似的元件，而不是指示或暗示相对的重要性或者特定的顺序。
27.术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体，意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
28.第一实施例
29.本实用新型的一实施方式提供一种旋挖钻机钻杆用芯节杆，包括空心柱状的弹簧座10，以及通过弹簧座10连接的管体20和钻具连接头30，管体20和钻具连接头30分别套设在弹簧座10的两端内相对连接，弹簧座10的内侧包括多个沿弹簧座10轴向延伸周向分布的凹槽11，管体20包括多个延伸至管体20靠近钻具连接头30一端的芯节杆外键21，与弹簧座10重合的管体20的芯节杆外键21嵌在凹槽11内。
30.具体地，凹槽11的形状为狭长状，凹槽11在长度方向上贯穿整个弹簧座10的轴向长度，芯节杆外键21从弹簧座10的顶部沿着凹槽11延伸至弹簧座10的底部，使得弹簧座10能够与芯节杆外键21形成均匀受力的整体，避免芯节杆局部易断裂的问题，而且芯节杆上弹簧座10对应的范围内具有多个连接区域，导致该范围的抗弯性能较弱，本实施例中的芯节杆通过使芯节杆外键21延伸至充满芯节杆上弹簧座10对应的范围，可以加强芯节杆的抗弯性能。
31.在本实施例中，弹簧座10还包括多个狭长状的塞焊孔12，塞焊孔12的长度方向与弹簧座10的轴向平行，塞焊孔12沿弹簧座10径向贯穿，塞焊孔12与凹槽11间隔分布，弹簧座10通过塞焊孔12与管体20焊接。
32.具体地，塞焊孔12的长度方向沿着芯节杆的轴向，能够更好地分散芯节杆的应力，起到保护芯节杆结构的作用，另外，本实施例取消了如现有技术中设置的用于连接弹簧座10和芯节杆外键21的横向焊缝，通过塞焊缝12将弹簧座10和管体20焊接，能够减少芯节杆上焊接薄弱区域，进而降低了芯节杆上弹簧座10对应区域焊缝开裂的风险。该塞焊孔12位于钻具连接头30和管体20连接环焊缝的外侧，塞焊缝12在焊接弹簧座10的同时，可进一步加固钻具连接头30与管体20之间的环焊缝，从而提高芯节杆强度。
33.在本实施例中，弹簧座10靠近管体20的一端包括连接区13以及用于连接连接区13和托盘14的筒体15，连接区13的厚度自连接区13靠近管体20的一端向连接区13靠近筒体15的一端逐渐增大，凹槽11和塞焊缝12均位于筒体15上，连接区13和托盘14分别连接于筒体15的两端，其中，弹簧座10通过连接区13连接管体20，弹簧座10通过托盘14连接钻具连接头30。
34.具体地，连接区13作为管体20和弹簧座13的衔接入口，在受力传导方面起到至关重要的作用，连接区13靠近管体20的一端厚度最薄，连接区13靠近筒体15一端的厚度最厚，并且连接区13的厚度自靠近管体30的一端至靠近筒体15的一端逐渐均匀地增大。由于连接区13的衔接作用，使得力在弹簧座10和管体20之间传导时更均匀。
35.在本实施例中，弹簧座10的连接区13包括用于引入管体20的芯节杆外键21的限位缺口131，限位缺口131形成于凹槽11的一端，管体20的芯节杆外键21通过弹簧座10的限位缺口131嵌入凹槽11内与钻具连接头30连接。
36.进一步地，弹簧座10的限位缺口131的长度大于或等于管体20的芯节杆外键21的宽度，限位缺口131的长度等于弹簧座10的凹槽11的宽度。
37.具体地，由于芯节杆外键21相对于芯节杆主体22凸起，为了使得连接区13能够向内收拢，起到连接区13均匀包裹管体20的效果，在连接区13上芯节杆外键30对应的位置设置限位缺口13，限位缺口131位于弹簧座10的连接区13靠近管体20的一端，作为芯节杆外键21伸入弹簧座10的凹槽11内的入口，弹簧座10将管体20从限位缺口131将管体20的芯节杆外键21限定在限位缺口131及凹槽11范围内，限位缺口131的长度优选为等于管体20的芯节杆外键21的宽度，但为了便于安装，限位缺口131的长度可以略大于管体20的芯节杆外键21的宽度，但两者的尺寸差不宜过大，避免芯节杆旋钻过程中管体20与弹簧座10之间有过多摆动空隙而造成结构连接不稳的风险。
38.在本实施例中，弹簧座10靠近钻具连接头30的一端包括圆环状托盘14，钻具连接头30从弹簧座10的托盘14伸入弹簧座10内直至钻具连接头30抵紧弹簧座10的托盘14。
39.具体地，钻具连接头30通过托盘14与弹簧座10连接后将驱动力传输至芯节杆，托盘14增加了弹簧座10与钻具连接头30的接触面，有利于弹簧座10与钻具连接头30焊接得更加紧密，进一步确保芯节杆的整体结构强度。
40.在本实施例中，管体20的芯节杆外键21穿过弹簧座10与钻具连接头30焊接形成纵向焊缝，纵向焊缝平行于芯节杆的轴向，即平行于芯节杆上力的传导方向，更有利于延长焊缝处的使用寿命。
41.在本实施例中，管体20还包括沿管体20轴向延伸的柱形芯节杆主体22，芯节杆外键21分布于芯节杆主体22周向上的外侧，芯节杆主体22与钻具连接头30焊接形成环焊缝。
42.具体地，芯节杆主体22与钻具连接头30焊接形成的环焊缝位于弹簧座10的筒体15内，弹簧座10的塞焊缝12正对环焊缝，避免了在扭矩传递过程中，环焊缝单独受力的情况，提高了环焊缝的安全系数。
43.进一步地，在管体20轴向上，芯节杆外键21的长度大于芯节杆主体22的长度。
44.具体地，管体20靠近弹簧座10一端的端部由芯节杆外键21形成，管体20的芯节杆主体22仅延伸至弹簧座10的塞焊缝12的长度范围内，使得管体20和钻具连接头20的连接处能在塞焊缝12的保护范围内，又能使管体20与弹簧座10形成整体受力的结构。
45.第二实施例
46.本实用新型的另一个实施方式提供一种旋挖钻机，包括如第一实施例所述的旋挖钻机钻杆用芯节杆和为芯节杆提供动力的驱动装置。
47.本实用新型提供的旋挖钻机钻杆用芯节杆，将管体20的芯节杆外键21通过开设在弹簧座10内侧的多个凹槽11延伸至芯节杆靠近钻具连接头30的端部，提高了旋挖钻机钻杆
底部的抗弯截面模量，从而提高了旋挖钻机钻杆的抗弯性能，并且芯节杆外键21穿过弹簧座，芯节杆外键21与弹簧座10在轴向上重合，使得芯节杆形成整体受力结构，提高了芯节杆端部在压扭载荷下的安全系数，解决了芯节杆端部易断裂的问题；弹簧座10开设的轴向塞焊孔12既可以用于将弹簧座10焊接在管体20上，由于该塞焊孔12位于钻具连接头30和管体20连接环焊缝的正上方，还可以避免在扭矩传递过程中，管体20环焊缝单独受力的情况，提高了管体20环焊缝的安全系数；本实用新型取消了弹簧座10与芯节杆外键21之间的横向焊缝，减少了芯节杆上的焊接薄弱区域，进而降低了钻杆芯节杆底部焊缝开裂的风险。
48.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所附的权利要求为准。