專利名稱：旋轉觸探車的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于觸探設備，特別是涉及一種旋轉觸探車。
技術背景現有靜力觸探車是根據靜力觸探測試方法為靜力觸探測試裝置 提供貫入壓力及控制的操作平臺，其基本組成包括汽車發動機，汽車 發動機帶動的油泵，汽車底盤及其固定于底盤的承重底板，安裝在承 重底板上的液壓裝置，連接于液壓裝置的用于探桿提升的探桿拆裝卡 套，裝有多路控制閥的液壓裝置控制臺，對應于探桿拆裝卡套的支撐 于承重底板的探桿導向定位圈，地錨及其油馬達和對稱分布于汽車底 盤底面的四套液壓支腿。雖然現有靜力觸探車能夠為觸探探桿提供足夠的貫入壓力，但對 于較硬地層例如密實的砂土層則難于使探頭貫入，主要原因是探桿的 強度不足以在較硬地層的情況下可靠傳遞貫入壓力，使探桿出現彎曲 甚至斷裂，也可能同時發生地錨失效至使觸探車失去水平狀態造成測 試失敗的嚴重后果。為克服現有靜力觸探方法和設備的不足，本申請人成功研制了一 種巖土工程原位旋轉觸探測試方法，該方法的專用設備包括旋轉觸探 測試裝置和使該裝置具有機動性、并且能滿足該裝置對于貫入壓力、 旋轉扭矩和給水壓力要求及控制的旋轉觸探車。 發明內容本實用新型是為了解決靜力觸探車對于較硬地層例如密實的砂 土層難于使探頭貫入的技術問題，而公開一種適用于巖土工程原位旋 轉觸探測試方法的、可以深入較硬地層、使旋轉觸探測試裝置具有機 動性、并能滿足該裝置對于貫入壓力、旋轉扭矩和給水壓力工作條件 和控制的巖土工程原位旋轉觸探車。本實用新型為解決靜力觸探車存在的上述技術問題采取以下技 術方案本旋轉觸探車由靜力觸探車車體、地錨及其油馬達、對稱分 布于汽車底盤底面的四套液壓支腿、汽車發動機、汽車發動機帶動的油泵、固定于汽車底盤的承重底板、安裝在承重底板上的液壓裝置、 連接于液壓裝置的用于探桿提升的探桿拆裝卡套、支撐于承重底板的 探桿導向定位圈、裝有分別控制各液壓支腿升降控制閥、地錨油馬達 的正轉、停止、反轉控制閥、液壓裝置工進、工退控制閥的控制臺所 組成，其特征在于安裝在承重底板上的液壓裝置由兩并列液壓油缸 及其活塞桿構成，活塞桿支撐并固定于承重底板，同步上下運動的兩 并列液壓油缸之間設有與之同步升降并傳遞貫入壓力的主軸箱，主軸 箱設有軸承支撐的、其軸線平行于液壓油缸軸線的主軸，主軸箱支撐 有主軸油馬達及其減速傳動齒輪箱，齒輪箱其輸出軸傳動連接于主 軸，主軸設有貫通軸心的主軸水道，主軸上端設有與主軸水道相銜接 的旋轉水龍頭，旋轉水龍頭的進口連接于車載泥漿泵出口，主軸下端 設有探桿拆裝卡套，該拆裝卡套設有對應探桿端部對稱卡槽的兩方 孔，探桿拆裝卡套的中間是固定于主軸下端的探桿螺紋接頭，探桿螺 紋接頭設有與主軸水道銜接的接頭水道，探桿導向定位圈的上面設有 支撐于承重底板的探桿液壓夾具，汽車發動機驅動有氣泵，承重底板 下面設有對應于探桿導向定位圈的探桿氣動夾具，液壓裝置控制臺還 設有分別對應主軸油馬達、探桿液壓夾具、泥漿泵油馬達、兩并列液 壓油缸液壓油路的減壓閥，還分別設有主軸油馬達和車載泥漿泵油馬 達的正轉、停止、反轉控制閥，兩并列液壓油缸的快速升、快速降和 浮動降控制閥，探桿液壓夾具夾緊松開控制閥和探桿氣動夾具夾緊松 開控制閥。本實用新型還可以采取以下技術措施所述的兩并列液壓油缸的工進、工退、快速升、快速降和浮動降 工作狀態選擇控制閥是組合式方向閥。所述的汽車底盤設有對應于探桿導向定位圈的探桿刮泥圈。 本實用新型的有益效果和優點在于本旋轉觸探車由兩并列液壓 油缸和主軸箱驅動鉆桿做壓入、旋轉和提升等運動，兩并列液壓油缸 提供準確平穩的、可調節給進力和給進速度的貫入壓力，升降同步于 兩并列液壓油缸的主軸箱提供可調節的旋轉扭矩，車栽泥漿泵、旋轉 水龍頭及各部水道提供泥漿并能調節其給水壓力，能夠滿足旋轉觸探 測試裝置的工作條件和控制要求。本旋轉觸探車的探桿液壓夾具和氣動夾具分別安裝在底板的上面和下面，由液壓油和壓縮空氣推動，對 鉆桿進行夾緊或松開，兩者配合使用，便于聯結和拆卸探桿。氣動夾 具具有在聯結或拆卸探桿時防止探桿滑落鉆井事故發生的作用。本旋 轉觸探車為探桿聯結專門設置了油缸浮動降狀態，浮動降操作時油缸 在主軸箱重量及其自重作用下浮動下降，安裝于主軸的探桿將緩慢接 近下面的探桿，便于到位后進行探桿對接。本實用新型具有結構合理、 操作方便、運行可靠、能夠使旋轉觸探探頭深入較硬地層、深度達 80米及其以上的突出優點。

附圖1是實施例整體結構局部剖面示意圖。附圖2是圖1實施例主軸箱及主軸箱與兩并列液壓油缸連接結構 局部剖面示意圖。附圖3是圖2A-A視圖。附圖4是圖2B-B視圖。附圖5是圖1實施例控制臺面板布置示意圖。附圖6是圖1實施例控制臺操作手柄板布置示意圖。附圖7是圖1實施例液壓及氣壓系統原理圖。圖中標號l汽車底盤，2承重底板，3連接板，4兩并列液壓油 缸，5天窗，6主軸油馬達，7旋轉水管接頭，8主軸箱，9控制臺， IO車廂，ll車頭，12車載泥漿泵，13液壓支腿，14地錨，15地錨 油馬達，16主軸，16-1主軸水道，17雙向推力軸承，18軸承，19 探桿螺紋接頭，19-1接頭水道，20探桿拆裝卡套，21探桿液壓夾具，21- l夾具油缸，21-2液壓夾頭，21-3手動調節器，22探桿氣動夾具，22- l夾具汽缸，22-2氣動夾頭，23探桿導向定位圈，24刮泥圈，25 齒輪箱。
具體實施方式
下面結合實施例及其附圖進一步說明本實用新型。 如圖1所示實施例，本實施例的旋轉觸探車采用靜力觸探車車體， 汽車底盤1的后部固定有承重底板2，承重底板2表面設置由兩并列 液壓油缸4及其活塞桿構成的、提供貫入壓力的液壓裝置，液壓裝置 的活塞桿端部固定于承重底板2，安裝于汽車底盤的車廂10設置供液壓油缸4上升空間的天窗5。汽車底盤1前部的底板設置有控制臺9和車載泥漿泵12，汽車底 盤1由軌道支撐可移動地錨油馬達15。汽車底盤底面對稱分布有四 套液壓支腿13和設置于底盤兩端部的地錨14。汽車車頭11中設置 發動機帶動的油泵和氣泵，本實施例的氣泵借用汽車配置的氣泵。如圖2所示，主軸箱8設置有兩端分別固定于兩并列液壓油缸4 缸體的支撐板3，使主軸箱8隨兩并列液壓油缸同步升降并傳遞貫入 壓力。主軸箱8設有由雙向推力軸承17和箱體下端口的軸承18支撐的 主軸16，主軸軸線平行于液壓油缸軸線。主軸16設有貫通軸心的主 軸水道16-1。主軸上端設有與主軸水道相銜接的旋轉水龍頭7，旋轉 水龍頭的進口連接于圖1所示的車載泥漿泵12出口，旋轉水龍頭的 手動閥門用于控制進水流量。主軸箱8上部是設有減速齒輪輪系的齒輪箱25，主軸油馬達6 支撐于齒輪箱，齒輪箱的輸出軸傳動連接于主軸16。主軸16下端固定有探桿拆裝卡套20，該卡套設有對應探桿端部 對稱卡槽的兩方孔，使用該卡套時將搬手插入兩方孔中，使之與探桿 連接，在兩并列液壓油缸升降、主軸油馬達旋轉方向配合下，完成探 桿松開、擰緊和起拔操作。探桿拆裝卡套20的中間是由鍵連接固定于主軸下端凹腔中的探 桿螺紋接頭19。探桿螺紋接頭設有與主軸水道16-1銜接的接頭水道 19-1 ，主軸下端的凹腔與探桿螺紋接頭19之間設有密封圈。探桿導向定位圈23的上面設有支撐于承重底板2的如圖3所示 的探桿液壓夾具21，該夾具的液壓夾頭21-2的一半夾頭由夾具油缸 21-1驅動，另一半夾頭由手動調節器21-3調節。汽車底盤設有對應于探桿導向定位圈23的探桿刮泥圈24。承重底板2下面設有對應于探桿導向定位圈23的如圖4所示的 探桿氣動夾具22，該夾具的氣動夾頭22-2的每側夾頭分別設置夾具 汽缸22-l，兩夾具汽缸同步動作。圖1實施例的控制臺9由機箱、面板和操作手柄板構成，機箱中 設有分別對應主軸油馬達、探桿液壓夾具、泥漿泵油馬達、兩并列液壓油缸的液壓油路的減壓閥。面板和操作手柄板布置分別如圖5、圖6所示。圖5中，面板設有顯示泥漿泵油馬達、兩并列液壓油缸、油泵、 主軸油馬達、探桿液壓夾具液壓壓力和探桿氣壓夾具氣壓壓力的壓力表及其相應的由截止閥構成的開關1至開關6。還設有兩并列液壓油缸、探桿液壓夾具和主軸油馬達的調壓手紐。還設有主軸油馬達、泥 漿泵油馬達和兩并列液壓油缸的調速手紐。還設有支腿調整選擇開關 和探桿氣壓夾具夾緊或松開控制閥的操作手柄。圖6中，操作手柄板從右至左依次設有支腿升一降操作手柄A、 地貓油馬達正轉一停止一反轉操作手柄B，兩并列液壓油缸工進一工 退操作手柄C，兩并列液壓油缸快速升一快速降、浮動降操作手柄D， 泥漿泵油馬達正轉一停止一反轉操作手柄E，主軸油馬達正轉一停止 一反轉操作手柄F，探桿液壓夾具夾緊一松開的操作手柄G和兩并列 液壓油缸工進、工退一快速升、浮動降一快速降操作手柄H。控制臺9各組成的連接關系見圖7。如圖7所示，油泵YB出油口分別連接支腿升一降控制閥即換向 閥F1、地貓油馬達正轉一停止一反轉控制閥即換向閥F2、兩并列液 壓油缸工進一工退控制閥即換向閥F3、兩并列液壓油缸快速上升一 快速下降一浮動下降控制閥即換向閥F4、泥漿泵油馬達正轉一停止 一反轉控制閥即換向閥F5、主軸油馬達正轉一停止一反轉控制閥即 換向閥F6和液壓夾具夾緊一松開控制閥即換向閥F7的壓力油口 。油 泵YB出油口經截止閥接油泵壓力表Wl，還經溢流閥F9接油泵回油 口。本實施例的換向閥F1-F7是三位五通聯體方向閥。換向閥Fl的Al 口接支腿調整選擇開關操控的分配閥F10進油 口，分配閥各出油口分別連接4個支腿油缸ZT1、 ZT2、 ZT3、 ZT 4 的活塞回程口，換向閥Fl的Bl 口分別連接上述4個支腿油缸的活 塞推程口。油路經分配閥F10連通的支腿油缸由換向閥F1可以調整 高低，換向閥F1手柄在中間位置時切斷油路，中間位置為自動復位 位。換向閥F2的A2、 B2 口分別連接地貓油馬達13相應油口，控制 圖1汽車底盤兩端部的地錨14旋進和旋出。地錨的設置可以配合觸探車自重更好地抵消探桿旋進地層產生的反作用力。換向閥F3的B3 口經減壓閥Fll、可調節流閥F12接兩并列液壓 油缸的活塞回程口，同時還連接型號為34SP-B20H-W的三位四通換 向閥F8的B 口，換向閥F3的A3 口接兩并列液壓油缸活塞的推程口 ， 同時還連接換向閥F8的A 口。可調節流閥F12由圖3面板的兩并列 液壓油缸調速手紐操控。節流閥F12后端經截止閥接兩并列液壓油缸 液壓壓力表W2。換向閥F4的A4 口接換向閥F8的壓力油口 P，換向閥F4的B4 口接換向闊F8的回油口 O。當換向閥F8在圖6浮動降、快速升的中間位置時，其壓力油口 P與A、 B油口相通。此時，當換向閥F4在圖6浮動降的位置時， 油缸在其自重及主軸箱重量作用下為浮動降狀態。浮動降狀態時，安 裝于主軸的探桿將緩慢接近下面的探桿，便于到位后進行探桿對接。當換向閥F4在圖6快速升的位置時，其B4 口關閉，兩并列液壓 油缸為快速升狀態。當換向闊F8在圖6快速降的位置時，其油口 A、 P相通、油口 B、 O相通。此時，當換向閥F4在圖6快速降的位置時，兩并列液壓油缸為快速降狀態。換向閥F8在圖6工進、工退的位置、換向閥F4在圖6的中間位 置時，此時當換向閥F3在圖6工進的位置時，兩并列液壓油缸下行， 當換向閥F3在圖6工退的位置時，兩并列液壓油缸上行。換向闊F5的B5 口經減壓閥F13、可調節流閥F14接車載泥漿泵 12油馬達相應油口，換向閥F5的A5 口接泥漿泵油馬達另一相應油 口，油路中經截止閥接面板泥漿泵油馬達液壓壓力表W3。可調節流 閥F14由圖3面板的泥漿泵油馬達調速手紐操控。換向閥F6的B6 口經減壓閥F15、可調節流閥F16接主軸油馬達 6相應油口，換向閥F6的A6 口接主軸油馬達另一相應油口，油路中 經截止閥接面板主軸油馬達液壓壓力表W4。可調節流閥F16由圖3 面板的主軸油馬達調速手紐操控。換向閥F7的B7 口經減壓閥F17接探桿液壓夾具21的活塞推程 口，換向閥F7的A7 口接活塞回程口，油路中經截止閥接面板液壓夾具壓力表W5。圖7中，探桿氣壓夾具22夾緊或松開控制閥是由操作手柄控制 的三位五通換向閥F18，氣泵QB接換向閥F18壓力口。圖7中，減壓閥Fll、 F13、 F15、 F17對應于是圖l控制臺9機 箱中的兩并列液壓油缸、泥漿泵油馬達、主軸油馬達和探桿液壓夾具 的液壓油路的減壓閥。本實施例的兩并列液壓油缸在油泵輸出壓力為16.0MPa時，提升 力為化2kN，貫入力為289kN，提升速度慢速Vbm-0-2.Z7m/min， 快速Vbk=5.50-7.07m/min，貫入速度工進Vtg max =0-3.87m/min， 快速Vtkmax-3.87-4.98m/min。主軸油馬達排量為39ml/r，齒輪箱主 動齒輪的M=5， Z=16;被動齒輪的M=5， Z=38，主軸轉速 n=0-29r/min，主軸扭矩N-0-1600 Nm。泥漿泵油馬達排量為16mL/r， 泵行程為100mm 。油壓夾具夾緊力Nj =90kN 。氣動夾具 夾緊力Nj=3.9kN。下面簡要敘述實施例有關各部分的調整和操作。1、液壓系統調整(1) 全車的液壓系統的調整 汽車發動機帶動齒輪泵工作，向全系統提供16.0 MPa的液壓油，該系統的壓力可以通過調整溢流閥F9改變其高低。(2) 兩并列液壓油缸的液壓調整a、 調壓打開兩并列液壓油缸壓力表W2開關，推動控制閥F3 的手柄，調整減壓閥Fll。工進推力的大小由減壓閥Fll的溢流閥決 定，使貫入壓力達到要求為止。b、 觸探給進調速觸探給進速度的快慢由兩并列液壓油缸油路 中的可調節流閥F12調整。(3) 主軸油馬達的液壓調整a、 主軸油馬達調壓打開主軸馬達壓力表W4開關，推動控制 閥F6手柄，主軸箱主軸旋轉，可調節流閥F16居中，調整減壓閥F15， 使主軸馬達壓力達到要求為止。b、 主軸油馬達調速在主軸箱主軸旋轉時，記錄主軸的轉速， 調整可調節流閥F16使主軸的轉速達到要求。(4) 車載泥漿泵的液壓調整a、 車載泥漿泵的調壓打開泥漿泵壓力表W3開關，推動控制閥F5的手柄，泥漿泵工作，調整泥漿泵減壓閥F13，觀察泥漿泵壓力表的讀數達到要求為止。b、 泥漿泵的調速在泥漿泵工作時，記錄每分鐘曲柄連桿機構的往復次數，調整可調節流閥F14，進行無級調速達到工作要求。(5) 探桿液壓夾具的調整通過轉動手輪將手動調節器驅動的一半夾頭調整到鉆桿的中心位置，再調整減壓閥F17使油缸的夾緊力 滿足工作要求，即進行探桿聯接或拆卸時，油缸的夾緊力不應使探桿 發生轉動。(6) 探桿氣動夾具的調整氣動夾具由氣泵提供足夠氣壓的壓縮空氣帶動， 一般不小于0.8MPa，當加接探桿或拆卸探桿時其夾緊 力和夾緊速度能夠防止鉆桿滑落即可。2、 兩并列液壓油缸觸探油缸的操作。a、 工進(壓入)當探桿工作給進時，將圖6手柄H推進(上位， 下同)，同時推進手柄C時，鉆桿可以工作給進。b、 工退(提升)當鉆桿提升時，將圖6手柄H推進，同時拉出 (下位，下同)手柄C，鉆桿即可慢慢地提起。c、 浮動下降將將圖6手柄H放在中立位置，拉出手柄D，被 連接探桿會慢速接近下面的對接探桿，可避免發生探桿碰撞，這時可 進行探桿的對接操作。d、 快速提升將圖6手柄H在中立位置，同時推進手柄D，探 桿可快速提升。e、 快速下降將圖6手柄H拉出，同時拉出手柄D，探桿可快 速下降。3、 主軸的操作。'在兩并列液壓油缸浮動降操作時，拉動圖6手柄F，軸油馬達通 過齒輪帶動主軸正轉，這樣可實現主軸箱的探桿螺紋接頭和探桿自動 對接。在油缸工進狀態時，拉動圖6手柄F帶動探桿及探頭旋轉以便 鉆頭切削土層。當油缸工退操作時，用探桿液壓夾具夾住探桿，推動 圖6手柄F，主軸油馬達通過齒輪帶動主軸反轉，實現主軸箱的探桿螺紋接頭和探桿自動卸扣。4、 液壓夾具的操作。兩并列液壓油缸停止貫入或提升，主軸停止旋轉，拉動圖6手柄 G時，探桿液壓夾具進夾緊探桿，可以進行需要的探桿續接或起拔探桿操作。推動圖6手柄G，液壓夾具松開。5、 探桿氣動夾具的操作。探桿氣動夾具可以配合探桿液壓夾具同時使用，以增加對探桿的 夾緊力，同時也防止探桿在提升過程中卸桿時，沒夾緊探桿而使滑落 孔中。6、泥漿泵的操作。兩并列液壓油缸工進狀態，主軸旋轉，推動或拉動圖6手柄E， 泥漿泵根據工藝的需要開始工作，從泥漿泵泵出的泥漿通過旋轉水管 接頭、主軸水道、接頭水道、探桿供給鉆頭工作所需的泥漿。當停止旋轉貫入時，將手柄E置于中間位置，泥漿泵停止工作。
權利要求1、旋轉觸探車，由靜力觸探車車體、地錨及其油馬達、對稱分布于汽車底盤底面的四套液壓支腿、汽車發動機、汽車發動機帶動的油泵、固定于汽車底盤的承重底板、安裝在承重底板上的液壓裝置、連接于液壓裝置的用于探桿提升的探桿拆裝卡套、支撐于承重底板的探桿導向定位圈、裝有分別控制各液壓支腿升降控制閥、地錨油馬達的正轉、停止、反轉控制閥、液壓裝置工進、工退控制閥的控制臺所組成，其特征在于安裝在承重底板上的液壓裝置由兩并列液壓油缸及其活塞桿構成，活塞桿支撐并固定于承重底板，同步上下運動的兩并列液壓油缸之間設有與之同步升降并傳遞貫入壓力的主軸箱，主軸箱設有軸承支撐的、其軸線平行于液壓油缸軸線的主軸，主軸箱支撐有主軸油馬達及其減速傳動齒輪箱，齒輪箱其輸出軸傳動連接于主軸，主軸設有貫通軸心的主軸水道，主軸上端設有與主軸水道相銜接的旋轉水龍頭，旋轉水龍頭的進口連接于車載泥漿泵出口，主軸下端設有探桿拆裝卡套，該拆裝卡套設有對應探桿端部對稱卡槽的兩方孔，探桿拆裝卡套的中間是固定于主軸下端的探桿螺紋接頭，探桿螺紋接頭設有與主軸水道銜接的接頭水道，探桿導向定位圈的上面設有支撐于承重底板的探桿液壓夾具，汽車發動機驅動有氣泵，承重底板下面設有對應于探桿導向定位圈的探桿氣動夾具，液壓裝置控制臺還設有分別對應主軸油馬達、探桿液壓夾具、泥漿泵油馬達、兩并列液壓油缸液壓油路的減壓閥，還分別設有主軸油馬達和車載泥漿泵油馬達的正轉、停止、反轉控制閥，兩并列液壓油缸的快速升、快速降和浮動降控制閥，探桿液壓夾具夾緊松開控制閥和探桿氣動夾具夾緊松開控制閥。
2、 根據權利要求1所述的旋轉觸探車，其特征在于所述的兩 并列液壓油缸的工進、工退、快速升、快速降和浮動降工作狀態選擇 控制閥是組合式方向閥。
3、 根據權利要求1所述的旋轉觸探車，其特征在于所述的汽 車底盤設有對應于探桿導向定位圈的探桿刮泥圈。
專利摘要本實用新型涉及一種旋轉觸探車，由車體、地錨、液壓支腿、承重底板、油泵、液壓裝置、探桿拆裝卡套、探桿定位圈、裝有各控制閥控制臺所組成，特征在于液壓裝置由兩并列液壓油缸及其活塞桿構成，兩并列液壓油缸之間設有與之同步升降并傳遞貫入壓力的主軸箱及主軸，主軸設有軸心水道和連接車載泥漿泵的旋轉水龍頭，主軸下端設有探桿拆裝卡套和帶接頭水道的探桿螺紋接頭，還設有探桿液壓、氣動夾具，控制臺還設有主軸和車載泥漿泵油馬達的控制閥，兩并列液壓油缸的快速升、快速降和浮動降控制閥及各夾具控制閥。本實用新型具有結構合理、操作方便、運行可靠、能夠使旋轉觸探探頭深入較硬地層達80米及其以上的突出優點。
文檔編號G01V1/02GK201107310SQ20072009863
公開日2008年8月27日 申請日期2007年9月25日 優先權日2007年9月25日
發明者葉啟民, 趙鳳林, 陳新軍 申請人:鐵道第三勘察設計院集團有限公司