1.本發(fā)明屬于鉆孔設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種微型樁成孔鉆機(jī)。

背景技術(shù)：

2.微型樁是經(jīng)過(guò)鉆孔、加入強(qiáng)配筋、壓力注漿等施工工藝制成的灌注樁，其具有承載能力高、沉降量小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用在多領(lǐng)域樁基建設(shè)中。

3.目前，一般采用微型樁成孔鉆機(jī)施工微型樁的樁孔。現(xiàn)有的微型樁成孔鉆機(jī)多采用單一直徑鉆頭進(jìn)行鉆孔，但由于鉆頭與巖壁的摩擦力會(huì)形成軸向阻力，易導(dǎo)致單一直徑鉆頭在井下工作時(shí)抗拔能力較差；而通過(guò)更換不同直徑鉆頭來(lái)提高鉆頭的抗拔能力，又會(huì)增加時(shí)間成本，降低鉆孔效率。

4.為此人們研發(fā)了可變徑型鉆機(jī)，采用桿件滑塊、導(dǎo)軌滑塊、螺旋傳動(dòng)等變徑結(jié)構(gòu)，并外加液壓、氣壓或電機(jī)動(dòng)力等作為變徑動(dòng)力。例如：授權(quán)公告號(hào)為cn211950316u的中國(guó)實(shí)用新型專利，就公開(kāi)了一種數(shù)字化可變徑旋挖鉆機(jī)，其伸縮式鉆桿的伸縮臂末端安裝有動(dòng)力頭，動(dòng)力頭輸出端安裝可變徑數(shù)字化鉆具，伸縮式鉆桿的固定臂上安裝有電纜卷盤、深度檢測(cè)傳感器和軟管卷盤，可變徑數(shù)字化鉆具內(nèi)安裝有進(jìn)尺檢測(cè)傳感器和液壓閥，下部安裝有桶型鉆具。

5.雖然上述的可變徑型鉆機(jī)采用液壓、氣壓或電機(jī)動(dòng)力等作為變徑動(dòng)力，以改變鉆頭直徑，能有效消除傳統(tǒng)的微型樁成孔鉆機(jī)需配備多種孔徑鉆具和人工更換鉆具的缺陷，但是其還需要利用液壓、氣壓或電機(jī)動(dòng)力等作為自鎖動(dòng)力，確保變徑后的鉆具實(shí)現(xiàn)自鎖，這會(huì)大大增加設(shè)備鉆孔的能耗，不適于在山地、高原等電力資源缺乏的地區(qū)使用。

6.同時(shí)，雖然現(xiàn)有微型樁成孔鉆機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)井底的平穩(wěn)鉆削，達(dá)到相應(yīng)尺寸要求；但缺少對(duì)井下鉆孔質(zhì)量評(píng)價(jià)、鉆頭使用壽命預(yù)測(cè)等方面功能，嚴(yán)重影響工作人員精準(zhǔn)司鉆和成孔效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

7.本發(fā)明提供了一種微型樁成孔鉆機(jī)，旨在解決現(xiàn)有的可變徑型鉆機(jī)能耗較大的問(wèn)題。

8.本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：微型樁成孔鉆機(jī)，包括鉆桿總成，鉆桿總成包括鉆桿主體，鉆桿主體上活動(dòng)設(shè)置有徑向鉆頭，鉆桿主體內(nèi)設(shè)置有與徑向鉆頭傳動(dòng)連接的變徑機(jī)構(gòu)，變徑機(jī)構(gòu)能夠驅(qū)使徑向鉆頭從鉆桿主體的側(cè)壁伸出和縮入；

9.鉆桿主體內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)軸腔，轉(zhuǎn)軸腔中設(shè)置有轉(zhuǎn)軸組件，轉(zhuǎn)軸組件包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸腔中的內(nèi)轉(zhuǎn)軸；

10.鉆桿主體內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)使內(nèi)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

11.鉆桿主體內(nèi)還設(shè)有自鎖腔，自鎖腔中設(shè)置有鉆頭自鎖機(jī)構(gòu)，鉆頭自鎖機(jī)構(gòu)包括與內(nèi)轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)連接的導(dǎo)向軸，導(dǎo)向軸上螺紋連接有螺母卡件；

12.螺母卡件的上側(cè)設(shè)置有第一防轉(zhuǎn)組件，第一防轉(zhuǎn)組件固定設(shè)置在自鎖腔中并與導(dǎo)

向軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合，且第一防轉(zhuǎn)組件能夠與螺母卡件配合連接并傳遞轉(zhuǎn)矩；

13.螺母卡件的下側(cè)設(shè)置有第二防轉(zhuǎn)組件，第二防轉(zhuǎn)組件固定設(shè)置在自鎖腔中并與導(dǎo)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合，且第二防轉(zhuǎn)組件能夠與螺母卡件配合連接并傳遞轉(zhuǎn)矩；

14.第一防轉(zhuǎn)組件和/或第二防轉(zhuǎn)組件上設(shè)置有軸向?qū)U，軸向?qū)U與螺母卡件滑動(dòng)配合；

15.變徑機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式機(jī)構(gòu)，其與內(nèi)轉(zhuǎn)軸和/或?qū)蜉S傳動(dòng)連接；

16.當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸正轉(zhuǎn)時(shí)，變徑機(jī)構(gòu)驅(qū)使徑向鉆頭從縮入狀態(tài)變?yōu)樯斐鰻顟B(tài)，在螺紋的作用下螺母卡件沿導(dǎo)向軸的軸向運(yùn)動(dòng)，從與第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)，或是從與第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)；

17.當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸反轉(zhuǎn)時(shí)，變徑機(jī)構(gòu)驅(qū)使徑向鉆頭從伸出狀態(tài)變?yōu)榭s入狀態(tài)，在螺紋的作用下螺母卡件沿導(dǎo)向軸的軸向運(yùn)動(dòng)，從與第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)，或是從與第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)。

18.進(jìn)一步的，第一防轉(zhuǎn)組件包括與導(dǎo)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合的第一棘輪，以及固定設(shè)置在自鎖腔的內(nèi)壁上并與第一棘輪相配合的第一棘爪；第一棘輪的下部設(shè)有能夠與螺母卡件配合連接的第一卡件槽；

19.第二防轉(zhuǎn)組件包括與導(dǎo)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合的第二棘輪，以及固定設(shè)置在自鎖腔的內(nèi)壁上并與第二棘輪相配合的第二棘爪；第二棘輪的上部設(shè)有能夠與螺母卡件配合連接的第二卡件槽；

20.第一棘輪與第二棘輪可轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，軸向?qū)U設(shè)置在第一棘輪和/或第二棘輪上。

21.進(jìn)一步的，該微型樁成孔鉆機(jī)還包括電源；

22.鉆桿主體內(nèi)還設(shè)有泥漿腔，泥漿腔處于轉(zhuǎn)軸腔的上側(cè)；

23.轉(zhuǎn)軸組件還包括外轉(zhuǎn)軸；外轉(zhuǎn)軸套設(shè)在內(nèi)轉(zhuǎn)軸外，并可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸腔中，且外轉(zhuǎn)軸的外壁面與轉(zhuǎn)軸腔的內(nèi)壁面之間形成有泥漿通道第二段，泥漿通道第二段的上端通過(guò)泥漿通道第三段與泥漿腔連通；

24.轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括繞設(shè)在內(nèi)轉(zhuǎn)軸上的線圈，以及設(shè)置在外轉(zhuǎn)軸上的永磁體；

25.線圈通過(guò)線圈電控器與電源電性連接，線圈電控器包括主開(kāi)關(guān)和電極切換開(kāi)關(guān)；

26.永磁體沿外轉(zhuǎn)軸的周向分布，并與線圈相對(duì)應(yīng)；

27.外轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有螺旋葉片，螺旋葉片處于泥漿通道第二段中；

28.自鎖腔位于轉(zhuǎn)軸腔的下側(cè)，自鎖腔的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有泥漿通道第一段，泥漿通道第一段的下端處于鉆桿主體的底端面上，泥漿通道第一段的上端與泥漿通道第二段的下端連通。

29.進(jìn)一步的，鉆桿主體包括由下往上依次螺紋連接在一起的鉆桿第一段、鉆桿第二段、鉆桿第三段、鉆桿第四段和鉆桿第五段；

30.徑向鉆頭設(shè)置在鉆桿第一段上，自鎖腔設(shè)在鉆桿第一段內(nèi)，轉(zhuǎn)軸腔設(shè)在鉆桿第二段內(nèi)，泥漿通道第三段設(shè)在鉆桿第三段內(nèi)，泥漿腔設(shè)在鉆桿第四段和鉆桿第五段內(nèi)。

31.進(jìn)一步的，變徑機(jī)構(gòu)為機(jī)械虹膜機(jī)構(gòu)，其包括導(dǎo)向座和驅(qū)動(dòng)板；

32.導(dǎo)向座設(shè)置在鉆桿主體內(nèi)，其上設(shè)有與徑向鉆頭一一對(duì)應(yīng)的徑向?qū)虿?，徑向?qū)虿垩劂@桿主體的徑向設(shè)置；

33.驅(qū)動(dòng)板可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在鉆桿主體內(nèi)，并與導(dǎo)向軸傳動(dòng)連接；驅(qū)動(dòng)板上設(shè)有與徑向鉆頭一一對(duì)應(yīng)的弧形導(dǎo)向槽，弧形導(dǎo)向槽的內(nèi)端比其外端更靠近鉆桿主體的軸心線；

34.徑向鉆頭上設(shè)置有伸入徑向?qū)虿壑械膹较驅(qū)U，以及伸入弧形導(dǎo)向槽中的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿；

35.當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸正轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)導(dǎo)向軸和驅(qū)動(dòng)板一起正轉(zhuǎn)，使得弧形導(dǎo)向槽的內(nèi)側(cè)壁朝外擠壓驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿以帶動(dòng)徑向鉆頭朝外運(yùn)動(dòng)，同時(shí)徑向?qū)虿蹖?duì)徑向?qū)U進(jìn)行導(dǎo)向使得徑向鉆頭沿鉆桿主體的徑向伸出，待徑向?qū)U由徑向?qū)虿鄣膬?nèi)端運(yùn)動(dòng)至徑向?qū)虿鄣耐舛撕螅词沟脧较蜚@頭從縮入狀態(tài)變?yōu)樯斐鰻顟B(tài)；

36.當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸反轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)導(dǎo)向軸和驅(qū)動(dòng)板一起反轉(zhuǎn)，使得弧形導(dǎo)向槽的外側(cè)壁朝內(nèi)擠壓驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿以帶動(dòng)徑向鉆頭朝內(nèi)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)徑向?qū)虿蹖?duì)徑向?qū)U進(jìn)行導(dǎo)向使得徑向鉆頭沿鉆桿主體的徑向縮入，待徑向?qū)U由徑向?qū)虿鄣耐舛诉\(yùn)動(dòng)至徑向?qū)虿鄣膬?nèi)端后，即使得徑向鉆頭從伸出狀態(tài)變?yōu)榭s入狀態(tài)。

37.進(jìn)一步的，驅(qū)動(dòng)板設(shè)置在自鎖腔中，并位于徑向鉆頭的上側(cè)，且與導(dǎo)向軸的下端傳動(dòng)連接；

38.導(dǎo)向座處于徑向鉆頭的下側(cè)。

39.進(jìn)一步的，該微型樁成孔鉆機(jī)還包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)處理設(shè)備和控制設(shè)備；

40.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速傳感器、扭矩傳感器、溫度傳感器和超聲波傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器、扭矩傳感器、溫度傳感器和超聲波傳感器均設(shè)置在鉆桿主體內(nèi)并分別與信號(hào)處理設(shè)備通訊連接，線圈電控器和信號(hào)處理設(shè)備分別與控制設(shè)備通訊連接。

41.進(jìn)一步的，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括過(guò)流控制機(jī)構(gòu)，過(guò)流控制機(jī)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)子、第二轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

42.第一轉(zhuǎn)子設(shè)置在外轉(zhuǎn)軸上，其與轉(zhuǎn)軸腔的內(nèi)壁面之間形成有第一過(guò)流間隙；

43.第二轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸腔的側(cè)壁上，且第二轉(zhuǎn)子上設(shè)置有擋流板，擋流板將第一過(guò)流間隙部分遮擋?。?br />
44.轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在鉆桿主體內(nèi)，并與第二轉(zhuǎn)子傳動(dòng)連接，且與控制設(shè)備通訊連接。

45.進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)軸腔的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有呈環(huán)形的電器腔；

46.轉(zhuǎn)速傳感器、扭矩傳感器、溫度傳感器、超聲波傳感器和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)均設(shè)置在電器腔中；

47.第二轉(zhuǎn)子的邊沿設(shè)有外齒環(huán)，外齒環(huán)伸入電器腔中；

48.轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)至少為兩個(gè)，并沿第二轉(zhuǎn)子的周向均勻分布；

49.轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端上設(shè)置有主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與外齒環(huán)相嚙合。

50.進(jìn)一步的，該微型樁成孔鉆機(jī)還包括機(jī)架、鉆桿升降機(jī)構(gòu)和角度調(diào)控機(jī)構(gòu)；

51.機(jī)架底部設(shè)置有履帶式運(yùn)輸機(jī)構(gòu)；

52.鉆桿升降機(jī)構(gòu)包括桅桿和升降組件；桅桿設(shè)置在機(jī)架上，其下端與機(jī)架鉸接；升降組件設(shè)置在桅桿上，其升降驅(qū)動(dòng)部與鉆桿總成配合連接；

53.角度調(diào)控機(jī)構(gòu)包括伸縮件；伸縮件傾斜設(shè)置，其上端與桅桿鉸接，其下端與機(jī)架鉸

接。

54.本發(fā)明的有益效果是：

55.(1)該微型樁成孔鉆機(jī)的變徑機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制內(nèi)轉(zhuǎn)軸的正反轉(zhuǎn)即可驅(qū)動(dòng)變徑機(jī)構(gòu)對(duì)徑向鉆頭的伸縮狀態(tài)進(jìn)行切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鉆頭的變徑；同時(shí)，通過(guò)在自鎖腔中設(shè)置主要由導(dǎo)向軸、螺母卡件、第一防轉(zhuǎn)組件和第二防轉(zhuǎn)組件構(gòu)成的自鎖機(jī)構(gòu)，能夠在導(dǎo)向軸隨內(nèi)轉(zhuǎn)軸正反轉(zhuǎn)時(shí)，使螺母卡件在螺紋的作用下沿導(dǎo)向軸的軸向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而在徑向鉆頭處于縮入極限位置或伸出極限位置時(shí)，使螺母卡件與第一防轉(zhuǎn)組件或第二防轉(zhuǎn)組件配合連接并傳遞轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)鉆頭在最大或最小直徑下形成自鎖，實(shí)現(xiàn)不同巖層下穩(wěn)定切削，并提高鉆頭的抗拔能力，而且無(wú)需更換鉆頭，不會(huì)增加人力成本；另外，上述自鎖機(jī)構(gòu)為純機(jī)械式結(jié)構(gòu)，無(wú)需外加液壓、氣壓或電機(jī)動(dòng)力等額外的自鎖動(dòng)力，降低了鉆機(jī)的能耗，適于在山地、高原等電力資源缺乏的地區(qū)使用。

56.(2)通過(guò)主要由內(nèi)轉(zhuǎn)軸和帶螺旋葉片的外轉(zhuǎn)軸組成的轉(zhuǎn)軸組件，以及主要由線圈和永磁體組成的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠利用經(jīng)過(guò)泥漿通道第二段的泥漿沖擊螺旋葉片，以帶動(dòng)外轉(zhuǎn)軸和永磁體旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)線圈電控器使線圈與電源形成通電回路，即可使內(nèi)轉(zhuǎn)軸成為電磁體并利用旋轉(zhuǎn)永磁體對(duì)電磁體產(chǎn)生周期性力的作用，實(shí)現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，從而為變徑機(jī)構(gòu)提供變徑動(dòng)力；而且，通過(guò)線圈電控器能夠?qū)€圈接電的正負(fù)極進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)軸的正反轉(zhuǎn)切換控制，利于實(shí)現(xiàn)地面上遠(yuǎn)程操控井下鉆頭直徑的改變；另外，由于轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)利用了泥漿動(dòng)力使得永磁體旋轉(zhuǎn)，因此相較于現(xiàn)有的可變徑型鉆機(jī)，降低了鉆頭變徑過(guò)程中的能耗。

57.(3)通過(guò)設(shè)置主要由轉(zhuǎn)速傳感器、扭矩傳感器、溫度傳感器和超聲波傳感器組成的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠測(cè)量井下轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度、深度、垂直度等參數(shù)，使得地面上獲得井下鉆頭的狀態(tài)參數(shù)和成孔質(zhì)量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)量，便于井上施工人員根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)司鉆、按時(shí)更換鉆頭，利于提高鉆孔效率和質(zhì)量。

58.(4)該微型樁成孔鉆機(jī)可采用泥漿脈沖方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，并通過(guò)主要由第一轉(zhuǎn)子、第二轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成的過(guò)流控制機(jī)構(gòu)，能夠在傳輸信號(hào)穩(wěn)定時(shí)，使第一轉(zhuǎn)子隨外轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用下帶動(dòng)擋流板旋轉(zhuǎn)并保持與第一轉(zhuǎn)子恒定過(guò)流面積；當(dāng)傳輸信號(hào)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，在控制設(shè)備的控制作用下轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變對(duì)第二轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變遮擋第一過(guò)流間隙的程度以改變過(guò)流面積，從而產(chǎn)生泥漿壓力脈動(dòng)，最后通過(guò)信號(hào)處理設(shè)備能夠?qū)z測(cè)到的壓力變化進(jìn)行信號(hào)處理，獲得相應(yīng)的變化曲線，以利于調(diào)整鉆孔參數(shù)。

59.(5)通過(guò)設(shè)置帶履帶式運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的機(jī)架，利于使得該微型樁成孔鉆機(jī)適應(yīng)山地、高原等復(fù)雜地形；通過(guò)將鉆桿主體設(shè)置為主要由鉆桿第一段、鉆桿第二段、鉆桿第三段、鉆桿第四段和鉆桿第五段組成的結(jié)構(gòu)，便于鉆機(jī)拆卸和運(yùn)輸。

附圖說(shuō)明

60.圖1是本發(fā)明的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；

61.圖2是圖1中p處的局部放大圖；

62.圖3是沿圖2中a-a線的剖視圖；

63.圖4是沿圖2中b-b線的剖視圖；

64.圖5是第一防轉(zhuǎn)組件的俯視圖；

65.圖6是第二防轉(zhuǎn)組件的俯視圖；

66.圖中標(biāo)記為：鉆桿總成1、鉆桿主體11、徑向鉆頭111、徑向?qū)U1111、驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿1112、轉(zhuǎn)軸腔112、泥漿通道第二段1121、電器腔1122、轉(zhuǎn)軸組件113、內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131、外轉(zhuǎn)軸1132、螺旋葉片1133、自鎖腔114、泥漿通道第一段1141、軸向?qū)U1142、鉆頭自鎖機(jī)構(gòu)115、導(dǎo)向軸1151、螺母卡件1152、聯(lián)軸器1153、第一棘輪1154、第一卡件槽1155、第一棘爪1156、第二棘輪1157、第二卡件槽1158、第二棘爪1159、泥漿腔116、泥漿通道第三段1161、轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)117、線圈1171、永磁體1172、鉆桿第一段1181、鉆桿第二段1182、鉆桿第三段1183、鉆桿第四段1184、鉆桿第五段1185、扶正器119、導(dǎo)向座121、徑向?qū)虿?211、驅(qū)動(dòng)板122、弧形導(dǎo)向槽1221、電源2、電源模塊21、轉(zhuǎn)速傳感器31、扭矩傳感器32、溫度傳感器33、超聲波傳感器34、過(guò)流控制機(jī)構(gòu)35、第一轉(zhuǎn)子351、第二轉(zhuǎn)子352、擋流板3521、外齒環(huán)3522、轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353、主動(dòng)齒輪3531、信號(hào)處理設(shè)備4、信號(hào)處理單元41、機(jī)架5、履帶式運(yùn)輸機(jī)構(gòu)51、鉆桿升降機(jī)構(gòu)6、桅桿61、升降組件62、升降驅(qū)動(dòng)部621、伸縮件71、控制單元81。

具體實(shí)施方式

67.下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

68.在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“外”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所指的裝置或部件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制；術(shù)語(yǔ)“多個(gè)”指兩個(gè)或兩個(gè)以上；“主要由

……

組成或構(gòu)成”的表達(dá)方式，其解釋為還可以含有該句中沒(méi)有述及的結(jié)構(gòu)組成部分；“和/或”僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如：a和/或b，可以表示：?jiǎn)为?dú)存在a，同時(shí)存在a和b，單獨(dú)存在b這三種情況。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

69.結(jié)合圖1和圖2所示，微型樁成孔鉆機(jī)，包括鉆桿總成1，鉆桿總成1包括鉆桿主體11，鉆桿主體11上活動(dòng)設(shè)置有徑向鉆頭111；通常徑向鉆頭111至少為兩個(gè)，并沿鉆桿主體11的周向均勻分布；例如：圖4實(shí)施方式中，徑向鉆頭111為均布的六個(gè)；

70.鉆桿主體11內(nèi)設(shè)置有與徑向鉆頭111傳動(dòng)連接的變徑機(jī)構(gòu)，變徑機(jī)構(gòu)能夠驅(qū)使徑向鉆頭111從鉆桿主體11的側(cè)壁伸出和縮入；

71.鉆桿主體11內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)軸腔112，轉(zhuǎn)軸腔112中設(shè)置有轉(zhuǎn)軸組件113，轉(zhuǎn)軸組件113包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸腔112中的內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131；

72.鉆桿主體11內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)使內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)117；

73.鉆桿主體11內(nèi)還設(shè)有自鎖腔114，自鎖腔114中設(shè)置有鉆頭自鎖機(jī)構(gòu)115，鉆頭自鎖機(jī)構(gòu)115包括與內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131傳動(dòng)連接的導(dǎo)向軸1151，導(dǎo)向軸1151上螺紋連接有螺母卡件1152；

74.螺母卡件1152的上側(cè)設(shè)置有第一防轉(zhuǎn)組件，第一防轉(zhuǎn)組件固定設(shè)置在自鎖腔114中并與導(dǎo)向軸1151轉(zhuǎn)動(dòng)配合，且第一防轉(zhuǎn)組件能夠與螺母卡件1152配合連接并傳遞轉(zhuǎn)矩；

75.螺母卡件1152的下側(cè)設(shè)置有第二防轉(zhuǎn)組件，第二防轉(zhuǎn)組件固定設(shè)置在自鎖腔114中并與導(dǎo)向軸1151轉(zhuǎn)動(dòng)配合，且第二防轉(zhuǎn)組件能夠與螺母卡件1152配合連接并傳遞轉(zhuǎn)矩；

76.第一防轉(zhuǎn)組件和/或第二防轉(zhuǎn)組件上設(shè)置有軸向?qū)U1142，軸向?qū)U1142與螺母卡件1152滑動(dòng)配合；

77.變徑機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式機(jī)構(gòu)，其與內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131和/或?qū)蜉S1151傳動(dòng)連接；變徑機(jī)構(gòu)可以為多種，例如：螺旋傳動(dòng)式變徑機(jī)構(gòu)、齒輪齒條傳動(dòng)式變徑結(jié)構(gòu)、機(jī)械虹膜機(jī)構(gòu)等等；

78.當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131正轉(zhuǎn)時(shí)，變徑機(jī)構(gòu)驅(qū)使徑向鉆頭111從縮入狀態(tài)變?yōu)樯斐鰻顟B(tài)，在螺紋的作用下螺母卡件1152沿導(dǎo)向軸1151的軸向運(yùn)動(dòng)，從與第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)，或是從與第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)；

79.當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131反轉(zhuǎn)時(shí)，變徑機(jī)構(gòu)驅(qū)使徑向鉆頭111從伸出狀態(tài)變?yōu)榭s入狀態(tài)，在螺紋的作用下螺母卡件1152沿導(dǎo)向軸1151的軸向運(yùn)動(dòng)，從與第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)，或是從與第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)。

80.該微型樁成孔鉆機(jī)主要用于微型樁成孔，適合運(yùn)用于鉆削直徑不超過(guò)600mm的樁基孔；特別適合運(yùn)用于鉆削直徑600mm、深度10m，且具有復(fù)合巖層的樁基孔。

81.該微型樁成孔鉆機(jī)的變徑機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131的正反轉(zhuǎn)即可驅(qū)動(dòng)變徑機(jī)構(gòu)對(duì)徑向鉆頭111的伸縮狀態(tài)進(jìn)行切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鉆頭的變徑；同時(shí)，通過(guò)在自鎖腔114中設(shè)置主要由導(dǎo)向軸1151、螺母卡件1152、第一防轉(zhuǎn)組件和第二防轉(zhuǎn)組件構(gòu)成的自鎖機(jī)構(gòu)115，能夠在導(dǎo)向軸1151隨內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131正反轉(zhuǎn)時(shí)使螺母卡件1152在螺紋的作用下沿導(dǎo)向軸1151的軸向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而在徑向鉆頭111處于縮入極限位置或伸出極限位置時(shí)，使螺母卡件1152與第一防轉(zhuǎn)組件或第二防轉(zhuǎn)組件配合連接并傳遞轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)鉆頭在最大或最小直徑下形成自鎖，實(shí)現(xiàn)不同巖層下穩(wěn)定切削，并提高鉆頭的抗拔能力，而且無(wú)需更換鉆頭，不會(huì)增加人力成本；另外，上述自鎖機(jī)構(gòu)為純機(jī)械式結(jié)構(gòu)，無(wú)需外加液壓、氣壓或電機(jī)動(dòng)力等額外的自鎖動(dòng)力，降低了鉆機(jī)的能耗，適于在山地、高原等電力資源缺乏的地區(qū)使用。

82.其中，內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131正轉(zhuǎn)的方向可以為順時(shí)針?lè)较颍部梢詾槟鏁r(shí)針?lè)较?；?nèi)轉(zhuǎn)軸1131反轉(zhuǎn)的方向與其正轉(zhuǎn)的方向相反。內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131正轉(zhuǎn)時(shí)螺母卡件1152的運(yùn)動(dòng)方向與內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131反轉(zhuǎn)時(shí)螺母卡件1152的運(yùn)動(dòng)方向相反。

83.鉆頭自鎖機(jī)構(gòu)115主要用于實(shí)現(xiàn)鉆頭在最大或最小直徑下形成自鎖；其導(dǎo)向軸1151主要用于旋轉(zhuǎn)并利用螺紋使螺母卡件1152上下運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)行自鎖；導(dǎo)向軸1151一般通過(guò)聯(lián)軸器1153與內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131傳動(dòng)連接。

84.第一防轉(zhuǎn)組件和第二防轉(zhuǎn)組件主要用于在徑向鉆頭111處于縮入極限位置或伸出極限位置時(shí)，防止內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131相對(duì)于鉆桿主體11繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；第一防轉(zhuǎn)組件和第二防轉(zhuǎn)組件可以為多種，例如：擋塊、擋板等等。

85.為了保證防轉(zhuǎn)效果并方便裝配，結(jié)合圖2、圖5和圖6所示，第一防轉(zhuǎn)組件包括與導(dǎo)向軸1151轉(zhuǎn)動(dòng)配合的第一棘輪1154，以及固定設(shè)置在自鎖腔114的內(nèi)壁上并與第一棘輪1154相配合的第一棘爪1156；第一棘輪1154的下部設(shè)有能夠與螺母卡件1152配合連接的第一卡件槽1155；

86.第二防轉(zhuǎn)組件包括與導(dǎo)向軸1151轉(zhuǎn)動(dòng)配合的第二棘輪1157，以及固定設(shè)置在自鎖腔114的內(nèi)壁上并與第二棘輪1157相配合的第二棘爪1159；第二棘輪1157的上部設(shè)有能夠

與螺母卡件1152配合連接的第二卡件槽1158；

87.第一棘輪1154與第二棘輪1157可轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，軸向?qū)U1142設(shè)置在第一棘輪1154和/或第二棘輪1157上。

88.為棘輪機(jī)構(gòu)的第一防轉(zhuǎn)組件和第二防轉(zhuǎn)組件實(shí)現(xiàn)鉆頭自鎖的安裝組合方式可以為多種，其中一種方式的自鎖過(guò)程如下：內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131帶動(dòng)導(dǎo)向軸1151正轉(zhuǎn)，在螺紋傳動(dòng)作用下螺母卡件1152沿導(dǎo)向軸1151向下做直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)螺母卡件1152運(yùn)動(dòng)到與第二卡件槽1158配合時(shí)，鉆頭達(dá)到最大直徑，且在棘輪機(jī)構(gòu)作用下實(shí)現(xiàn)自鎖，保證鉆頭切削不同硬度巖層時(shí)直徑不變；當(dāng)鉆削完畢后需要提升鉆頭時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131帶動(dòng)導(dǎo)向軸1151反轉(zhuǎn)，使得螺母卡件1152向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)螺母卡件1152運(yùn)動(dòng)到與第一卡件槽1155配合時(shí)，鉆頭達(dá)到最小直徑且實(shí)現(xiàn)自鎖，保證能夠快速提鉆。由于第一棘輪1154與第二棘輪1157可轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，因此可實(shí)現(xiàn)變徑鉆頭雙向自鎖。

89.為了便于螺母卡件1152與第一卡件槽1155或第二卡件槽1158配合，并達(dá)到良好的轉(zhuǎn)矩傳遞效果，且為了保證零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命，優(yōu)選在螺母卡件1152的外壁上設(shè)有外花鍵結(jié)構(gòu)，使第一卡件槽1155和第二卡件槽1158均為具有內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)的槽，如圖5和圖6所示。

90.在上述基礎(chǔ)上，為了有效導(dǎo)向螺母卡件1152，通常在內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)的每個(gè)鍵槽中均設(shè)置穿過(guò)外花鍵結(jié)構(gòu)的鍵體的軸向?qū)U1142。

91.轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)117主要用于驅(qū)使內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131正反轉(zhuǎn)，以提供變徑動(dòng)力；其可以為多種，例如：旋轉(zhuǎn)氣缸、電機(jī)等等。

92.優(yōu)選的，再結(jié)合圖1和圖2所示，該微型樁成孔鉆機(jī)還包括電源2；

93.鉆桿主體11內(nèi)還設(shè)有泥漿腔116，泥漿腔116處于轉(zhuǎn)軸腔112的上側(cè)；

94.轉(zhuǎn)軸組件113還包括外轉(zhuǎn)軸1132；外轉(zhuǎn)軸1132套設(shè)在內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131外，并可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸腔112中，且外轉(zhuǎn)軸1132的外壁面與轉(zhuǎn)軸腔112的內(nèi)壁面之間形成有泥漿通道第二段1121，泥漿通道第二段1121的上端通過(guò)泥漿通道第三段1161與泥漿腔116連通；

95.轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括繞設(shè)在內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131上的線圈1171，以及設(shè)置在外轉(zhuǎn)軸1132上的永磁體1172；

96.線圈1171通過(guò)線圈電控器與電源2電性連接，線圈電控器包括主開(kāi)關(guān)和電極切換開(kāi)關(guān)；

97.永磁體1172沿外轉(zhuǎn)軸1132的周向分布，并與線圈1171相對(duì)應(yīng)；

98.外轉(zhuǎn)軸1132上還設(shè)置有螺旋葉片1133，螺旋葉片1133處于泥漿通道第二段1121中；

99.自鎖腔114位于轉(zhuǎn)軸腔112的下側(cè)，自鎖腔114的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有泥漿通道第一段1141，泥漿通道第一段1141的下端處于鉆桿主體11的底端面上，泥漿通道第一段1141的上端與泥漿通道第二段1121的下端連通。

100.通過(guò)主要由內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131和帶螺旋葉片1133的外轉(zhuǎn)軸1132組成的轉(zhuǎn)軸組件113，以及主要由線圈1171和永磁體1172組成的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)117，能夠利用經(jīng)過(guò)泥漿通道第二段1121的泥漿沖擊螺旋葉片1133，以帶動(dòng)外轉(zhuǎn)軸1132和永磁體1172旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)線圈電控器使線圈1171與電源2形成通電回路，即可使內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131成為電磁體并利用旋轉(zhuǎn)永磁體1172對(duì)電磁體產(chǎn)生周期性力的作用，實(shí)現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131的旋轉(zhuǎn)，從而為變徑機(jī)構(gòu)提供變徑動(dòng)

力；而且，通過(guò)線圈電控器能夠?qū)€圈1171接電的正負(fù)極進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131的正反轉(zhuǎn)切換控制，利于實(shí)現(xiàn)地面上遠(yuǎn)程操控井下鉆頭直徑的改變；另外，由于轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)117利用了泥漿動(dòng)力使得永磁體1172旋轉(zhuǎn)，因此相較于現(xiàn)有的可變徑型鉆機(jī)，降低了鉆頭變徑過(guò)程中的能耗。此外，通過(guò)從下往上依次連通的泥漿通道第一段1141、泥漿通道第二段1121、泥漿通道第三段1161和泥漿腔116，能夠利用泥漿內(nèi)循環(huán)排渣冷卻，實(shí)現(xiàn)該微型樁成孔鉆機(jī)的冷卻排屑。

101.為了便于鉆機(jī)的拆卸和運(yùn)輸，再結(jié)合圖1和圖2所示，鉆桿主體11包括由下往上依次螺紋連接在一起的鉆桿第一段1181、鉆桿第二段1182、鉆桿第三段1183、鉆桿第四段1184和鉆桿第五段1185；

102.徑向鉆頭111設(shè)置在鉆桿第一段1181上，自鎖腔114設(shè)在鉆桿第一段1181內(nèi)，轉(zhuǎn)軸腔112設(shè)在鉆桿第二段1182內(nèi)，泥漿通道第三段1161設(shè)在鉆桿第三段1183內(nèi)，泥漿腔116設(shè)在鉆桿第四段1184和鉆桿第五段1185內(nèi)。

103.優(yōu)選的，結(jié)合圖2和圖4所示，變徑機(jī)構(gòu)為機(jī)械虹膜機(jī)構(gòu)，其包括導(dǎo)向座121和驅(qū)動(dòng)板122；

104.導(dǎo)向座121設(shè)置在鉆桿主體11內(nèi)，其上設(shè)有與徑向鉆頭111一一對(duì)應(yīng)的徑向?qū)虿?211，徑向?qū)虿?211沿鉆桿主體11的徑向設(shè)置；

105.驅(qū)動(dòng)板122可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在鉆桿主體11內(nèi)，并與導(dǎo)向軸1151傳動(dòng)連接；驅(qū)動(dòng)板122上設(shè)有與徑向鉆頭111一一對(duì)應(yīng)的弧形導(dǎo)向槽1221，弧形導(dǎo)向槽1221的內(nèi)端比其外端更靠近鉆桿主體11的軸心線；

106.徑向鉆頭111上設(shè)置有伸入徑向?qū)虿?211中的徑向?qū)U1111，以及伸入弧形導(dǎo)向槽1221中的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿1112；徑向?qū)U1111和驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿1112可以為分體結(jié)構(gòu)，也可以為一根桿的上下兩段；

107.當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131正轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)導(dǎo)向軸1151和驅(qū)動(dòng)板122一起正轉(zhuǎn)，使得弧形導(dǎo)向槽1221的內(nèi)側(cè)壁朝外擠壓驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿1112以帶動(dòng)徑向鉆頭111朝外運(yùn)動(dòng)，同時(shí)徑向?qū)虿?211對(duì)徑向?qū)U1111進(jìn)行導(dǎo)向使得徑向鉆頭111沿鉆桿主體11的徑向伸出，待徑向?qū)U1111由徑向?qū)虿?211的內(nèi)端運(yùn)動(dòng)至徑向?qū)虿?211的外端后，即使得徑向鉆頭111從縮入狀態(tài)變?yōu)樯斐鰻顟B(tài)；

108.當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸1131反轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)導(dǎo)向軸1151和驅(qū)動(dòng)板122一起反轉(zhuǎn)，使得弧形導(dǎo)向槽1221的外側(cè)壁朝內(nèi)擠壓驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿1112以帶動(dòng)徑向鉆頭111朝內(nèi)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)徑向?qū)虿?211對(duì)徑向?qū)U1111進(jìn)行導(dǎo)向使得徑向鉆頭111沿鉆桿主體11的徑向縮入，待徑向?qū)U1111由徑向?qū)虿?211的外端運(yùn)動(dòng)至徑向?qū)虿?211的內(nèi)端后，即使得徑向鉆頭111從伸出狀態(tài)變?yōu)榭s入狀態(tài)。

109.采用上述機(jī)械虹膜機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)徑向鉆頭111實(shí)現(xiàn)鉆頭的變徑，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定可靠、制作成本低、操作簡(jiǎn)單、便于拆卸等優(yōu)點(diǎn)。

110.在上述基礎(chǔ)上，為了使得變徑機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)更為緊湊，再如圖2所示，將驅(qū)動(dòng)板122設(shè)置在自鎖腔114中，并位于徑向鉆頭111的上側(cè)，且與導(dǎo)向軸1151的下端傳動(dòng)連接；

111.使導(dǎo)向座121處于徑向鉆頭111的下側(cè)。

112.為了便于提高徑向鉆頭111的變徑范圍，可在徑向鉆頭111上開(kāi)設(shè)多個(gè)沿其長(zhǎng)度方向間隔分布的導(dǎo)桿安裝孔，將徑向?qū)U1111可拆卸地設(shè)置在其中一個(gè)導(dǎo)桿安裝孔中。

113.為了防止鉆桿總成1歪斜，再如圖1和圖2所示，通常在鉆桿主體11上設(shè)置有扶正器119。

114.作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，該微型樁成孔鉆機(jī)還包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)處理設(shè)備4和控制設(shè)備；

115.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速傳感器31、扭矩傳感器32、溫度傳感器33和超聲波傳感器34，轉(zhuǎn)速傳感器31、扭矩傳感器32、溫度傳感器33和超聲波傳感器34均設(shè)置在鉆桿主體11內(nèi)并分別與信號(hào)處理設(shè)備4通訊連接，線圈電控器和信號(hào)處理設(shè)備4分別與控制設(shè)備通訊連接。信號(hào)處理設(shè)備4一般包括設(shè)置在鉆桿主體11內(nèi)的信號(hào)處理單元41，該信號(hào)處理單元41通常與各傳感器電性連接以處理和傳輸信號(hào)。

116.通過(guò)設(shè)置主要由轉(zhuǎn)速傳感器31、扭矩傳感器32、溫度傳感器33和超聲波傳感器34組成的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠測(cè)量井下轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度、深度、垂直度等參數(shù)，使得地面上獲得井下鉆頭的狀態(tài)參數(shù)和成孔質(zhì)量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)量，便于井上施工人員根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)司鉆、按時(shí)更換鉆頭，利于提高鉆孔效率和質(zhì)量。

117.其中，通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器31和扭矩傳感器32的測(cè)量信號(hào)變化規(guī)律能夠反映井下鉆頭振動(dòng)情況，具體通過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)和扭矩信號(hào)實(shí)現(xiàn)鉆頭振動(dòng)情況反映的技術(shù)手段為現(xiàn)有技術(shù)，此不贅述。通過(guò)扭矩傳感器32和溫度傳感器33的測(cè)量信號(hào)變化規(guī)律能夠反映鉆頭磨損情況，具體通過(guò)扭矩信號(hào)和溫度信號(hào)實(shí)現(xiàn)鉆頭磨損情況反映的技術(shù)手段為現(xiàn)有技術(shù)，此不贅述。通過(guò)超聲波傳感器34能夠探測(cè)獲得鉆孔直徑、深度、垂直度反映成孔質(zhì)量。另外，鉆孔過(guò)程中可通過(guò)記錄鉆孔時(shí)間并結(jié)合獲得下鉆速反映成孔效率。

118.通訊連接包括有線連接和無(wú)線連接；有線連接主要包括電纜、鉆桿、光纖傳輸?shù)鹊?；有線連接的傳輸速度快且能為井下設(shè)備供電，但制造工藝復(fù)雜、成本較高；無(wú)線連接主要包括電磁、聲波、鉆井液脈沖傳輸?shù)鹊?；無(wú)線連接的傳輸成本適中，制造工藝簡(jiǎn)單，目前鉆井液脈沖傳輸方式運(yùn)用最為廣泛。

119.優(yōu)選的，結(jié)合圖2和圖3所示，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括過(guò)流控制機(jī)構(gòu)35，過(guò)流控制機(jī)構(gòu)35包括第一轉(zhuǎn)子351、第二轉(zhuǎn)子352和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353；

120.第一轉(zhuǎn)子351設(shè)置在外轉(zhuǎn)軸1132上，其與轉(zhuǎn)軸腔112的內(nèi)壁面之間形成有第一過(guò)流間隙；

121.第二轉(zhuǎn)子352可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸腔112的側(cè)壁上，且第二轉(zhuǎn)子352上設(shè)置有擋流板3521，擋流板3521將第一過(guò)流間隙部分遮擋??；

122.轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353設(shè)置在鉆桿主體11內(nèi)，并與第二轉(zhuǎn)子352傳動(dòng)連接，且與控制設(shè)備通訊連接。電源2一般包括設(shè)置在鉆桿主體11內(nèi)的電源模塊21，該電源模塊21分別與各傳感器和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353電性連接以提供電力?？刂圃O(shè)備一般包括設(shè)置在鉆桿主體11內(nèi)的控制單元81，該控制單元81與轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353電性連接以對(duì)其進(jìn)行控制。

123.該微型樁成孔鉆機(jī)優(yōu)選采用泥漿脈沖方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，并通過(guò)主要由第一轉(zhuǎn)子351、第二轉(zhuǎn)子352和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353組成的過(guò)流控制機(jī)構(gòu)35，能夠在傳輸信號(hào)穩(wěn)定時(shí)，使第一轉(zhuǎn)子351隨外轉(zhuǎn)軸1132轉(zhuǎn)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)子352在轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353的驅(qū)動(dòng)作用下帶動(dòng)擋流板3521旋轉(zhuǎn)并保持與第一轉(zhuǎn)子351恒定過(guò)流面積；當(dāng)傳輸信號(hào)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，在控制設(shè)備的控制作用下轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353改變對(duì)第二轉(zhuǎn)子352的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變遮擋第一過(guò)流間隙的程度以改變過(guò)流面積，從而產(chǎn)生泥漿壓力脈動(dòng)，最后通過(guò)信號(hào)處理設(shè)備4能夠?qū)z測(cè)到的壓

力變化進(jìn)行信號(hào)處理，獲得相應(yīng)的變化曲線，以利于調(diào)整鉆孔參數(shù)。

124.為了保證良好的過(guò)流控制效果，優(yōu)選使擋流板3521至少為兩個(gè)，并沿外轉(zhuǎn)軸1132的周向均勻分布。例如：圖3實(shí)施方式中，擋流板3521為均勻分布的六個(gè)。

125.為了便于電器元件的安裝設(shè)置并對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，再結(jié)合圖2和圖3所示，轉(zhuǎn)軸腔112的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有呈環(huán)形的電器腔1122；

126.轉(zhuǎn)速傳感器31、扭矩傳感器32、溫度傳感器33、超聲波傳感器34和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353均設(shè)置在電器腔1122中；

127.第二轉(zhuǎn)子352的邊沿設(shè)有外齒環(huán)3522，外齒環(huán)3522伸入電器腔1122中；

128.轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353至少為兩個(gè)，并沿第二轉(zhuǎn)子352的周向均勻分布；

129.轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)353的輸出端上設(shè)置有主動(dòng)齒輪3531，主動(dòng)齒輪3531與外齒環(huán)3522相嚙合。

130.具體的，再如圖1所示，該微型樁成孔鉆機(jī)還包括機(jī)架5、鉆桿升降機(jī)構(gòu)6和角度調(diào)控機(jī)構(gòu)；

131.機(jī)架5底部設(shè)置有履帶式運(yùn)輸機(jī)構(gòu)51；

132.鉆桿升降機(jī)構(gòu)6包括桅桿61和升降組件62；桅桿61設(shè)置在機(jī)架5上，其下端與機(jī)架5鉸接；升降組件62設(shè)置在桅桿61上，其升降驅(qū)動(dòng)部621與鉆桿總成1配合連接；

133.角度調(diào)控機(jī)構(gòu)包括伸縮件71；伸縮件71傾斜設(shè)置，其上端與桅桿61鉸接，其下端與機(jī)架5鉸接。

134.通過(guò)設(shè)置帶履帶式運(yùn)輸機(jī)構(gòu)51的機(jī)架5，利于使得該微型樁成孔鉆機(jī)適應(yīng)山地、高原等復(fù)雜地形。通過(guò)鉆桿升降機(jī)構(gòu)6能夠驅(qū)使鉆桿總成1上升或下降，鉆桿升降機(jī)構(gòu)6的升降組件62可以為多種，例如：液壓缸、氣缸、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等。通過(guò)設(shè)置的角度調(diào)控機(jī)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)桅桿61的豎向角度，以便適應(yīng)不同的地形進(jìn)行鉆孔。技術(shù)特征：

1.微型樁成孔鉆機(jī)，包括鉆桿總成(1)，鉆桿總成(1)包括鉆桿主體(11)，鉆桿主體(11)上活動(dòng)設(shè)置有徑向鉆頭(111)，鉆桿主體(11)內(nèi)設(shè)置有與徑向鉆頭(111)傳動(dòng)連接的變徑機(jī)構(gòu)，變徑機(jī)構(gòu)能夠驅(qū)使徑向鉆頭(111)從鉆桿主體(11)的側(cè)壁伸出和縮入；其特征在于：鉆桿主體(11)內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)軸腔(112)，轉(zhuǎn)軸腔(112)中設(shè)置有轉(zhuǎn)軸組件(113)，轉(zhuǎn)軸組件(113)包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸腔(112)中的內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)；鉆桿主體(11)內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)使內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(117)；鉆桿主體(11)內(nèi)還設(shè)有自鎖腔(114)，自鎖腔(114)中設(shè)置有鉆頭自鎖機(jī)構(gòu)(115)，鉆頭自鎖機(jī)構(gòu)(115)包括與內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)傳動(dòng)連接的導(dǎo)向軸(1151)，導(dǎo)向軸(1151)上螺紋連接有螺母卡件(1152)；螺母卡件(1152)的上側(cè)設(shè)置有第一防轉(zhuǎn)組件，第一防轉(zhuǎn)組件固定設(shè)置在自鎖腔(114)中并與導(dǎo)向軸(1151)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，且第一防轉(zhuǎn)組件能夠與螺母卡件(1152)配合連接并傳遞轉(zhuǎn)矩；螺母卡件(1152)的下側(cè)設(shè)置有第二防轉(zhuǎn)組件，第二防轉(zhuǎn)組件固定設(shè)置在自鎖腔(114)中并與導(dǎo)向軸(1151)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，且第二防轉(zhuǎn)組件能夠與螺母卡件(1152)配合連接并傳遞轉(zhuǎn)矩；第一防轉(zhuǎn)組件和/或第二防轉(zhuǎn)組件上設(shè)置有軸向?qū)U(1142)，軸向?qū)U(1142)與螺母卡件(1152)滑動(dòng)配合；變徑機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式機(jī)構(gòu)，其與內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)和/或?qū)蜉S(1151)傳動(dòng)連接；當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)正轉(zhuǎn)時(shí)，變徑機(jī)構(gòu)驅(qū)使徑向鉆頭(111)從縮入狀態(tài)變?yōu)樯斐鰻顟B(tài)，在螺紋的作用下螺母卡件(1152)沿導(dǎo)向軸(1151)的軸向運(yùn)動(dòng)，從與第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)，或是從與第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)；當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)反轉(zhuǎn)時(shí)，變徑機(jī)構(gòu)驅(qū)使徑向鉆頭(111)從伸出狀態(tài)變?yōu)榭s入狀態(tài)，在螺紋的作用下螺母卡件(1152)沿導(dǎo)向軸(1151)的軸向運(yùn)動(dòng)，從與第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)，或是從與第一防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)變?yōu)榕c第二防轉(zhuǎn)組件配合連接的狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型樁成孔鉆機(jī)，其特征在于：第一防轉(zhuǎn)組件包括與導(dǎo)向軸(1151)轉(zhuǎn)動(dòng)配合的第一棘輪(1154)，以及固定設(shè)置在自鎖腔(114)的內(nèi)壁上并與第一棘輪(1154)相配合的第一棘爪(1156)；第一棘輪(1154)的下部設(shè)有能夠與螺母卡件(1152)配合連接的第一卡件槽(1155)；第二防轉(zhuǎn)組件包括與導(dǎo)向軸(1151)轉(zhuǎn)動(dòng)配合的第二棘輪(1157)，以及固定設(shè)置在自鎖腔(114)的內(nèi)壁上并與第二棘輪(1157)相配合的第二棘爪(1159)；第二棘輪(1157)的上部設(shè)有能夠與螺母卡件(1152)配合連接的第二卡件槽(1158)；第一棘輪(1154)與第二棘輪(1157)可轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，軸向?qū)U(1142)設(shè)置在第一棘輪(1154)和/或第二棘輪(1157)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型樁成孔鉆機(jī)，其特征在于：還包括電源(2)；鉆桿主體(11)內(nèi)還設(shè)有泥漿腔(116)，泥漿腔(116)處于轉(zhuǎn)軸腔(112)的上側(cè)；轉(zhuǎn)軸組件(113)還包括外轉(zhuǎn)軸(1132)；外轉(zhuǎn)軸(1132)套設(shè)在內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)外，并可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸腔(112)中，且外轉(zhuǎn)軸(1132)的外壁面與轉(zhuǎn)軸腔(112)的內(nèi)壁面之間形成有泥

漿通道第二段(1121)，泥漿通道第二段(1121)的上端通過(guò)泥漿通道第三段(1161)與泥漿腔(116)連通；轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括繞設(shè)在內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)上的線圈(1171)，以及設(shè)置在外轉(zhuǎn)軸(1132)上的永磁體(1172)；線圈(1171)通過(guò)線圈電控器與電源(2)電性連接，線圈電控器包括主開(kāi)關(guān)和電極切換開(kāi)關(guān)；永磁體(1172)沿外轉(zhuǎn)軸(1132)的周向分布，并與線圈(1171)相對(duì)應(yīng)；外轉(zhuǎn)軸(1132)上還設(shè)置有螺旋葉片(1133)，螺旋葉片(1133)處于泥漿通道第二段(1121)中；自鎖腔(114)位于轉(zhuǎn)軸腔(112)的下側(cè)，自鎖腔(114)的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有泥漿通道第一段(1141)，泥漿通道第一段(1141)的下端處于鉆桿主體(11)的底端面上，泥漿通道第一段(1141)的上端與泥漿通道第二段(1121)的下端連通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型樁成孔鉆機(jī)，其特征在于：鉆桿主體(11)包括由下往上依次螺紋連接在一起的鉆桿第一段(1181)、鉆桿第二段(1182)、鉆桿第三段(1183)、鉆桿第四段(1184)和鉆桿第五段(1185)；徑向鉆頭(111)設(shè)置在鉆桿第一段(1181)上，自鎖腔(114)設(shè)在鉆桿第一段(1181)內(nèi)，轉(zhuǎn)軸腔(112)設(shè)在鉆桿第二段(1182)內(nèi)，泥漿通道第三段(1161)設(shè)在鉆桿第三段(1183)內(nèi)，泥漿腔(116)設(shè)在鉆桿第四段(1184)和鉆桿第五段(1185)內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型樁成孔鉆機(jī)，其特征在于：變徑機(jī)構(gòu)為機(jī)械虹膜機(jī)構(gòu)，其包括導(dǎo)向座(121)和驅(qū)動(dòng)板(122)；導(dǎo)向座(121)設(shè)置在鉆桿主體(11)內(nèi)，其上設(shè)有與徑向鉆頭(111)一一對(duì)應(yīng)的徑向?qū)虿?1211)，徑向?qū)虿?1211)沿鉆桿主體(11)的徑向設(shè)置；驅(qū)動(dòng)板(122)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在鉆桿主體(11)內(nèi)，并與導(dǎo)向軸(1151)傳動(dòng)連接；驅(qū)動(dòng)板(122)上設(shè)有與徑向鉆頭(111)一一對(duì)應(yīng)的弧形導(dǎo)向槽(1221)，弧形導(dǎo)向槽(1221)的內(nèi)端比其外端更靠近鉆桿主體(11)的軸心線；徑向鉆頭(111)上設(shè)置有伸入徑向?qū)虿?1211)中的徑向?qū)U(1111)，以及伸入弧形導(dǎo)向槽(1221)中的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿(1112)；當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)正轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)導(dǎo)向軸(1151)和驅(qū)動(dòng)板(122)一起正轉(zhuǎn)，使得弧形導(dǎo)向槽(1221)的內(nèi)側(cè)壁朝外擠壓驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿(1112)以帶動(dòng)徑向鉆頭(111)朝外運(yùn)動(dòng)，同時(shí)徑向?qū)虿?1211)對(duì)徑向?qū)U(1111)進(jìn)行導(dǎo)向使得徑向鉆頭(111)沿鉆桿主體(11)的徑向伸出，待徑向?qū)U(1111)由徑向?qū)虿?1211)的內(nèi)端運(yùn)動(dòng)至徑向?qū)虿?1211)的外端后，即使得徑向鉆頭(111)從縮入狀態(tài)變?yōu)樯斐鰻顟B(tài)；當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)軸(1131)反轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)導(dǎo)向軸(1151)和驅(qū)動(dòng)板(122)一起反轉(zhuǎn)，使得弧形導(dǎo)向槽(1221)的外側(cè)壁朝內(nèi)擠壓驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿(1112)以帶動(dòng)徑向鉆頭(111)朝內(nèi)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)徑向?qū)虿?1211)對(duì)徑向?qū)U(1111)進(jìn)行導(dǎo)向使得徑向鉆頭(111)沿鉆桿主體(11)的徑向縮入，待徑向?qū)U(1111)由徑向?qū)虿?1211)的外端運(yùn)動(dòng)至徑向?qū)虿?1211)的內(nèi)端后，即使得徑向鉆頭(111)從伸出狀態(tài)變?yōu)榭s入狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微型樁成孔鉆機(jī)，其特征在于：驅(qū)動(dòng)板(122)設(shè)置在自鎖腔(114)中，并位于徑向鉆頭(111)的上側(cè)，且與導(dǎo)向軸(1151)的下端傳動(dòng)連接；

導(dǎo)向座(121)處于徑向鉆頭(111)的下側(cè)。7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任意一項(xiàng)所述的微型樁成孔鉆機(jī)，其特征在于：還包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)處理設(shè)備(4)和控制設(shè)備；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速傳感器(31)、扭矩傳感器(32)、溫度傳感器(33)和超聲波傳感器(34)，轉(zhuǎn)速傳感器(31)、扭矩傳感器(32)、溫度傳感器(33)和超聲波傳感器(34)均設(shè)置在鉆桿主體(11)內(nèi)并分別與信號(hào)處理設(shè)備(4)通訊連接，線圈電控器和信號(hào)處理設(shè)備(4)分別與控制設(shè)備通訊連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型樁成孔鉆機(jī)，其特征在于：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括過(guò)流控制機(jī)構(gòu)(35)，過(guò)流控制機(jī)構(gòu)(35)包括第一轉(zhuǎn)子(351)、第二轉(zhuǎn)子(352)和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)(353)；第一轉(zhuǎn)子(351)設(shè)置在外轉(zhuǎn)軸(1132)上，其與轉(zhuǎn)軸腔(112)的內(nèi)壁面之間形成有第一過(guò)流間隙；第二轉(zhuǎn)子(352)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)軸腔(112)的側(cè)壁上，且第二轉(zhuǎn)子(352)上設(shè)置有擋流板(3521)，擋流板(3521)將第一過(guò)流間隙部分遮擋住；轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)(353)設(shè)置在鉆桿主體(11)內(nèi)，并與第二轉(zhuǎn)子(352)傳動(dòng)連接，且與控制設(shè)備通訊連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型樁成孔鉆機(jī)，其特征在于：轉(zhuǎn)軸腔(112)的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有呈環(huán)形的電器腔(1122)；轉(zhuǎn)速傳感器(31)、扭矩傳感器(32)、溫度傳感器(33)、超聲波傳感器(34)和轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)(353)均設(shè)置在電器腔(1122)中；第二轉(zhuǎn)子(352)的邊沿設(shè)有外齒環(huán)(3522)，外齒環(huán)(3522)伸入電器腔(1122)中；轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)(353)至少為兩個(gè)，并沿第二轉(zhuǎn)子(352)的周向均勻分布；轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)(353)的輸出端上設(shè)置有主動(dòng)齒輪(3531)，主動(dòng)齒輪(3531)與外齒環(huán)(3522)相嚙合。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型樁成孔鉆機(jī)，其特征在于：還包括機(jī)架(5)、鉆桿升降機(jī)構(gòu)(6)和角度調(diào)控機(jī)構(gòu)；機(jī)架(5)底部設(shè)置有履帶式運(yùn)輸機(jī)構(gòu)(51)；鉆桿升降機(jī)構(gòu)(6)包括桅桿(61)和升降組件(62)；桅桿(61)設(shè)置在機(jī)架(5)上，其下端與機(jī)架(5)鉸接；升降組件(62)設(shè)置在桅桿(61)上，其升降驅(qū)動(dòng)部(621)與鉆桿總成(1)配合連接；角度調(diào)控機(jī)構(gòu)包括伸縮件(71)；伸縮件(71)傾斜設(shè)置，其上端與桅桿(61)鉸接，其下端與機(jī)架(5)鉸接。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于鉆孔設(shè)備領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種微型樁成孔鉆機(jī)，旨在解決現(xiàn)有的可變徑型鉆機(jī)能耗較大的問(wèn)題。該微型樁成孔鉆機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸組件和轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)軸正反轉(zhuǎn)切換徑向鉆頭伸縮狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)鉆頭變徑，提高鉆頭抗拔能力，減小提換鉆頭的人力、時(shí)間損耗；利用電磁原理將泥漿動(dòng)力傳遞給變徑機(jī)構(gòu)，相較于同類型鉆機(jī)，降低了鉆頭變徑過(guò)程中的能耗，實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程操控鉆頭直徑改變；此外，設(shè)計(jì)雙向的鉆頭自鎖機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鉆頭在最大或最小直徑下自鎖，且無(wú)需額外自鎖動(dòng)力，降低鉆機(jī)能耗；通過(guò)轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度等傳感器測(cè)量井下信號(hào)規(guī)律，利用泥漿脈沖技術(shù)傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)井下鉆削狀態(tài)監(jiān)測(cè)，利于工作人員精準(zhǔn)司鉆，及時(shí)更換受損鉆頭，提高鉆孔效率。鉆孔效率。鉆孔效率。

技術(shù)研發(fā)人員：郭鑫 楊明悅 王杰 王玫 黃澤川

受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2022.09.05

技術(shù)公布日：2022/12/5