本發明涉及工程機械領域，具體涉及一種起吊結構及鉆機。

背景技術：

車載/拖車式深井鉆機是廣泛應用于深水井、煤層氣井、地熱井、救援井等鉆進作業的多功能車載式鉆機，具有轉場快、模塊化程度高的特點。起重臂是車載/拖車式深井鉆機中起吊鉆機用各種鉆具的重要組成部分，現場施工作業時，起吊各種鉆具非常頻繁，鉆機車隨車配備起重臂是必須的。所有的起吊工作一般均由隨車配備的起重臂完成。起重臂的長度和形式直接影響鉆機起吊的范圍、穩定性及使用的安全及方便性，運輸是否超高和美觀問題。

圖1為目前鉆機上的起重臂結構示意圖，起重臂100的臂支座400焊接在鉆塔300上，其他結構采用螺栓連接安裝到臂支座400上，通過回轉支承的運動，實現起重臂100回轉，其伸縮動作由液壓油缸實現。

在需要起吊作業時，起重臂100處于水平狀態，伸縮油缸帶動起重臂100伸縮。需要運輸時，將起重臂100轉至豎直狀態。起重臂100的起吊能力與起重臂100的高度成正比。

發明人發現，現有技術中至少存在下述問題：為避免運輸時起重臂超高，起重臂的伸縮行程是有限制的，且運輸時起重臂需擺到指定位置，容易被操作手忽略。但是伸縮量又導致起重臂的起吊范圍有限，較遠處的鉆具無法起吊。起重臂在工作過程中，由于操作疏忽，可能造成過起吊，或擺動過程中與動力頭或鉆具碰撞，引發安全事故，現有方案無任何保護措施。現有的鉆機上的起重臂放置不當，存在易超高及起重臂長度不夠用等問題。

技術實現要素：

本發明的其中一個目的是提出一種起吊結構及鉆機，用以優化現有鉆機起重臂的結構，提高鉆機起吊能力。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供了一種起吊結構，包括起吊部、回轉臂和可伸縮的伸縮臂，所述伸縮臂與所述回轉臂可轉動連接，所述起吊部的一端與所述回轉臂連接，所述起吊部的另一端繞過所述伸縮臂的一端；其中，所述伸縮臂能在折疊位置和工作位置之間切換，所述折疊位置是所述伸縮臂與所述回轉臂貼合的位置，所述工作位置是所述伸縮臂處于起吊作業時的位置。

在可選的實施例中，起吊結構還包括限位裝置，所述伸縮臂、所述限位裝置和所述回轉臂形成三角結構，所述限位裝置能將所述伸縮臂限定在設定的俯仰角且能折疊所述伸縮臂，所述俯仰角是所述伸縮臂與所述回轉臂之間的夾角。

在可選的實施例中，所述伸縮臂的一端與所述回轉臂可轉動連接，所述伸縮臂的另一端與所述限位裝置的一端可轉動連接，所述限位裝置的另一端與所述回轉臂可轉動連接；所述伸縮臂的另一端的位置低于所述限位裝置的另一端的位置。

在可選的實施例中，所述限位裝置包括折疊油缸。

在可選的實施例中，所述折疊油缸為雙級油缸或兩個串聯的單級油缸。

在可選的實施例中，起吊結構還包括回轉角度檢測裝置，所述回轉角度檢測裝置用于檢測所述回轉臂相對于鉆塔的回轉角度并在所述回轉臂回轉至動力頭的運動路徑上時，向控制器發出控制信號以停止所述動力頭的動作直至所述回轉臂擺出所述動力頭的運動路徑。

在可選的實施例中，起吊結構還包括伸縮臂俯仰角檢測裝置，所述伸縮臂俯仰角檢測裝置用于檢測所述伸縮臂的俯仰角。

在可選的實施例中，所述伸縮臂俯仰角檢測裝置包括角度接近開關。

在可選的實施例中，起吊結構還包括伸縮行程檢測裝置，所述伸縮行程檢測裝置用于檢測所述伸縮臂的伸縮行程。

在可選的實施例中，起吊結構還包括重物位置檢測裝置，所述重物位置檢測裝置用于檢測起吊物與所述伸縮臂的一端之間的距離。

在可選的實施例中，所述重物位置檢測裝置包括重錘和重錘位置檢測部件，所述重錘設于所述起吊部，所述重錘位置檢測部件設于所述伸縮臂的一端，所述重錘位置檢測部件用于檢測所述重錘的位置進而判斷所述起吊物與所述伸縮臂的一端之間的距離。

在可選的實施例中，所述重物位置檢測裝置與控制器電連接，所述控制器用于在所述重物位置檢測裝置檢測到的距離小于閾值時停止起吊。

在可選的實施例中，所述伸縮臂包括基本臂、一節臂和驅動油缸，所述基本臂與所述回轉臂可轉動連接，所述一節臂套設于所述基本臂，所述驅動油缸與所述一節臂驅動連接，以帶動所述一節臂相對于所述基本臂伸出、回縮。

本發明另一實施例提供一種鉆機，包括本發明任一技術方案提供的起吊結構。

在可選的實施例中，所述回轉臂設于所述鉆機的鉆塔的頂部，所述回轉臂與鉆塔可回轉連接，且所述回轉臂的縱向與所述鉆塔縱向一致。

在可選的實施例中，蝸輪蝸桿式回轉支承與所述回轉臂驅動連接，以驅動所述回轉臂相對于所述鉆塔回轉；或者，回轉減速機與所述回轉臂驅動連接，以驅動所述回轉臂相對于所述鉆塔回轉。

本發明另一實施例提供一種鉆機，包括本發明任一技術方案提供的鉆機。

在可選的實施例中，所述回轉臂設于所述鉆機的鉆塔的頂部，所述回轉臂用于與鉆塔可回轉連接，且所述回轉臂與所述鉆塔縱向一致。

基于上述技術方案，本發明實施例至少可以產生如下技術效果：

上述技術方案提供的起吊結構，包括起吊部、回轉臂和伸縮臂，實際起吊時，只有伸縮臂與鉆塔本體形成夾角，回轉臂則起到連接和保持穩定性的作用；運輸時，伸縮臂能折疊至與回轉臂基本貼合的位置，這樣可以使得整個起吊部分能與鉆塔本體的縱向一致，即便增加伸縮臂的長度也不會出現超高問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為現有技術中鉆機上的起重臂結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的鉆機處于工作狀態的局部結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的鉆機起吊裝置主視結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的鉆機起吊裝置剖視結構示意圖；

圖5為本發明實施例提供的鉆機起吊裝置折疊后處于運輸狀態的示意圖；

圖6為本發明實施例提供的鉆機安全檢測部分的結構示意圖；

圖7為本發明實施例提供的鉆機安全檢測邏輯控制示意圖。

附圖標記：

1、起吊部；2、回轉臂；3、伸縮臂；4、限位裝置；5、回轉角度檢測裝置；6、伸縮臂俯仰角檢測裝置；7、伸縮行程檢測裝置；8、重物位置檢測裝置；9、鉆塔；10、回轉減速機；11、鋼絲繩；12、吊鉤；13、滑輪；15、液壓絞車；20、動力頭；21、上支架，22、下支座，23、托架，25、第一滑塊；26-第二滑塊；31、基本臂；32、一節臂；33、驅動油缸；40、折疊油缸；41、第一油缸；42、第二油缸；81、重錘；82、重錘位置檢測部件；200、控制器；100、起重臂；300、鉆塔；400、臂支座。

具體實施方式

下面結合圖2～圖7對本發明提供的技術方案進行更為詳細的闡述。

本發明實施例提供了一種起吊結構，應用于車載/拖車式鉆機領域，尤其是深井鉆機、煤層氣鉆機、頁巖氣鉆機的鉆具起吊裝置。

參見圖2，該起吊結構包括起吊部1、回轉臂2和可伸縮的伸縮臂3，伸縮臂3與回轉臂2可轉動連接。其中，伸縮臂3能在折疊位置和工作位置之間切換，折疊位置是伸縮臂3與回轉臂2貼合的位置，工作位置是伸縮臂3處于起吊作業時的位置。

參見圖3，起吊部1包括鋼絲繩11、吊鉤12以及滑輪13?；?3固定在伸縮臂3的一端，鋼絲繩11繞過滑輪13，一端與回轉臂2固定，鋼絲繩11另一端設置吊鉤12以起吊物品。

上述技術方案提供的起吊結構包括回轉臂2和伸縮臂3，回轉臂2作為連接部件，本身可不具備伸縮功能?；剞D臂2用于與鉆機的鉆塔9回轉連接，且能夠帶動伸縮臂3一同回轉。伸縮臂3作為起吊部件，其長度直接影響起吊量。由于伸縮臂3能在折疊位置和工作位置之間切換，正常起吊時，伸縮臂3處于工作位置，伸縮臂3與回轉臂2之間有夾角，該夾角也稱為俯仰角。伸縮臂3的俯仰角是范圍值，比如可以介于30度至90度之間。在伸縮臂3的伸縮量一定時，不同的俯仰角對應了不同起吊能力。需要運輸時，將伸縮臂3轉動至折疊狀態，此狀態下，伸縮臂3與回轉臂2貼合，兩者縱向基本一致，回轉臂2與鉆塔9的縱向一致，故伸縮臂3的縱向也與鉆塔9的縱向一致，這樣就能避免因兩者縱向不一致導致的超高問題。采用該種形式的起重臂結構，可加長伸縮臂3的伸縮長度，從而增加起吊結構的起吊工作半徑。

參見圖2，在可選的實施例中，起吊結構還包括限位裝置4，伸縮臂3、限位裝置4和回轉臂2形成三角結構，限位裝置4能將伸縮臂3限定在設定的俯仰角且能折疊上述的伸縮臂3。俯仰角是指伸縮臂3與回轉臂2之間的夾角。

限位裝置4有多種實現方式，本實施例中以采用油缸為例，但不限于此。限位裝置4主要用于與伸縮臂3、回轉臂2形成三角結構，該三角結構中，伸縮臂3和限位裝置4的長度都是可變的，回轉臂2的長度不變。三角結構使得起吊結構受力更加穩定。當伸縮臂3和限位裝置4的長度都一定時，伸縮臂3的俯仰角是一定的。當伸縮臂3和限位裝置4任一一個的長度變化時，伸縮臂3的俯仰角會改變。

參見圖2，在可選的實施例中，伸縮臂3的一端與回轉臂2可轉動連接，伸縮臂3的另一端與限位裝置4的一端可轉動連接，限位裝置4的另一端與回轉臂2可轉動連接；伸縮臂3的另一端的位置低于限位裝置4的另一端的位置。

參見圖4，在可選的實施例中，限位裝置4包括折疊油缸40。

參見圖4，具體地，折疊油缸40為雙級油缸或兩個串聯的單級油缸。本實施例中采用了兩個油缸：第一油缸41、第二油缸42。兩個油缸的截面積尺寸不同，這樣使得油缸動作有先后順序。當然，亦可采用兩個相同截面積的油缸，或者直接采用雙級油缸。在起吊量較小時，折疊油缸40亦可采用一個單級油缸。

為了保證回轉臂2動作的安全性，參見圖6和圖7，在可選的實施例中，起吊結構還包括回轉角度檢測裝置5，回轉角度檢測裝置5用于檢測回轉臂2相對于鉆塔9的回轉角度并在回轉臂2回轉至動力頭20的運動路徑上時，向控制器200發出控制信號以停止動力頭20的動作直至回轉臂2擺出動力頭20的運動路徑。

參見圖6和圖2，為了保證回轉臂2動作的安全性，起吊結構還包括伸縮臂俯仰角檢測裝置6，伸縮臂俯仰角檢測裝置6用于檢測伸縮臂3的俯仰角。俯仰角與起吊能力相關，可以根據俯仰角確定起吊結構的起吊能力，以保證起吊作用的安全性。

可選地，伸縮臂俯仰角檢測裝置6包括角度接近開關。

在可選的實施例中，起吊結構還包括伸縮行程檢測裝置7，伸縮行程檢測裝置7用于檢測伸縮臂3的伸縮行程。伸縮臂3的伸縮行程與起吊能力相關，可以根據伸縮行程確定起吊結構的起吊能力，以保證起吊作用的安全性。

在可選的實施例中，起吊結構還包括重物位置檢測裝置8，重物位置檢測裝置8用于檢測起吊物與伸縮臂3的一端之間的距離。

參見圖2，在可選的實施例中，重物位置檢測裝置8包括重錘81和重錘位置檢測部件82，重錘81設于伸縮臂3的一端的吊繩上，重錘位置檢測部件82設于伸縮臂3的一端，重錘位置檢測部件82用于檢測重錘81的位置進而判斷起吊物與伸縮臂3的一端之間的距離。

在可選的實施例中，重物位置檢測裝置8與控制器200電連接，控制器200用于在重物位置檢測裝置8檢測到的距離小于閾值時停止起吊，以防止過卷，保證起吊的安全性。

下面結合圖2至圖7介紹一個具體實施例。

參見圖2和圖3，該鉆機用起吊結構由回轉減速機10、起重臂主體、上支架21、下支架22、起重臂托架23、液壓絞車15組成。起重臂主體包括回轉臂2、伸縮臂3和限位裝置4?；剞D臂2安裝于外層鉆塔9上的上支架21和下支架22之間。上支架21和下支架22均焊接在外層鉆塔9上。

起重臂主體主要有回轉臂2、伸縮臂3、驅動油缸33及折疊油缸40等組成。

回轉臂2主要用于安裝伸縮臂3，驅動油缸33伸縮，與伸縮臂3配合完成起重臂的伸縮。

回轉臂2主要用于實現輔助起重臂的回轉，回轉臂2上部安裝回轉減速機10，通過回轉減速機10上面的馬達驅動回轉臂2，從而實現回轉臂2的回轉。

參圖2至圖4，該起重臂的伸縮動作主要通過驅動油缸33的伸縮實現，驅動油缸33缸筒端與回轉臂2的耳板連接，活塞桿端與伸縮臂3采用銷軸連接。伸縮臂3裝配到回轉臂2矩形管內部，伸縮臂3和回轉臂2之間為了減小摩擦，在回轉臂2上、下兩側分別安裝了第一滑塊25，在其左右兩側安裝了第二滑塊26，保證起重臂伸縮時的平順性以及受力均勻。驅動油缸33的缸筒端連接到回轉臂2后部的耳板上，活塞桿端連接到伸縮臂3上的矩形管上，驅動油缸33設計安裝在伸縮臂3的矩形管內部，在保證伸縮行程的情況下，減小了驅動油缸33的安裝距離。起重臂的伸縮動作增加了起吊范圍，實現遠距離處鉆具的起吊。

參圖2至圖4，該起重臂俯仰角度的調整動作主要通過折疊油缸40實現，該折疊油缸40與回轉臂2、伸縮臂3整體構成三角結構，使得起吊結構受力更加穩定。該折疊油缸40由兩種不同的油缸通過結構件的連接實現兩級液壓缸的作用。該折疊油缸40的缸筒端與回轉臂2上的連接板連接，活塞桿端與回轉臂2上端的耳板連接。該折疊油缸40動作時，由于兩種第一油缸41和第二油缸42的截面積大小不同，使得油缸動作有先后順序。如果是伸出動作，先由截面積較大的第二油缸42伸出調整起重臂的角度，完全伸出后，截面積小的第一油缸41開始伸出動作。如果是從運輸狀態到達工作狀態，則油缸動作的先后順序相反。運輸時，第一油缸41、第二油缸42均完全伸出，使得起重臂與鉆塔9方向一致，起重臂落到起重臂托架23上，避免因為起重臂結構過長導致整車超高。

該起重臂的回轉動作主要由回轉減速機10驅動回轉臂2實現，回轉臂2的上端與回轉減速機10通過平鍵與起重臂主體的回轉臂2連接，回轉減速機10通過螺栓與上支架21進行固定連接；起重臂主體的下端通過軸承與下支架22裝配連接。回轉減速機10上的馬達帶動整個起重臂實現回轉運動。

另外，基于安全考慮，在起重臂上設計了安全檢測系統，保證起重臂作業安全。具體檢測原理是：

(1)、起重臂旋轉過程中回轉臂2旋轉角度被檢測，把相應的檢測信號反饋到控制器200，控制器200控制鉆機的動力頭20。當起重臂旋轉到了動力頭20的運動路徑上時，檢測到該旋轉位置的角度，控制器200控制動力頭20，保證動力頭20停止運動，直到起重臂擺出動力頭20的運動路徑，控制器200控制動力頭20可以運動。起重臂作業時在鉆塔9頂端部位，觀察不方便，基于安全操作考慮，在起重臂回轉臂2上安裝角度檢測傳感器，防止起重臂與動力頭20碰撞。在回轉臂2上安裝位移傳感器，檢測起重臂的伸縮狀態防止過載起吊。

(2)、伸縮臂3的俯仰角度檢測。起重臂俯仰角度的不同，直接影響起重臂的起吊能力，因此進行起重臂俯仰角度檢測是十分必要的。采用角度接近開關進行俯仰角度檢測，把檢測的角度信號反饋到控制器200，控制器200控制俯仰油缸的伸縮量。不同的俯仰角度，起重臂對應不同的起吊能力。

(3)、伸縮臂3的伸縮行程檢測。起重臂不同的伸縮量也影響起重臂的起吊能力，因此必須檢測起重臂的伸縮情況。在起重臂的回轉臂2前端，安裝限位開關，伸縮臂3上安裝吊臂伸縮檢測板，當伸縮臂3伸縮，吊臂伸縮檢測板觸發限位開關工作，從而檢測出起重臂是否伸出，根據不同的伸出狀態進而控制起重臂不同的起吊能力，防止由于超載起吊，導致可能的安全事故。

(4)、液壓絞車上的防過卷檢測。由于起吊結構安裝在鉆塔9的上端，施工操作時很容易疏忽起吊重物與起重臂之間的距離，可能導致起重臂起吊重物超過安全距離，起吊重物撞擊起重臂，造成重物墜落或是鋼絲繩11被拉斷。因此安裝防過卷距離檢測，在伸縮臂3的前端安裝一個重錘限位傳感器，檢測重物與伸縮臂3的安全距離，當重物接觸到重錘限位傳感器的下端重錘81時，把檢測信號反饋到控制器200，控制器200控制液壓絞車15的馬達停止工作，避免由于疏忽，導致起吊重物與起重臂結構件發生碰撞，使得起重臂的操作更加安全，更加人性化。

上述技術方案提供的起吊結構，適用于車載/拖車式鉆機，其是可折疊的，運輸時起重臂與鉆塔9方向一致，增大起重臂長度的同時有效降低運輸高度；工作時三角支撐結構，結構穩定性好。

本發明另一實施例提供一種鉆機，包括本發明任一技術方案提供的鉆機。

在可選的實施例中，回轉臂2設于鉆機的鉆塔9的頂部，回轉臂2用于與鉆塔9可回轉連接，且回轉臂2與鉆塔9縱向一致。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗指所指的裝置或元件必須具有特定的方位、為特定的方位構造和操作，因而不能理解為對本發明保護內容的限制。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，但這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。