本發(fā)明涉及工程機械領域，具體涉及一種橫梁結(jié)構(gòu)及鉆機。

背景技術：

根據(jù)國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃，業(yè)內(nèi)需要加快發(fā)展水能、地熱能、生物質(zhì)能，有序開放開采權(quán)，積極開發(fā)天然氣、煤層氣、頁巖氣等能源，故對車載深井鉆機的需求越來越大。車載深井鉆機的鉆塔結(jié)構(gòu)受力復雜，需承受沿伸縮方向上的拉壓及扭轉(zhuǎn)，其中外臂下橫梁結(jié)構(gòu)作為鉆塔結(jié)構(gòu)的重要組成結(jié)構(gòu)，是承受鉆塔扭轉(zhuǎn)的主要載體，也是承受鉆塔整體移動的主要受力載體。實際作業(yè)打孔時，該下橫梁結(jié)構(gòu)位于外臂下部。近年來車載深井鉆機打孔深度越來越深，所需扭矩越來越大，鉆塔的重量越來越重，外臂下橫梁結(jié)構(gòu)的抗拉壓、抗彎、抗扭性能存在安全隱患，影響整車的穩(wěn)定性。

現(xiàn)有車載深井鉆機所使用的外臂下橫梁結(jié)構(gòu)為平板拼焊成的箱型結(jié)構(gòu)，外臂下橫梁結(jié)構(gòu)主要通過上下平板、前后平板及豎筋板相焊接后再與臂體焊接以提升其剛度、強度。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術中至少存在下述問題：重量是車載深井鉆機能否上路的直接指標，重量超過國家標準的車輛不能上路。現(xiàn)有外臂下橫梁結(jié)構(gòu)的上、下、前、后的箱體板都為平板，需加大板材尺寸厚度才能使得下橫梁結(jié)構(gòu)滿足剛度和強度要求。但是，增加板材尺寸厚度會造成其結(jié)構(gòu)重量偏重，影響外臂下橫梁的輕量化設計。另外，由于現(xiàn)有的車載深井鉆機外臂下橫梁結(jié)構(gòu)設計不合理，外臂下橫梁剛度、強度較弱，造成車載深井鉆機鉆塔實際作業(yè)時下橫梁結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形很大，焊縫容易撕裂。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的其中一個目的是提出一種橫梁結(jié)構(gòu)及鉆機，用以優(yōu)化橫梁結(jié)構(gòu)，在保證其承載能力的前提下，實現(xiàn)其輕量化。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

本發(fā)明提供了一種橫梁結(jié)構(gòu)，用于安裝于鉆機外臂，所述橫梁結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為用于與鉆機外臂連接的承載面是平的，且所述橫梁結(jié)構(gòu)朝著遠離所述鉆機外臂的方向凸起。

在可選的實施例中，所述橫梁結(jié)構(gòu)包括上折彎板、下折彎板和連接板，所述上折彎板和所述下折彎板通過所述連接板連接，所述上折彎板和所述下折彎板的折彎方向相同。

在可選的實施例中，所述連接板包括前板和后板，所述前板和所述后板都具有與所述上折彎板和所述下折彎板匹配的彎折結(jié)構(gòu)，所述前板和所述后板立設于所述上折彎板和所述下折彎板之間。

在可選的實施例中，所述前板和所述后板都是凸起的，并且所述前板和所述后板的凸起方向相反。

在可選的實施例中，橫梁結(jié)構(gòu)還包括中折彎板；

所述中折彎板的凸起方向與所述前板的凸起方向相反，且所述中折彎板的兩端與所述前板連接，所述中折彎板位于所述上折彎板和所述下折彎板之間；或者，所述中折彎板的凸起方向與所述后板的凸起方向相反，且所述中折彎板的兩端與所述后板連接，所述中折彎板位于所述上折彎板和所述下折彎板之間。

在可選的實施例中，橫梁結(jié)構(gòu)還包括筋板，所述筋板垂直于所述前板。

在可選的實施例中，所述筋板的數(shù)量至少為兩個，各所述筋板間隔設置。

在可選的實施例中，橫梁結(jié)構(gòu)還包括耳板，所述耳板立設于所述前板外側(cè)，所述耳板設有安裝孔。

在可選的實施例中，所述耳板包括兩個，兩個所述耳板相對于所述上折彎板的縱向中心線對稱設置。

在可選的實施例中，所述上折彎板和/或所述下折彎板是拱形的。

本發(fā)明另一實施例提供一種鉆機，包括鉆機外臂和本發(fā)明任一技術方案所提供的橫梁結(jié)構(gòu)，所述橫梁結(jié)構(gòu)安裝于鉆機外臂，且所述橫向結(jié)構(gòu)朝著遠離所述鉆機外臂的方向凸起。

基于上述技術方案，本發(fā)明實施例至少可以產(chǎn)生如下技術效果：

上述橫梁結(jié)構(gòu)，其用于與鉆機外臂連接的承載面被構(gòu)造成是平的，整個橫梁結(jié)構(gòu)是彎的，這種彎的結(jié)構(gòu)具有很高的抗拉壓、抗扭與抗彎剛度及強度，故能解決結(jié)構(gòu)重量與結(jié)構(gòu)剛度、強度的設計矛盾，有利于車載鉆機外臂輕量化設計，并保證整車的作業(yè)安全性與穩(wěn)定性。

附圖說明

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

圖1本發(fā)明實施例提供的橫梁結(jié)構(gòu)安裝示意圖；

圖2本發(fā)明實施例提供的橫梁結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明實施例提供的橫梁結(jié)構(gòu)分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的連接板和中折彎板的分解示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的前板主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的上折彎板和下折彎板結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記：

1、承載面；2、上折彎板；3、下折彎板；4、連接板；41、前板；42、后板；5、中折彎板；6、筋板；7、耳板；8、橫梁結(jié)構(gòu)；9、鉆機外臂；10、下板；61、筋板；62、筋板；63、筋板；64、筋板；65、筋板；66、筋板；67、筋板；68、筋板；71、耳板；72、耳板。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1～圖6對本發(fā)明提供的技術方案進行更為詳細的闡述。

參見圖1和圖2，本發(fā)明實施例提供一種橫梁結(jié)構(gòu)8，用于安裝于鉆機外臂9。鉆機外臂9上可設置多個橫梁，本發(fā)明實施例提供的橫梁結(jié)構(gòu)8更宜作為下橫梁結(jié)構(gòu)，安裝在鉆機外臂9的中下部。橫梁結(jié)構(gòu)8被構(gòu)造為彎的，但是用于與鉆機外臂9連接的承載面1是平的，且橫梁結(jié)構(gòu)8朝著遠離鉆機外臂9的方向凸起。

承載面1可以是弧形的、彎折形的或是其他的彎曲形狀。

上述橫梁結(jié)構(gòu)8，其用于與鉆機外臂9連接的承載面1被構(gòu)造成是平的，整個橫梁結(jié)構(gòu)8是彎的，這種彎的結(jié)構(gòu)具有很高的抗拉壓、抗扭與抗彎剛度及強度，故能解決結(jié)構(gòu)重量與結(jié)構(gòu)剛度、強度的設計矛盾，有利于車載鉆機外臂9輕量化設計，并保證整車的作業(yè)安全性與穩(wěn)定性。

參見圖3和圖6，橫梁結(jié)構(gòu)8包括上折彎板2、下折彎板3和連接板4。上折彎板2和下折彎板3通過連接板4連接，上折彎板2和下折彎板3的折彎方向相同，下折彎板3內(nèi)凹的一側(cè)位于鉆機外臂9的空隙處，即圖3中下折彎板3的下側(cè)。區(qū)域101是空的。

參見圖3和圖6，進一步地，橫梁結(jié)構(gòu)8還包括下板10，下板10有兩塊，設于下彎折板3縱向兩端。下板10和下折彎板3共同形成橫梁結(jié)構(gòu)8底部的支撐面，如此設置使得下彎折板3更加容易加工制造。當然，亦可直接將下彎折板3的形狀設置為與上彎折板2是對應的，即長度大致相同。

參見圖3，進一步地，連接板4包括前板41和后板42。前板41和后板42都具有與上折彎板2和下折彎板3匹配的彎折結(jié)構(gòu)。前板41和后板42立設于上折彎板2和下折彎板3之間。具體來說，前板41和后板42除了相向凸起外，其與上彎折板2和下彎折板3接觸的邊緣是彎折的，以與上彎折板2和下彎折板3緊密貼合。前板41和后板42大致是立設的，上折彎板2和下折彎板3是大致水平設置的，此處的大致水平?jīng)]有考慮上折彎板2和下折彎板3彎折的區(qū)域。

圖5清楚示意了前板41的結(jié)構(gòu)，后板42的結(jié)構(gòu)也是類似的，只是凸起方向相反。從圖5可以清楚看到，前板41的中部是彎折的，該彎折處與上彎折板2和下彎折板3的形狀配合。

參見圖3，為了進一步提高橫梁結(jié)構(gòu)8的抗拉壓、抗扭、抗彎剛度及強度，前板41和后板42都是凸起的，并且前板41和后板42的凸起方向相反。參見圖4，前板41和后板42都是中部凸起，且凸起方向是相反的。

參見圖3，上折彎板2和下折彎板3整體都大致向上拱起，前板41具有與上折彎板2和下折彎板3匹配的折彎結(jié)構(gòu)。后板42也具有與上折彎板2和下折彎板3匹配的折彎結(jié)構(gòu)。另外，前板41和后板42的凸起方向相反，表現(xiàn)在圖3中即為前板41和后板42的中部都向橫梁結(jié)構(gòu)8的外部凸起。這樣形成的橫梁結(jié)構(gòu)8強度和剛度更高。

參見圖3和圖4，橫梁結(jié)構(gòu)8還包括中折彎板5，中折彎板5的凸起方向與前板41的凸起方向相反，且所述中折彎板5的兩端與前板41連接，中折彎板5位于上折彎板2和下折彎板3之間。

參見圖3和圖4，中折彎板5的凸起方向與前板41的凸起方向相反、與后板42的凸起方向相同。中彎折板5比較短，其長度大概對應前板41中部凸起段的長度。中折彎板5的兩端與前板41的凸起部分連接。

中折彎板5的另一種設置方式如下：中折彎板5的凸起方向與后板42的凸起方向相反、與前板41的凸起方向相同，且所述中折彎板5的兩端與后板42連接，中折彎板5位于上折彎板2和下折彎板3之間。中彎折板5比較短，其長度大概對應后板42中部凸起段的長度。中折彎板5的兩端與后板42的凸起部分連接。

本實施例中以后一種方式為例。該方式形成的橫梁結(jié)構(gòu)8，具有很高的抗拉壓、抗扭與抗彎剛度及強度。

參見圖3，本實施例中，橫梁結(jié)構(gòu)8還包括筋板6，筋板6大致垂直于前板41。筋板6可以進一步增加橫梁結(jié)構(gòu)8的抗拉壓、抗扭與抗彎剛度及強度。

參見圖3，筋板6的數(shù)量可以至少為兩個，各筋板6間隔設置。本實施例中，設置了多根筋板6，各筋板6大致是平行的，在前板41和后板42的凸起處設置了四根筋板6，分別為筋板63、64、65、66，這四根筋板6能很好地增加凸起處的抗拉壓、抗扭與抗彎強度和剛度。

參見圖3，橫梁結(jié)構(gòu)8還包括耳板7，耳板7立設于前板41外側(cè)，耳板7大致垂直于上折彎板2。耳板7設有安裝孔，以實現(xiàn)其他部件的安裝。

參見圖2，本實施例中，耳板7包括兩個，分別為耳板71和耳板72，耳板71和耳板72相對于上折彎板2的縱向中心線l對稱設置。

參見圖1至圖3，下面介紹一具體實施例。鉆機外臂9可設兩個橫梁結(jié)構(gòu)8，根據(jù)設置位置的不同，各個橫梁結(jié)構(gòu)8的承載情況也不同。本實施例的橫梁結(jié)構(gòu)8適宜于安裝在下方，也可稱為下橫梁結(jié)構(gòu)。

以圖2所示方向為例，該下橫梁結(jié)構(gòu)為左右對稱結(jié)構(gòu)，主要由上折彎板2、后板42、下板6、前板41、中折彎板5、下折彎板3、下板19、筋板6和耳板7焊接而成。其中，筋板6包括筋板61、筋板62、筋板63、筋板64、筋板65、筋板66、筋板67和筋板68。耳板7包括耳板71和耳板72。

橫梁結(jié)構(gòu)8內(nèi)部由后板42，前板41，筋板62，筋板67相焊接，使其中間形成六邊形結(jié)構(gòu)，中折彎板5把中間六邊形結(jié)構(gòu)分割成小的四邊形及三角形結(jié)構(gòu)，使外臂下橫梁結(jié)構(gòu)能更好地承受拉壓及彎扭。

本實施例中，上折彎板2、下折彎板3都為拱形折彎板，該結(jié)構(gòu)可提高外臂下橫梁結(jié)構(gòu)的抗扭能力。

需要說明的是，上折彎板2，下折彎板3不限于拱形折彎板，各折彎板折彎次數(shù)不限，折彎角度不限，中折彎板5個數(shù)根據(jù)布局空間可增加、減少。

參見圖3，后板42、前板41和中折彎板5都是拱形的，該結(jié)構(gòu)可提高外臂下橫梁結(jié)構(gòu)的抗拉壓及彎扭能力。需要說明的是，前板41、中折彎板5和后板42的拱形角度不限，拱形個數(shù)不限，也可無拱形。

上述結(jié)構(gòu)能解決目前車載深井鉆機外臂9下橫梁結(jié)構(gòu)剛度、強度問題，并能實現(xiàn)下橫梁結(jié)構(gòu)的輕量化。橫梁結(jié)構(gòu)8中間部分由上折彎板2、后板42、前板41、中折彎板5和下折彎板3焊接形成多邊形，提高外臂下橫梁結(jié)構(gòu)的剛度、強度。中間拼接形狀不限于六邊形，可為其它多邊形。

上述技術方案，采用拓撲優(yōu)化設計，采用平板、折彎板的多種結(jié)構(gòu)形式相結(jié)合，共同形成車載深井鉆機外臂9下橫梁新型布局結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)不僅重量輕，且具有很高的抗拉壓、抗扭與抗彎剛度及強度，可有效解決結(jié)構(gòu)重量與結(jié)構(gòu)剛度、強度的設計矛盾，有利于車載深井鉆機外臂9輕量化設計，并保證整車的作業(yè)安全性與穩(wěn)定性。

本發(fā)明另一實施例提供一種鉆機，包括本發(fā)明任一技術方案所提供的橫梁結(jié)構(gòu)8，橫梁結(jié)構(gòu)8安裝于鉆機外臂9，且橫向結(jié)構(gòu)朝著遠離鉆機外臂9的方向凸起。

在本發(fā)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(nèi)”、“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(fā)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(gòu)造和操作，因而不能理解為對本發(fā)明保護內(nèi)容的限制。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)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(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。