水平定向钻机的锚杆快换装置
锚杆是水平定向钻的关键部件之一，其作用是将水平定向钻机锚固于地面来保持整机作业时的稳定性。该装置主要由驱动体、锁套、钢球、弹簧、重锤、挡圈、锚杆组成。重锤安放在驱动体上的驱动套筒内；驱动套筒上下均布了两组钢球，锁套放在驱动套筒外；弹簧装在锁套上端与驱动体上的挡板之间；驱动套筒下端装有挡圈，可使锁套轴向限位；锚杆由锚杆连接体和螺旋杆组成，锚杆连接体安装在重锤下方的驱动套筒内，通过螺栓与螺旋杆相连。
本文介绍一种水平定向钻机的锚杆快换装置，可以使锚杆方便快捷地连接或脱离，结构紧凑、操作方便，缩短了锚固时间，提高了作业效率。
１ 结构
该锚杆快换装置结构简单，如图１－图４，主要由以下几大系统组成。
图中１?驱动体；１－１?驱动套筒；１－２?连接盘；１－３?挡板；２?锁套；２－１?内壁球面凹槽；３?钢球；４?锚杆；４－１?锚杆连接体；４－２?长圆球面凹槽；４－３?螺旋杆；５?螺栓；６?挡圈；７?重锤；８?弹簧。
在图１中，驱动套筒（１－１）与连接盘（１－２）及挡板（１－３）焊接成为组件驱动体（１）；将重锤７）放入驱动套筒（１－１）内；然后在驱动套筒（１－１）的上组钢球孔内游离地放入六只钢球（３），下组钢球孔内游离地放入三只钢球（３）；锁套（２）套放在驱动套筒（１－１）外；弹簧（８）安装在挡板（１－３）与锁套（２）内孔上端面之间；挡圈（６）安放在驱动套筒（１－１）下端的挡圈槽内，挡圈（６）可使锁套（２）轴向限位；上面的六只钢球（３）受弹簧（８）内圈的限制，凸出驱动套筒（１－１）内壁，这样可限制重锤（７）下落。
在图２中，上组六只钢球（３）均匀分布在驱动套筒（１－１）内，起到锁住锁套（２）和限制重锤（７）下落的作用。
在图３中，下组三只钢球（３）均匀分布在驱动套筒（１－１）内，启到锁住锚杆（４）的作用。
图４为未装锚杆（４）且锁套（２）被锁住状态，此时上组六只钢球（３）嵌入锁套（２）内壁球面凹槽（２－１）中，下组三只钢球（３）处于锁套（２）下端的大直径内孔处。因下组钢球（３）此时可向外游离，锚杆连接体（４－１）就可方便地放入驱动套筒（１－１）内六方孔内，当锚杆连接体（４－１）上端面与重锤（７）接触并继续顶起重锤（７）时，重锤（７）与上组六只钢球（３）脱离接触，上组六只钢球（３）可向内游离，锁套（２）在其重力及弹簧（８）的作用下向下运动，并挤压下组三只钢球（３）进入锚杆（４）的长圆球面凹槽（４－２）中，这样就达到了锁住锚杆（４）的目的。锚杆连接体（４－１）通过螺栓（５）与螺旋杆（４－３）相连，如此则完成本实施例。
当锚杆（４）与主机脱离时，可人工将锁套（２）托起，在重锤（７）的的作用下，挤压上组六只钢球（３），当上组六只钢球（３）正好嵌入锁套（２）内壁球面凹槽（２－１）中时，可将锁套（２）锁住；此时下组三只钢球（３）处于锁套（２）下端的大直径内孔处，下组三只钢球（３）可向外游离，这样钢球（３）与锚杆（４）的长圆球面凹槽（４－２）脱离，锚杆（４）就可取出，即可完成锚杆（４）与主机的脱离。
２、工作原理
锚杆快换装置的工作原理为：在安装锚杆前，首先顶起重锤，人工向上托起锁套，使上面一组钢球滚入锁套内壁球面凹槽中，放下重锤后，重锤挤压这组钢球，从而锁住锁套使其固定在这一位置。此时下面一组钢球正好处在锁套下端直径较大的内圆孔处，这样可把锚杆连接体方便地插入驱动套筒内六方孔中，同时顶起重锤，此时上面一组钢球可向内游动，在锁套自身重力及弹簧力的作用下，锁套与上面一组钢球脱离并向下运动。同时，下面的一组钢球受向下运动的锁套内壁挤压进入锚杆连接体的长圆球面凹槽中，这样就达到了锁住锚杆连接体的目的，在驱动装置作用下即可带动锚杆工作。当需要锚杆连接体脱离时，可人工将锁套托起，在重锤的作用下，挤压上面一组钢球，当这组钢球正好嵌入锁套内壁球面凹槽中时，可将锁套锁住。此时下面的一组钢球处于锁套下端的大直径内孔处，钢球可向外游离，这样钢球与锚杆连接体的长圆球面凹槽脱离，锚杆连接体就可取出，操作方便。此时可进行下一步工作循环。
结束语
本新型装置可以使锚杆方便快捷地连接或脱离，缩短了锚固时间，提高了作业效率。经过生产试制、型式试验和工业试验，取得较好的效果，达到了预期的设计目的。
原作者： 徐工研究院 温建波 张启君
来 源： 徐州工程机械杂志
