CN101148971B - 锚杆钻机的切削机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可快速转换切削方式的锚杆钻机，包括切削机构，切削机构输出轴(3)，输出轴上部固定有主动棘轮(12)，主动棘轮下方的输出轴上设置有从动棘轮(10)，从动棘轮的中间通过轴承装置于减速箱的箱体延长体(2.1)内壁面上或输出轴上，从动棘轮(10)的下端通过轴承II(5)装置 于箱体延长体(2.1)内壁面上，从动棘轮(10)外壁面上沿圆周方向开设若干个凹槽(10.1)，相应于所述凹槽(10.1)，箱体延长体(2.1)上相应位置处设置有一凸台(2.2)，凸台(2.2)中心设有一螺柱(18)或拉销II(27)，螺柱(18)或拉销II(27)前端与从动棘轮(10)外壁面上的凹槽(10.1)形状相配合。本发明可在纯旋转切削和冲击旋转切削方式间快速切换、并可实现冲击旋转切削状态下对低硬度、低强度岩石的纯旋转切削，真正实现安全、高效钻孔。

Description

锚杆钻机的切削机构

技术领域

本发明涉及一种用于钻孔的机械，具体涉及一种锚杆钻机。主要用于煤矿、非金属矿山巷道(隧道)钻凿锚杆孔。是一种既可纯旋转切削、又可转换为冲击旋转切削方式的钻孔机械。属矿山机械技术领域。

背景技术

锚杆支护技术是一种经济、安全、高效的巷道支护技术，上世纪九十年代末，国内煤矿及部分非金属矿山开始逐步推行锚杆支护技术，作为实施锚杆支护作业的钻孔机具也从最初的电动锚杆钻机、液压钻机锚杆向以压缩空气为动力的气动锚杆钻机转变。由于安全性好、使用方便、加上气动马达转速、转矩可随负载变化而变化的特性，气动锚杆钻机已成为煤矿钻凿锚杆孔的主流设备。与凿岩机工作方式不同，锚杆钻机以纯旋转方式破岩，其优点是解决了凿岩机冲击破岩易引起象煤矿等矿山因顶板不稳定、强度低、受冲击易破碎或引起塌落的危险。其缺点是因钻头切削性能的限制，不适合用于中高硬度岩层。

中国专利ZL96213902.5冲击煤电钻和ZL200520118524.7振动式锚杆钻机实现了岩石钻机的冲击切削方式，但该技术仅有一种切削方式，在常规岩石硬度条件下，该种切削方式成孔质量差，及由于存在振动，钻机工

作时不平稳，工人操作难度大，劳动效率反而低。

中国专利ZL200420053336.6冲击式两用锚杆钻机提出了一种可在旋转和冲击间切换的钻机技术。该钻机是在普通钻杆上增设一套冲击机构，通过转换机构对其进行功能转换，可根据现场岩石条件选择纯旋转还是旋转带冲击的功能。但是，由于其转换机构的转换需转动钻机上的水套才能实现，而钻机上的水套固定在箱全上，并带有高压水管等，转换时需松开水套的连接，转换非常麻烦。且不能根据现场岩石条件自由转换。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可在纯旋转切削和冲击旋转切削方式间快速切换的锚杆钻机。

本发明的目的是这样实现的：一种可快速转换切削方式的锚杆钻机，包括切削机构，所述切削机构包括马达、减速箱、输出轴和钻尾套，所述马达输出端与减速箱输入端相连，减速箱输出端与输出轴下端相连，输出轴下部和中部装置于减速箱的箱体延长体内，钻尾套套装于输出轴上端，其特征在于：输出轴上部固定有主动棘轮，主动棘轮下方的输出轴上设置有从动棘轮，从动棘轮的中间通过轴承装置于减速箱的箱体延长体内壁面上或输出轴上，从动棘轮的下端通过轴承II装置于箱体延长体内壁面上，从动棘轮外壁面上沿圆周方向开设若干个凹槽，相应于所述凹槽，箱体延长体上相应位置处设置有一凸台，凸台中心设有一螺柱或拉销II，螺柱或拉销II前端与从动棘轮外壁面上的凹槽形状相配合。

本发明可在纯旋转切削和冲击旋转切削方式间快速切换、并可实现冲击旋转切削状态下对低硬度、低强度岩石的纯旋转切削，真正实现安全、高效钻孔。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为本发明的实施例1切削机构结构示意图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为图2的I放大图。

图5为图4中主动棘轮与从动棘轮分离状态示意图。

图6为图4中主动棘轮与从动棘轮啮合状态示意图。

图7为图4中主动棘轮与从动棘轮另一种结构形式图。

图8为本发明的实施例2切削机构结构示意图。

图9为图8的B-B剖面图。

图10为本发明的实施例3切削机构结构示意图。

图11为图10的C-C剖面图。

图中：马达1、减速箱2、箱体延长体2.1、凸台2.2、输出轴3、轴承I 4、轴承II 5、轴承III 6、套筒7、键8、轴承IV 9、从动棘轮10、弹簧11、主动棘轮12、轴承V 13、钻尾套14、手柄15、拉销I 16、螺钉17、螺柱18、定位套筒19、钻杆20、钻头21、通水套22、推进机构23、连接体24、切削机构25、操纵机构26、拉销II 27。

具体实施方式

实施例1：

参见图1，本发明涉及的可快速转换为冲击旋转切削方式的气动锚杆钻机，主要由推进机构23、连接体24、切削机构25和操纵机构26组成。推进机构23连接于连接体24下端，切削机构25连接于连接体24上端，操纵机构26通过转轴与连接体24相连。压缩空气通过操纵机构26进入切削机构25的马达，驱动马达旋转，将动力传递到输出轴，输出轴带动钻杆旋转，同时压缩空气通过操纵机构进入推进机构的气腿，气腿在压缩空气的作用下伸出，使安装在钻杆顶部的钻头始终与顶板接触，实现其钻进功能。

参见图2～4，所述切削机构25主要由马达1、减速箱2、输出轴3、钻尾套14、主动棘轮12、从动棘轮10、弹簧11、定位套筒19、套筒7、键8、螺柱18、手柄15和拉销I 16组成。所述马达1输出端与减速箱2输入端相连，减速箱2输出端与输出轴3下端相连，输出轴3下部和中部通过轴承I 4和轴承V 13装置于减速箱的箱体延长体2.1内，钻尾套14套装于输出轴3上端，主动棘轮12螺纹连接于输出轴3上部，从动棘轮10置于主动棘轮12下方，从动棘轮10的内孔套置于输出轴3上，从动棘轮10的外周壁通过轴承III 6和轴承IV9装置于箱体延长体2.1内壁面上，从动棘轮10的下端通过轴承II 5装置于箱体延长体2.1内壁面上，弹簧11和定位套筒19套置于输出轴3上，弹簧11嵌置于主动棘轮12下端台阶孔与从动棘轮10上端台阶孔之间。定位套筒19嵌置于轴承III 9与轴承V 13之间的输出轴2上。套筒7用键8固定连接于输出轴3中部，并嵌置于轴承III 6和轴承IV 9之间，套筒7外壁面上沿圆周方向开设若干个凹槽10.1，如图3。相应于所述凹槽10.1，套筒7外的箱体延长体2.1上相应位置处设置有一凸台2.2，凸台2.2中心设有一螺柱18，螺柱18前端与套筒7外壁面上的凹槽10.1形状相配合，螺柱18尾部固定有手柄15，手柄15上设置有拉销I 16。

所述主动棘轮12和从动棘轮10相配合的端面是带有锯齿形(如图5、6)或波纹形(如图7)的齿面。

工作原理：

设置手柄于分离状态：拉出固定手柄和箱体延长体2.1的拉销I 16，反向转动手柄15，螺柱18退出套筒7外壁面上的凹槽，从动棘轮10与箱体延长体2.1分离。钻孔时，在钻尾套14内装入钻杆20和钻头21，开启马达1，马达通过减速箱2将动力传递给输出轴3，输出轴3旋转，钻头21通过钻杆20对输出轴3形成一个反向推力，带动输出轴上的主动棘轮12向下移动，主动棘轮12与从动棘轮10啮合，带动从动棘轮10一起旋转。形成纯旋转切削。

设置手柄于接合状态：拉出固定手柄和箱体延长体2.1的拉销I 16，正向转动手柄，螺柱18旋进套筒7外壁面上的凹槽内，再将手柄上的拉销I 16销入箱体延长体凸台上的孔内，从动棘轮10与箱体延长体2.1固定，从动棘轮10将无法旋动。钻孔时，如需钻孔的岩石较疏松，钻孔提供给钻头21的轴向推力小于弹簧11的弹力，从动棘轮10与主动棘轮12处于分离状态，此时，输出轴带动钻头作纯旋转切削；当钻孔提供给钻头21的轴向推力大于弹簧11的弹力时，主动棘轮12被压下，主动棘轮12与从动棘轮10啮合，此时，输出轴在旋转时将沿从动棘轮10端面上的锯齿或波纹做上下窜动，形成对钻头的轴向冲击力，此时的切削过程为旋转冲击双重切削。

实施例2：

参见图8、9，实施例2结构是将上述实施例1中的螺柱18改成拉销II27，其余均同实施例1。

实施例3：

参见图10、11，实施例3结构是将上述实施例1中的从动棘轮10的内孔通过轴承III6和轴承IV9装置于输出轴3上，并将凹槽10.1直接开设在从动棘轮10的外缘上。

Claims (10)

1.一种锚杆钻机的切削机构，所述切削机构(25)包括马达(1)、减速箱(2)、输出轴(3)和钻尾套(14)，所述马达(1)输出端与减速箱(2)输入端相连，减速箱(2)输出端与输出轴(3)下端相连，输出轴(3)下部和中部装置于减速箱的箱体延长体(2.1)内，钻尾套(14)套装于输出轴(3)上端，其特征在于：输出轴(3)上部固定有主动棘轮(12)，主动棘轮(12)下方的输出轴(3)上设置有从动棘轮(10)，从动棘轮(10)的中间通过轴承装置于减速箱的箱体延长体(2.1)内壁面上或输出轴(3)上，从动棘轮(10)的下端通过轴承II(5)装置于箱体延长体(2.1)内壁面上，从动棘轮(10)外壁面上沿圆周方向开设若干个凹槽(10.1)，相应于所述凹槽(10.1)，箱体延长体(2.1)上相应位置处设置有一凸台(2.2)，凸台(2.2)中心设有一螺柱(18)或拉销II(27)，螺柱(18)或拉销II(27)前端与从动棘轮(10)外壁面上的凹槽(10.1)形状相配合。

2.根据权利要求1所述的一种锚杆钻机的切削机构，其特征在于所述从动棘轮(10)的内孔套置于输出轴(3)上，从动棘轮(10)的外缘通过轴承装置于箱体延长体(2.1)内壁面上。

3.根据权利要求1所述的一种锚杆钻机的切削机构，其特征在于所述从动棘轮(10)的内孔通过轴承装置于输出轴(3)上。

4.根据权利要求2所述的一种锚杆钻机的切削机构，其特征在于所述从动棘轮(10)中部固定套接有套筒(7)，凹槽(10.1)开设在套筒(7)的外壁面上。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种锚杆钻机的切削机构，其特征在于所述主动棘轮(12)和从动棘轮(10)相配合的端面是带有锯齿形或波纹形的齿面。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的一种锚杆钻机的切削机构，其特征在于所述主动棘轮(12)与从动棘轮(10)之间嵌置有弹簧(11)，弹簧(11)套置于输出轴(3)上，并嵌置于主动棘轮(12)下端台阶孔与从动棘轮(10)上端台阶孔之间。

7.根据权利要求5所述的一种锚杆钻机的切削机构，其特征在于所述主动棘轮(12)与从动棘轮(10)之间嵌置有弹簧(11)，弹簧(11)套置于输出轴(3)上，并嵌置于主动棘轮(12)下端台阶孔与从动棘轮(10)上端台阶孔之间。

8.根据权利要求4所述的一种锚杆钻机的切削机构，其特征在于所述套筒(7)用键(8)固定连接于从动棘轮(10)中部。

9.根据权利要求2所述的一种锚杆钻机的切削机构，其特征在于所述从动棘轮(10)的外缘通过轴承III(6)和轴承IV(9)装置于箱体延长体(2.1)内壁面上。

10.根据权利要求4所述的一种锚杆钻机的切削机构，其特征在于所述从动棘轮(10)的外缘通过轴承III(6)和轴承IV(9)装置于箱体延长体(2.1)内壁面上，所述套筒(7)嵌置于轴承III(6)与轴承IV(9)之间。

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