CN103223511B - 应急救助快速防爆开孔设备刀盘进给及退刀传动控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种应急救助快速防爆开孔设备刀盘进给及退刀传动控制机构，主动轴通过平键连接刀盘套筒并驱动刀盘旋转。主动轴上的主动齿轮通过进给控制机构连接进给套筒上的齿轮螺母，并通过所述螺母齿轮驱动进给套筒轴向运动，进而实现进刀或者退刀。并能实现手动快速进给和手动快速退刀。通过在动力轴外部设置进给套筒，并通过进给套筒和螺母齿轮将镗削反作用力传递给机体，解决了刀具窜动问题，还实现了进给变速箱的单向运转保护，即使电机反转依然不会造成机件的碰撞与挤压。

Description

应急救助快速防爆开孔设备刀盘进给及退刀传动控制机构

技术领域

本发明涉及一种刀盘进给及退刀的传动及控制机构。具体涉及一种用于应急救助快速防爆开孔设备切削的刀盘进给及退刀传动控制机构。

背景技术

开孔设备切削的刀盘或者刀头进给运动通常采用单独的进给电机、减速机实现动力供给，而刀具旋转所需动力由另外一台电机提供，两台电机同时工作完成切削开孔任务。这种方式存在传动系统复杂，结构松散，设备体积大等缺点。

授权公告号为CN2352291Y的中国实用新型专利公开了一种“自进式手动管道钻孔机”，利用一台电机驱动实现了钻杆旋转和进给两个动作，具有结构紧凑，钻孔效率高的突出特点。但这种机器仅适合最大孔径10mm左右的开孔操作，如果借助其原理开设直径500mm左右的船板通道则存在诸多技术难题，最主要的是，如果在其主轴下端设置直径500mm左右的刀盘，切割时不同刀头受到的反作用力传递到主轴上后会导致主轴摆动，无法正常开孔。

另外，在切削开孔操作过程中，如果需要快速进刀，利用现有的刀盘进给传动及控制机构需要动力切换，影响工作效率，当用于船舶开孔救助时容易延误救人时机。

发明内容

本发明旨在提供一种应急救助快速防爆开孔设备刀盘进给及退刀传动控制机构，所要解决的技术问题是，第一、通过在动力轴外部设置进给套筒，并通过进给套筒和螺母齿轮将镗削反作用力传递给机体，解决刀具窜动问题。第二、实现进给变速箱的单向运转保护，即使电机反转依然不会造成机件的碰撞与挤压，同时，电机运转过程中通过棘轮扳手转动手动轴可以实现快速进给。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：     

应急救助快速防爆开孔设备刀盘进给及退刀传动控制机构，包括主动轴，其特征在于：还包括下端固定连接有刀盘的圆筒状的刀盘套筒，刀盘与刀盘套筒同轴设置并且刀盘具有中心通孔；所述主动轴从刀盘套筒的上端口深入到刀盘套筒中并通过平键与刀盘套筒滑动连接；还包括套在所述刀盘套筒之外的进给套筒，刀盘套筒与进给套筒之间安装有作为上轴承的向心球轴承和作为下轴承的圆锥滚子轴承；进给套筒的内壁上分别固定设置有上挡环和下挡环，所述向心球轴承的下端面靠在上挡环的上端面，所述圆锥滚子轴承的上端面靠在下挡环的下端面，圆锥滚子轴承的下端面靠在刀盘的上端面，或者靠在设置在刀盘套筒外壁上的环形台阶上；向心球轴承和圆锥滚子轴承的内套分别与刀盘套筒的外壁相连接，外套分别与进给套筒的内壁相连接；进给套筒的外壁上设置有螺纹，并通过该螺纹连接有螺母齿轮；互相套接固定在一起并且同轴安装的圆筒状的下壳体和圆筒状的上壳体将进给套筒及螺母齿轮罩在壳体内部；所述螺母齿轮的上下两个端面上分别设置有一圈螺母齿轮圈滚珠槽；在所述上壳体内壁上安装有环形的螺母齿轮上架，并在螺母齿轮上架的下端面开设有一圈上架滚珠槽；在所述下壳体的上端安装有环形的螺母齿轮下架，并在螺母齿轮下架的上端面开设有一圈下架滚珠槽；在上架滚珠槽与上端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间，以及下架滚珠槽与下端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间分别安装有一圈滚珠；在所述主动轴上还固定安装有位于上壳体之内的主动齿轮；在进给套筒的侧面设置有进给控制机构，所述进给控制机构包括第一进给变速轴，第二进给变速轴，第三进给变速轴和第四进给变速轴；第一进给变速轴上分别安装有第一进给变速小齿轮和与主动齿轮相啮合的第一进给变速大齿轮；第二进给变速轴上分别安装有第二进给变速小齿轮和与第一进给变速小齿轮相啮合的第二进给变速大齿轮；第三进给变速轴上分别定安装有第三进给变速小齿轮和与第二进给变速小齿轮相啮合的第三进给变速大齿轮；第四进给变速轴上可轴向滑动地安装有第四进给变速大齿轮，并在第四进给变速大齿轮和第四进给变速轴之间设置有复位弹簧，该复位弹簧弹起状态下第四进给变速大齿轮与第三进给变速小齿轮相啮合，该复位弹簧被外力压缩状态下第四进给变速大齿轮与第三进给变速小齿轮脱离啮合；第四进给变速轴上还通过超越离合器安装有第四进给小齿轮，所述第四进给小齿轮与所述螺母齿轮相啮合；第四进给变速轴上端向上从进给控制机构穿出；在进给控制壳体内还安装有手动进退控制轴，所述手动进退控制轴上安装有与所述第四进给小齿轮相啮合的手动进给控制齿轮；所述手动进退控制轴的上端向上从进给控制机构穿出用于连接棘轮扳手。

所述刀盘上还通过能够上下窜动并且能够摆动的挂杆安装有吊放磁铁；所述挂杆的上端位于刀盘套筒的空间内。

在进给控制壳体的上端板上开设有螺孔，通过螺纹连接方式安装在该螺孔中的套筒套在第四进给变速轴之外，所述套筒的下端顶在第四进给变速大齿轮的上端面，所述套筒的上端带有用于与棘轮扳手配合的扭转段；扭转段向上从进给控制壳体穿出用于连接棘轮扳手；在第四进给变速大齿轮下方安装有复位弹簧座，并在复位弹簧座与第四进给变速大齿轮下端面之间安装有复位弹簧。

本发明的积极效果在于：

第一、刀具进给方向与进给变速齿轮的运转力矩面成90度，因此进给变速齿轮力矩不直接作用于刀盘进给，仅用于克服螺母齿轮与进给套筒间螺纹副的转动摩擦力，进给力及反作用力由螺母齿轮承受，螺母齿轮上下面设置滚珠槽，安装轴承用滚珠，以此将进给力及反作用力传递到机体，因此降低了进刀功率消耗，解决了进给减速齿轮间隙累积带来的刀具垂直窜动问题。

第二、机体侧面进给变速箱设置了单向运转保护装置，即使电机反转依然不会造成机件的碰撞与挤压。同时，电机运转过程中通过棘轮扳手逆时针转动手动轴可以实现快速进给。从而实现了需要快速进给时不必切换动力，只要增加一个快速进给驱动力即可，提高了开孔切削设备的工作效率，用于船舶开孔救助时能够更容易抢得救人时机。

第三、进给变速箱内设置离合装置，停机时压下离合轴套使齿轮脱离啮合，通过棘轮扳手顺时针搬动手动轴即可实现快速回到初始状态。

第四、刀盘中央设置吊放磁铁，切割操作中吊放磁铁的安装轴上端向上运行于刀盘套筒的中心空间内，使得切割下来的整块废料不会掉落到船舱内，避免伤及待救人员。同时，吊放磁铁有一定的自由度并设有开关，应用灵活方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图1所示，本发明包括主动轴1，下端固定连接有刀盘8的圆筒状的刀盘套筒5，刀盘8与刀盘套筒5同轴设置并且刀盘8具有内径与刀盘套筒5基本相同的中心通孔。所述主动轴1从刀盘套筒5的上端口深入到刀盘套筒5中并通过平键与刀盘套筒5相连接，具体地说，滑动方向为纵向的平键安装在主动轴1上，所述平键的键槽轴向开设在刀盘套筒5内壁上。刀盘8外沿呈120°均匀分布地安装有三把刀具12。主动轴1通过刀盘套筒5带动刀盘8旋转，利用安装在刀盘8上的刀具12实施对船板的镗削。

还包括套在所述刀盘套筒5之外的进给套筒4，刀盘套筒5与进给套筒4之间安装有作为上轴承的向心球轴承15和作为下轴承的圆锥滚子轴承11。进给套筒4的内壁上分别固定设置有上挡环4-1和下挡环4-2，所述向心球轴承15的下端面靠在上挡环4-1的上端面，所述圆锥滚子轴承11的上端面靠在下挡环4-2的下端面，圆锥滚子轴承11的下端面靠在刀盘8的上端面，或者靠在设置在刀盘套筒5外壁上的环形台阶上。向心球轴承15和圆锥滚子轴承11的内套分别与刀盘套筒5的外壁相连接，向心球轴承15和圆锥滚子轴承11的外套分别与进给套筒4的内壁相连接。依靠向心球轴承15和圆锥滚子轴承11，进给套筒4对刀盘套筒5起到径向支撑作用。进给套筒4下降时通过圆锥滚子轴承11向下推动刀盘8实现镗削轴向进给，进给套筒4上升时利用上挡环4-1并通过向心球轴承15提升进给套筒4实现退刀。

进给套筒4的外壁上设置有螺纹，并通过该螺纹连接有螺母齿轮9。

互相套接固定在一起并且同轴安装的圆筒状的下壳体7和圆筒状的上壳体3将进给套筒4及螺母齿轮9罩在壳体内部。刀盘套筒5从下壳体7下方伸出，并在下壳体7与进给套筒4之间安装有连接板6用以限制进给套筒4转动。

所述螺母齿轮9的上下两个端面（即法向面）上分别设置有一圈螺母齿轮圈滚珠槽。在所述上壳体3内壁上安装有环形的螺母齿轮上架3-1，并在螺母齿轮上架3-1的下端面开设有一圈上架滚珠槽；在所述下壳体7的上端安装有环形的螺母齿轮下架7-1，并在螺母齿轮下架7-1的上端面开设有一圈下架滚珠槽。在上架滚珠槽与上端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间，以及下架滚珠槽与下端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间分别安装有一圈滚珠13。螺母齿轮上架3-1和螺母齿轮下架7-1分别通过所述滚珠13与螺母齿轮9实现滚动接触，以减轻摩擦力。同时，刀盘8受到三把刀具12不同方向的反作用力依次通过刀盘套筒5、圆锥滚子轴承11、进给套筒4、螺母齿轮9、滚珠13、螺母齿轮上下架传递给壳体，以保证刀盘套筒5及主动轴1之间的同心度，并提高设备运行的稳定性，降低关键受力部件的疲劳程度。

在所述主动轴1上还固定安装有位于上壳体3之内的主动齿轮2。在进给套筒4的侧面设置有进给控制机构14，所述进给控制机构14包括固定安装在所述上壳体3一侧的进给控制壳体14-2，在进给控制壳体14-2内分别安装有第一进给变速轴14-7，第二进给变速轴14-6，第三进给变速轴14-5和第四进给变速轴14-4。第一进给变速轴14-7上分别安装有第一进给变速小齿轮和与主动齿轮2相啮合的第一进给变速大齿轮；第二进给变速轴14-6上分别安装有第二进给变速小齿轮和与第一进给变速小齿轮相啮合的第二进给变速大齿轮；第三进给变速轴14-5上分别定安装有第三进给变速小齿轮和与第二进给变速小齿轮相啮合的第三进给变速大齿轮。第四进给变速轴14-4上可轴向滑动地安装有第四进给变速大齿轮。在进给控制壳体14-2的上端板上开设有螺孔，通过螺纹连接方式安装在该螺孔中的套筒套在第四进给变速轴14-4之外，所述套筒的下端顶在第四进给变速大齿轮的上端面，所述套筒的上端带有用于与棘轮扳手配合的扭转段。扭转段向上从进给控制壳体14-2穿出用于连接棘轮扳手。通过棘轮扳手旋转扭转段，套筒下端向下顶压第四进给变速大齿轮使之与第三进给变速小齿轮脱离啮合。

在第四进给变速大齿轮下方安装有复位弹簧座，并在复位弹簧座与第四进给变速大齿轮下端面之间安装有复位弹簧。通过棘轮扳手反向旋转扭转段，第四进给变速大齿轮在复位弹簧弹力作用下被向上顶起并与第三进给变速小齿轮重新啮合。

第四进给变速轴14-4上还通过超越离合器14-1安装有第四进给小齿轮，所述第四进给小齿轮与所述螺母齿轮9相啮合。第四进给变速轴14-4上端向上从进给控制机构14穿出。在主动轴1带动下，主动齿轮2转动时依次通过第一进给变速大齿轮、第一进给变速小齿轮、第二进给变速大齿轮、第二进给变速小齿轮、第三进给变速大齿轮、第三进给变速小齿轮、第四进给变速大齿轮、第四进给小齿轮驱动螺母齿轮9转动，螺母齿轮9驱动进给套筒4进给，进给套筒4的下挡环4-2通过圆锥滚子轴承11推动刀盘套筒5带动刀盘8进给或者直接推动刀盘8进给。

在进给控制壳体14-2内还安装有手动进退控制轴14-3，所述手动进退控制轴14-3上安装有与所述第四进给小齿轮相啮合的手动进给控制齿轮。所述手动进退控制轴14-3的上端向上从进给控制机构14穿出用于连接棘轮扳手。通过棘轮扳手快速旋转手动进退控制轴14-3时，由于手动进给控制齿轮与第四进给小齿轮之间转速出现差异，在所述超越离合器14-1作用下第四进给小齿与第四进给变速轴14-4之间不传递转矩，从而实现了镗削开始前的快速进给。

动力处于关闭状态下，通过下压第四进给变速轴14-4的向上穿出端压缩复位弹簧，第四进给变速大齿轮与第三进给变速小齿轮脱离啮合。通过棘轮扳手反向旋转手动进退控制轴14-3，螺母齿轮9上升，实现退刀。

所述刀盘8上还通过能够上下窜动并且能够摆动的挂杆安装有吊放磁铁10。吊放磁铁10挂杆的上端位于刀盘套筒5的空间内。在刀盘套筒5的内壁上安装有环形固定板，采用一根既穿过环形固定板内孔又穿过刀盘中心通孔的挂杆，该挂杆上端通过限位座悬挂在环形固定板上，挂杆下端连接一块圆盘磁铁形式的吊放磁铁10，开孔切削设备在遇险船舶上安装定位后，使吊放磁铁10与待切割船板吸合固定；切削开孔时，随着刀盘8下降，所述挂杆在刀盘套筒5的空间内逐渐上升，这一过程中吊放磁铁10与待切割船板始终保持结合状态；开孔完毕时切割料被牢固地吸附在吊放磁铁10上，并随开孔切削设备移离操作现场。

Claims (3)

1.应急救助快速防爆开孔设备的刀盘进给及退刀传动控制机构，包括主动轴（1），其特征在于：还包括下端固定连接有刀盘（8）的圆筒状的刀盘套筒（5），刀盘（8）与刀盘套筒（5）同轴设置并且刀盘（8）具有中心通孔；所述主动轴（1）从刀盘套筒（5）的上端口深入到刀盘套筒（5）中并通过平键与刀盘套筒（5）滑动连接；还包括套在所述刀盘套筒（5）之外的进给套筒（4），刀盘套筒（5）与进给套筒（4）之间安装有作为上轴承的向心球轴承（15）和作为下轴承的圆锥滚子轴承（11）；进给套筒（4）的内壁上分别固定设置有上挡环（4-1）和下挡环（4-2），所述向心球轴承（15）的下端面靠在上挡环（4-1）的上端面，所述圆锥滚子轴承（11）的上端面靠在下挡环（4-2）的下端面，圆锥滚子轴承（11）的下端面靠在刀盘（8）的上端面，或者靠在设置在刀盘套筒（5）外壁上的环形台阶上；向心球轴承（15）和圆锥滚子轴承（11）的内套分别与刀盘套筒（5）的外壁相连接，外套分别与进给套筒（4）的内壁相连接；进给套筒（4）的外壁上设置有螺纹，并通过该螺纹连接有螺母齿轮（9）；互相套接固定在一起并且同轴安装的圆筒状的下壳体（7）和圆筒状的上壳体（3）将进给套筒（4）及螺母齿轮（9）罩在壳体内部；所述螺母齿轮（9）的上下两个端面上分别设置有一圈螺母齿轮圈滚珠槽；在所述上壳体（3）内壁上安装有环形的螺母齿轮上架（3-1），并在螺母齿轮上架（3-1）的下端面开设有一圈上架滚珠槽；在所述下壳体（7）的上端安装有环形的螺母齿轮下架（7-1），并在螺母齿轮下架（7-1）的上端面开设有一圈下架滚珠槽；在上架滚珠槽与上端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间，以及下架滚珠槽与下端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间分别安装有一圈滚珠（13）；在所述主动轴（1）上还固定安装有位于上壳体（3）之内的主动齿轮（2）；在进给套筒（4）的侧面设置有进给控制机构（14），所述进给控制机构（14）包括第一进给变速轴（14-7），第二进给变速轴（14-6），第三进给变速轴（14-5）和第四进给变速轴（14-4）；第一进给变速轴（14-7）上分别安装有第一进给变速小齿轮和与主动齿轮（2）相啮合的第一进给变速大齿轮；第二进给变速轴（14-6）上分别安装有第二进给变速小齿轮和与第一进给变速小齿轮相啮合的第二进给变速大齿轮；第三进给变速轴（14-5）上分别定安装有第三进给变速小齿轮和与第二进给变速小齿轮相啮合的第三进给变速大齿轮；第四进给变速轴（14-4）上可轴向滑动地安装有第四进给变速大齿轮，并在第四进给变速大齿轮和第四进给变速轴（14-4）之间设置有复位弹簧，该复位弹簧弹起状态下第四进给变速大齿轮与第三进给变速小齿轮相啮合，该复位弹簧被外力压缩状态下第四进给变速大齿轮与第三进给变速小齿轮脱离啮合；第四进给变速轴（14-4）上还通过超越离合器（14-1）安装有第四进给小齿轮，所述第四进给小齿轮与所述螺母齿轮（9）相啮合；第四进给变速轴（14-4）上端向上从进给控制机构（14）穿出；在进给控制壳体（14-2）内还安装有手动进退控制轴（14-3），所述手动进退控制轴（14-3）上安装有与所述第四进给小齿轮相啮合的手动进给控制齿轮；所述手动进退控制轴（14-3）的上端向上从进给控制机构（14）穿出用于连接棘轮扳手。

2.如权利要求1所述的应急救助快速防爆开孔设备的刀盘进给及退刀传动控制机构，其特征在于：所述刀盘（8）上还通过能够上下窜动并且能够摆动的挂杆安装有吊放磁铁（10）；所述挂杆的上端位于刀盘套筒（5）的空间内。

3.如权利要求1或2所述的应急救助快速防爆开孔设备的刀盘进给及退刀传动控制机构，其特征在于：在进给控制壳体（14-2）的上端板上开设有螺孔，通过螺纹连接方式安装在该螺孔中的套筒套在第四进给变速轴（14-4）之外，所述套筒的下端顶在第四进给变速大齿轮的上端面，所述套筒的上端带有用于与棘轮扳手配合的扭转段；扭转段向上从进给控制壳体（14-2）穿出用于连接棘轮扳手；在第四进给变速大齿轮下方安装有复位弹簧座，并在复位弹簧座与第四进给变速大齿轮下端面之间安装有复位弹簧。