CN104775752A - 一种轻型全液压多功能钻机动力头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻型全液压多功能钻机动力头，包括减速箱体和连接架，以及安装在减速箱体内部的齿轮轴和空心阶梯轴，减速箱体上安装有液压马达，空心阶梯轴上套装有弹簧安装座、弹簧限位座、端面挡圈和与齿轮轴相啮合的齿轮，弹簧限位座和端面挡圈分别位于齿轮两侧且均与齿轮固定连接，弹簧安装座上套装有碟型弹簧组，碟型弹簧组的两端分别紧靠在弹簧限位座上和弹簧安装座端部的凸起上，空心阶梯轴内设置有环形凸台，齿轮的内腔中沿周向均匀布设有多个卡瓦限位槽，每个卡瓦限位槽上均安装有卡瓦，减速箱体上安装有夹紧液压缸。本发明结构紧凑，设计新颖合理，降低了能耗，提高了动力传递效率，对钻杆的夹紧力稳定可靠，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于钻机技术领域，具体涉及一种轻型全液压多功能钻机动力头。
背景技术
随着我国煤炭的进一步开采，煤层薄、赋存深等特点日益明显，加之我国煤炭资源分布地域差异性，导致瓦斯抽排问题日益突出。瓦斯抽放钻机主要用于煤矿井下钻瓦斯抽排放孔、防突卸压孔、煤层注水孔等井下用孔。目前，应用于中小截面瓦斯抽放坑道的全液压钻机主要由泵站、主机、立柱框架和操纵台等四大部分组成，其中主机包括动力头、托板装置、机架、水辫、液压夹持器等。作业时，动力头通过托板限位在机架上，托板和机架一起构成动力头的支撑导向机构，动力头的输出轴与液压卡瓦及水辫相连将动力传递到钻杆上，现有技术还存在以下缺陷和不足：
1、钻机的动力传输机构结构复杂，动力输入轴通过键连接在卡瓦空心轴上，卡瓦空心轴通过卡瓦将动力传递到卡瓦空心轴内的钻杆上，动力传递效率低，整机长度较长；
2、卡瓦的全液压夹紧机构结构复杂、密封性要求高，实际工作中，密封圈在钻进过程的强振动作用下容易导致失效，从而对钻杆的夹紧力变小；
3、夹紧卡瓦没有润滑且外露，钻机在仰角作业时，泥浆、煤粉等杂质会卡在卡瓦的移动槽内，导致钻杆的夹紧、松开难以实现，影响工作效率；
4、卡瓦为完全封闭式结构，在卡瓦内部，动力头输出轴通过刚性的螺纹连接将动力从动力头传递到钻杆，在钻进过程中，由于操作不当或地质变化会产生多大的扭矩导致螺纹连接胶合，使得钻杆不易拆卸，甚至使输出轴在螺纹连接处扭断，卡在卡瓦内部难以取出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种轻型全液压多功能钻机动力头，其结构紧凑，设计新颖合理，降低了能耗，提高了动力传递效率，对钻杆的夹紧力稳定可靠，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：包括减速箱体和设置在减速箱体底部且用于与推进液压杠的活塞杆连接的连接架，以及安装在减速箱体内部的齿轮轴和空心阶梯轴，所述减速箱体上安装有输出轴与齿轮轴固定连接的液压马达，所述空心阶梯轴上套装有弹簧安装座、弹簧限位座、端面挡圈和与齿轮轴相啮合的齿轮，所述弹簧限位座和端面挡圈分别位于齿轮的两侧且均与齿轮固定连接，所述弹簧安装座上套装有一直处于压缩状态的碟型弹簧组，所述碟型弹簧组的两端分别紧靠在弹簧限位座上和弹簧安装座端部的凸起上，所述端面挡圈在碟型弹簧组的弹力作用下紧靠在空心阶梯轴的轴肩上，所述空心阶梯轴内设置有用于限制穿入空心阶梯轴内水辫的空心轴的径向位置的环形凸台，所述齿轮的内腔中沿周向均匀布设有多个卡瓦限位槽，每个所述卡瓦限位槽上均安装有用于夹紧水辫的空心轴和钻杆的卡瓦，所述减速箱体上安装有活塞杆朝向齿轮设置且用于推动齿轮以使卡瓦夹紧水辫的空心轴和钻杆的夹紧液压缸。
上述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述卡瓦限位槽的内底面为斜面，所述齿轮上开有通到卡瓦限位槽的内底面上且用于为卡瓦添加润滑油的油道。
上述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述减速箱体内部安装有用于安装支撑齿轮轴的两个齿轮轴轴承和用于安装支撑空心阶梯轴的两个空心阶梯轴轴承。
上述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述液压马达的输出轴通过平键与齿轮轴固定连接。
上述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述弹簧限位座与空心阶梯轴之间以及端面挡圈与空心阶梯轴之间均设置有密封圈。
上述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述弹簧限位座和端面挡圈均通过螺栓与齿轮固定连接。
上述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述卡瓦限位槽的数量为四个，相应所述卡瓦的数量为四个。
上述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述卡瓦由卡瓦体、衬块和螺钉组成，所述卡瓦体外轮廓的形状为楔形，所述卡瓦体上部横断面的形状为燕尾形，所述衬块通过螺钉固定连接在卡瓦体的底面上。
上述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述衬块底面的形状为圆弧形，所述衬块的底面上设置有网纹。
上述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述夹紧液压缸的数量为两个。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明结构紧凑，设计新颖合理，实现方便。
2、本发明的卡瓦设置在卡瓦限位槽内，且齿轮上开有通到卡瓦限位槽的内底面上且用于为卡瓦添加润滑油的油道，改善了现有技术中卡瓦暴露在外易卡死的现象，有助于提高钻机的工作效率；且通过设置油道，能够及时地为卡瓦添加润滑油，使卡瓦一直处于润滑状态，能够减小松开钻杆所需作用力，在一定程度上延缓了碟型弹簧组的疲劳失效期，间接延长了碟型弹簧组的使用寿命。
3、本发明通过在空心阶梯轴内设置环形凸台，限制了水辫的空心轴的径向位置，避免了水辫的空心轴与其锁紧螺母之间的摩擦损坏空心轴。
4、本发明与现有技术中只采用液压动力夹紧和松开钻杆的技术方案相比，通过碟型弹簧组存储的能量夹紧水辫的空心轴和钻杆，节省了夹紧水辫的空心轴和钻杆所需的能耗，而且不会出现对钻杆的夹紧力变小的现象。
5、本发明中的卡瓦能够直接将动力从齿轮传递到钻杆上，动力头输出轴无需再通过刚性的螺纹连接将动力从动力头传递到钻杆，简化了现有技术中钻机的动力传输机构，提高了动力传递效率，而且由于卡瓦设置在卡瓦限位槽内来夹紧或松开钻杆，因此钻杆的拆卸方便，不会出现动力头输出轴在螺纹连接处扭断卡在卡瓦内难以取出的现象，同时，能够使得整机结构更加紧凑，缩短了整机长度。
6、本发明的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本发明结构紧凑，设计新颖合理，降低了能耗，提高了动力传递效率，对钻杆的夹紧力稳定可靠，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B向视图。
图4为本发明齿轮的结构示意图。
图5为图4的C向视图。
图6为本发明卡瓦的主视图。
图7为图6的D-D剖视图。
图8为图6的E向视图。
附图标记说明:
1—减速箱体； 2—连接架； 3—齿轮轴；
5—端面挡圈； 6—液压马达； 7—弹簧安装座；
8—弹簧限位座； 9—碟型弹簧组； 10—齿轮；
10-1—油道； 11—卡瓦； 11-1—卡瓦体；
11-2—衬块； 11-3—螺钉； 12—空心阶梯轴；
12-1—环形凸台； 13—卡瓦限位槽； 14—夹紧液压缸；
15—齿轮轴轴承； 16—空心阶梯轴轴承； 17—密封圈；
18—销孔。
具体实施方式
如图1～图5所示，本发明包括减速箱体1和设置在减速箱体1底部且用于与推进液压杠的活塞杆连接的连接架2，以及安装在减速箱体1内部的齿轮轴3和空心阶梯轴12，所述减速箱体1上安装有输出轴与齿轮轴3固定连接的液压马达6，所述空心阶梯轴12上套装有弹簧安装座7、弹簧限位座8、端面挡圈5和与齿轮轴3相啮合的齿轮10，所述弹簧限位座8和端面挡圈5分别位于齿轮10的两侧且均与齿轮10固定连接，所述弹簧安装座7上套装有一直处于压缩状态的碟型弹簧组9，所述碟型弹簧组9的两端分别紧靠在弹簧限位座8上和弹簧安装座7端部的凸起上，所述端面挡圈5在碟型弹簧组9的弹力作用下紧靠在空心阶梯轴12的轴肩上，所述空心阶梯轴12内设置有用于限制穿入空心阶梯轴12内水辫的空心轴的径向位置的环形凸台12-1，所述齿轮10的内腔中沿周向均匀布设有多个卡瓦限位槽13，每个所述卡瓦限位槽13上均安装有用于夹紧水辫的空心轴和钻杆的卡瓦11，所述减速箱体1上安装有活塞杆朝向齿轮10设置且用于推动齿轮10以使卡瓦11夹紧水辫的空心轴和钻杆的夹紧液压缸14。其中，弹簧安装座7、弹簧限位座8和端面挡圈5为齿轮10的定位组件，通过设置环形凸台12-1，限制了水辫的空心轴的径向位置，避免了水辫的空心轴与其锁紧螺母之间的摩擦损坏空心轴。
如图1、图2、图4和图5所示，本实施例中，所述卡瓦限位槽13的内底面为斜面，所述齿轮10上开有通到卡瓦限位槽13的内底面上且用于为卡瓦11添加润滑油的油道10-1。
如图1和图2所示，本实施例中，所述减速箱体1内部安装有用于安装支撑齿轮轴3的两个齿轮轴轴承15和用于安装支撑空心阶梯轴12的两个空心阶梯轴轴承16。
本实施例中，所述液压马达6的输出轴通过平键与齿轮轴3固定连接。
如图1和图2所示，本实施例中，所述弹簧限位座8与空心阶梯轴12之间以及端面挡圈5与空心阶梯轴12之间均设置有密封圈17。
本实施例中，所述弹簧限位座8和端面挡圈5均通过螺栓与齿轮10固定连接。
如图5所示，本实施例中，所述卡瓦限位槽13的数量为四个，相应所述卡瓦11的数量为四个。
如图6、图7和图8所示，本实施例中，所述卡瓦11由卡瓦体11-1、衬块11-2和螺钉11-3组成，所述卡瓦体11-1外轮廓的形状为楔形，所述卡瓦体11-1上部横断面的形状为燕尾形，所述衬块11-2通过螺钉11-3固定连接在卡瓦体11-1的底面上。所述衬块11-2底面的形状为圆弧形，所述衬块11-2的底面上设置有网纹，用于增大衬块11-2与钻杆的摩擦。将衬块11-2通过螺钉11-3固定连接在卡瓦体11-1的底面上，在衬块11-2表面磨损后，易于更换衬块11-2。
如图2所示，本实施例中，所述夹紧液压缸14的数量为两个。
具体实施时，连接架2上设置有销孔18，将连接架2通过穿过销孔18的销钉与推进液压杠的活塞杆连接。减速箱体1为焊接结构，在强振动、高扭矩的工况下，焊接结构保证了减速箱体1的强度和刚度；考虑到减速箱体1的结构需求，在加工工艺上降低了复杂性，并且使箱体外形更为美观；而且综合考虑了钻机的工作空间和钻机的轻型需求，焊接结构使减速箱体1结构紧凑、节约材料，实现成本低，生产效率高。
本发明的工作过程是：当需要装入钻杆或取出钻杆时，给夹紧液压缸14供油，夹紧液压缸14的活塞杆向外伸出，推动齿轮10顺着空心阶梯轴12的轴向朝向碟型弹簧组9移动，并进一步压缩碟型弹簧组9，此时，在卡瓦限位槽13与卡瓦11之间的斜面作用下，卡瓦11顺着空心阶梯轴12的轴向朝向夹紧液压缸14运动，从而松开钻杆；而当需要夹紧水辫的空心轴和钻杆时，不需要给夹紧液压缸14供油时，一直处于压缩状态的碟型弹簧组9产生的弹力会一直作用在齿轮10上，使齿轮10有顺着空心阶梯轴12的轴向朝向夹紧液压缸14运动的趋势，此时，在卡瓦限位槽13与卡瓦11之间的斜面作用下，卡瓦11有顺着空心阶梯轴12的轴向朝向碟型弹簧组9运动的趋势，从而能够使钻杆一直处于夹紧的状态。
与现有技术中只采用液压动力夹紧和松开钻杆的技术方案相比，本发明通过碟型弹簧组9存储的能量夹紧水辫的空心轴和钻杆，节省了夹紧水辫的空心轴和钻杆所需的能耗；而且，本发明中通过设置油道10-1，能够及时地为卡瓦11添加润滑油，使卡瓦11一直处于润滑状态，能够减小松开钻杆所需作用力，在一定程度上延缓了碟型弹簧组9的疲劳失效期，间接延长了碟型弹簧组9的使用寿命。
钻机在进行钻进和钻出作业时，卡瓦11能够直接将动力从齿轮10传递到钻杆上，简化了现有技术中钻机的动力传输机构，提高了动力传递效率，同时，能够使得整机结构更加紧凑，缩短了整机长度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：包括减速箱体(1)和设置在减速箱体(1)底部且用于与推进液压杠的活塞杆连接的连接架(2)，以及安装在减速箱体(1)内部的齿轮轴(3)和空心阶梯轴(12)，所述减速箱体(1)上安装有输出轴与齿轮轴(3)固定连接的液压马达(6)，所述空心阶梯轴(12)上套装有弹簧安装座(7)、弹簧限位座(8)、端面挡圈(5)和与齿轮轴(3)相啮合的齿轮(10)，所述弹簧限位座(8)和端面挡圈(5)分别位于齿轮(10)的两侧且均与齿轮(10)固定连接，所述弹簧安装座(7)上套装有一直处于压缩状态的碟型弹簧组(9)，所述碟型弹簧组(9)的两端分别紧靠在弹簧限位座(8)上和弹簧安装座(7)端部的凸起上，所述端面挡圈(5)在碟型弹簧组(9)的弹力作用下紧靠在空心阶梯轴(12)的轴肩上，所述空心阶梯轴(12)内设置有用于限制穿入空心阶梯轴(12)内水辫的空心轴的径向位置的环形凸台(12-1)，所述齿轮(10)的内腔中沿周向均匀布设有多个卡瓦限位槽(13)，每个所述卡瓦限位槽(13)上均安装有用于夹紧水辫的空心轴和钻杆的卡瓦(11)，所述减速箱体(1)上安装有活塞杆朝向齿轮(10)设置且用于推动齿轮(10)以使卡瓦(11)夹紧水辫的空心轴和钻杆的夹紧液压缸(14)。
2.按照权利要求1所述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述卡瓦限位槽(13)的内底面为斜面，所述齿轮(10)上开有通到卡瓦限位槽(13)的内底面上且用于为卡瓦(11)添加润滑油的油道(10-1)。
3.按照权利要求1所述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述减速箱体(1)内部安装有用于安装支撑齿轮轴(3)的两个齿轮轴轴承(15)和用于安装支撑空心阶梯轴(12)的两个空心阶梯轴轴承(16)。
4.按照权利要求1所述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述液压马达(6)的输出轴通过平键与齿轮轴(3)固定连接。
5.按照权利要求1所述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述弹簧限位座(8)与空心阶梯轴(12)之间以及端面挡圈(5)与空心阶梯轴(12)之间均设置有密封圈(17)。
6.按照权利要求1所述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述弹簧限位座(8)和端面挡圈(5)均通过螺栓与齿轮(10)固定连接。
7.按照权利要求1所述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述卡瓦限位槽(13)的数量为四个，相应所述卡瓦(11)的数量为四个。
8.按照权利要求1或7所述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述卡瓦(11)由卡瓦体(11-1)、衬块(11-2)和螺钉(11-3)组成，所述卡瓦体(11-1)外轮廓的形状为楔形，所述卡瓦体(11-1)上部横断面的形状为燕尾形，所述衬块(11-2)通过螺钉(11-3)固定连接在卡瓦体(11-1)的底面上。
9.按照权利要求8所述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述衬块(11-2)底面的形状为圆弧形，所述衬块(11-2)的底面上设置有网纹。
10.按照权利要求1所述的一种轻型全液压多功能钻机动力头，其特征在于：所述夹紧液压缸(14)的数量为两个。
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| CN104775752B (zh) | 2017-03-01 |
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