CN105134693B - 具有间隙自动补偿的配油结构 - Google Patents

Abstract

一种具有间隙自动补偿的配油结构，包括配油内套和配油外套，所述配油内套为圆筒状并套合于主轴，所述配油外套套合于所述配油内套，还设有进油芯管，所述进油芯管穿设于配油内套与配油外套，所述配油内套与配油外套之间形成有进油间隙，所述配油内套与配油外套之间的进油间隙两端设有密封结构，所述配油内套的外表面设有至少一个内套凹面，所述配油外套的内表面对应各内套凹面设有至少一个外套凹面；由此，本发明通过间隙配合，在主轴高速旋转时，主轴与配油内套之间的间隙中的高压油形成静压轴承，配油内套与配油外套之间的高压油保证配油内套与主轴之间的间隙在正常工作范围以内，可以有效减小主轴磨损。

Description

具有间隙自动补偿的配油结构

技术领域

本发明涉及钻探机械配件的技术领域，尤其涉及一种具有间隙自动补偿的配油结构。

背景技术

随着近些年液压传动技术的不断完善和发展，在钻探机械领域其逐渐取代了传统的机械传动方式。相比于机械传动，液压传动能很方便地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调节；在相同功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑，在对钻探机械外形尺寸要求较高的坑道钻机领域，液压传动几乎已经完全取代了机械传动。

运用于钻探施工的坑道钻机必然会包含回转夹紧部件，以输出在钻进过程中所需要的回转扭矩和加在钻杆轴向的压力。

回转夹紧部件在回转的同时将钻杆夹紧，一般从液压原理和机械结构两方面设计。

在液压原理上，实现上述回转夹紧部件的功能，只需设计两个回路：一，回转回路，用以实现回转；二、夹紧回路用以实现夹紧钻杆。同时，为了满足在钻进过程中各液压元件正常工作的需求，两个回路一般并联，为各执行元件(回转马达和夹紧部件)提供足够的工作压力。

在机械结构上，在回转的同时实现夹紧的必要零件是配油套。配油套一般设置在主轴上，它的作用是给与主轴连接的夹紧部件提供液压油，以实现夹紧功能。

现阶段使用的配油套与主轴之间采用间隙配合，除了方便配油套安装在主轴上以外，其间隙还有两个作用：一，当主轴高速旋转时，间隙内的高压油会形成静压轴承，有效减少主轴与配油套的摩擦磨损；二，高速旋转会使间隙内的高压油产生高温，合理的间隙能保证静压轴承正常工作的同时，以一定的漏油量来降低间隙内高压油的温度，保证液压油工作油温的稳定。

所以现阶段的配油套与主轴是配套安装，其间隙是经过统筹优化计算后的固定值，不仅可以保证回转夹紧回路的最佳工作状态，也保证各零部件的标准化，方便更换。

但在实际应用过程中，却存在一个较为严重的问题，即随着工作时间的增长，配油套与主轴之间的间隙会逐渐变大，使回转夹紧回路无法在最优条件下正常工作。造成间隙变大的原因主要有两方面的原因：一，间隙内的高压油会从内部对配油套施加径向力，使配油套内径不断变大；二，由于高速旋转所产生的高温会引起配油套的热膨胀，使间隙变大。

间隙的增大会直接导致漏油量增加。液压手册指出，漏油量与间隙的三次方成正比。相比于优化计算的间隙所允许的漏油量，由内压和高温使间隙增大后明显增加的漏油量，会打破液压回路的工作平衡。即，使得并联的回转回路和夹紧回路的工作液压油流量减小，输出效率明显降低，直接影响钻机性能。

所以，如何保证在长时间工作状态下配油套与主轴之间的间隙值的稳定，是一个亟待解决的问题。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种具有间隙自动补偿的配油结构，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有间隙自动补偿的配油结构，其结构简单，生产加工方便，易于安装，能有效约束并减小由于内压和高温所扩大的间隙，将间隙泄漏量控制在允许范围内，保证液压回路的工作效率。

为解决上述问题，本发明公开了一种具有间隙自动补偿的配油结构，包括配油内套和配油外套，所述配油内套为圆筒状并套合于主轴，所述配油外套套合于所述配油内套，其特征在于：

还设有进油芯管，所述进油芯管穿设于配油内套与配油外套，所述配油内套与配油外套分别对应设有供进油芯管穿置的内套穿设孔和外套穿设孔，所述内套穿设孔和进油芯管之间为间隙配合，所述配油内套与配油外套之间形成有进油间隙，所述配油内套与配油外套之间的进油间隙两端设有密封结构。

其中：所述配油内套的外表面设有至少一个内套凹面，所述配油外套的内表面对应各内套凹面设有至少一个外套凹面。

其中：所述内套凹面为两个或四个并中心对称分布于配油内套的外表面，所述外套凹面同样为两个或四个并中心对称分布于配油外套的内表面。

其中：所述内套凹面包含多个并列设置的半螺旋凹槽，所述外套凹面包含多个与之对应并一起形成螺旋槽的半螺旋凹槽。

其中：所述内套凹面包含多个并列设置的半圆凹槽，所述外套凹面包含多个与之对应的半圆凹槽。

其中：一端的密封结构包含配油内套外表面的内套密封槽以及内套密封圈，另一端的密封结构包含配油外套内表面的外套密封槽和外套密封圈。

其中：所述内套密封槽和外套密封槽为中间内凹的梯形槽，所述内套密封圈和外套密封圈为一内表面为圆弧面、外表面为中间向外凸起的梯形密封圈。

通过上述结构可知，本发明的具有间隙自动补偿的配油结构通过间隙配合，直接套设安装在钻机主轴上。当高压油通过进油芯管进入配油结构，高压油充满主轴与配油内套之间的间隙，同时通过进油芯管与内套穿设孔和外套穿射孔之间的间隙充满内套与外套之间的间隙。在主轴高速旋转时，主轴与配油内套之间的间隙中的的高压油形成静压轴承，配油内套与配油外套之间的高压油，利用配油内套内外径之间的尺寸差，在配油外套上形成压差，有效阻止配油内套的膨胀，保证配油内套与主轴之间的间隙在正常工作范围以内，可以有效减小主轴磨损。

本发明的各个零部件结构简单，加工方便，造价低廉，具有很高的经济价值，且组装方便，在更换时可以有效节省时间。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的具有间隙自动补偿的配油结构的组装示意图。

图2显示了本发明的组装剖视图。

图3显示了本发明的局部放大图。

图4显示了本发明的配油内套示意图。

图5显示了本发明的配油内套剖视图。

图6显示了本发明的配油外套示意图。

图7显示了本发明的配油外套剖视图。

具体实施方式

参见图1至图7，显示了本发明的具有间隙自动补偿的配油结构。

所述具有间隙自动补偿的配油结构包括配油内套1和配油外套2，所述配油内套1为圆筒状并可套合于钻机主轴，所述配油外套2套合于所述配油内套1的外缘。

为提供配油的进入，设有进油芯管3，所述进油芯管3穿设于配油内套1与配油外套2并可提供油料的进入，所述配油内套1与配油外套2分别对应设有供进油芯管3穿置的内套穿设孔8和外套穿设孔10，所述内套穿设孔8和进油芯管3之间为间隙配合，所述外套穿设孔10和进油芯管3之间也可设为间隙配合，所述配油内套1与配油外套2之间形成有进油间隙，高压油可通过进油芯管3和内套穿设孔和/或外套穿设孔之间的间隙进入配油内套1与配油外套2之间的间隙，一方面，主轴与配油内套之间的间隙中的的高压油形成静压轴承，可以有效减小主轴磨损，另一方面，配油内套与配油外套之间的高压油，利用配油内套内外径之间的尺寸差，在配油外套上形成压差，有效阻止配油内套的膨胀，保证配油内套与主轴之间的间隙在正常工作范围以内。

其中，所述配油内套1与配油外套2之间的进油间隙两端设有密封结构，其一端的密封结构可包含配油内套1外表面的内套密封槽9以及内套密封圈4，另一端的密封结构可包含配油外套2内表面的外套密封槽11和外套密封圈5，其中，为提高密封效果，所述内套密封槽9和外套密封槽11可为中间内凹的梯形槽，所述内套密封圈4和外套密封圈5为一内表面为圆弧面、外表面为中间向外凸起的梯形密封圈，通过这样的密封结构设置，可更好的实现密封效果，避免高压油从两侧的泄出，有效保护的间隙中的高压油的压力，避免油套的失效。

其中，所述配油内套1的外表面设有至少一个内套凹面7，所述配油外套2的内表面对应各内套凹面7设有至少一个外套凹面6，可选的是，所述内套凹面7为两个或四个并中心对称分布于配油内套1的外表面，所述外套凹面6同样为两个或四个并中心对称分布于配油外套2的内表面。

优选的是，所述内套凹面7包含多个并列设置的半螺旋凹槽，所述外套凹面6包含多个与之对应并一起形成螺旋槽的半螺旋凹槽，在另一实施例中，所述内套凹面7包含多个并列设置的半圆凹槽，所述外套凹面6包含多个与之对应的半圆凹槽，由此，凹面的设置可在间隙之间形成一个缓冲区以及储油区，可增加高压油的接触面积，更有利于散热，降低油温，以减小热膨胀，提供更好的效果，且螺旋槽或圆形槽的设置可进一步体现更好的效果，经多次试验，包含螺旋槽的内套凹面7和外套凹面6的主轴磨损在5000小时测试中磨损量比没有内套凹面7和外套凹面6的磨损量减少了65％，包含圆形槽的内套凹面7和外套凹面6的主轴磨损在5000小时测试中磨损量比没有内套凹面7和外套凹面6的磨损量减少了62％，且内套凹面7和外套凹面6为相同宽度、数量的长方形直槽的主轴磨损在5000小时测试中磨损量比没有内套凹面7和外套凹面6的磨损量减少了35％，由此可见，常用的长方形直槽也能减少磨损，但螺旋槽或圆形槽的设置带来了更好的效果。

所述进油芯管3与内套穿设孔8和外套穿设孔10同心间隙配合。

在具体操作组装中，在配油内套1的一侧设置内套密封槽9，装入内套密封圈4。在配油外套2的一侧设置外套密封槽11，并相应装入外套密封圈5。将配油内套1和配油外套2轴向相对组装，可以减少内套密封圈4和外套密封圈5的摩擦，避免在装配过程中出现损坏。进油芯管3与内套穿设孔8和外套穿设孔10同心间隙配合，防止配油内套1与配油外套2相对转动。

将组装好的配油结构，通过间隙配合，套设在主轴上。高压油通过进油芯管3进入配油内套1与主轴之间的间隙以及配油内套1与配油外套2之间的间隙，并由两端的内套密封圈4和外套密封圈5密封。

工作时，由于液压油相互连通，配油内套1内外都受到相同的油压，可以有效消除径向受压所引起的膨胀。配油内套1的内外径之差直接导致配油内套1内外两侧的受力面积不同而形成压力差，即作用在配油内套1外侧的力大于内侧的力。在配油内套1外侧设置内套凹面7，增加外侧的受力面积，进一步增大压力差，用以平衡并约束因油温过高而引起的配油内套1的径向膨胀。

由此可见，本发明的优点在于：

1、减少摩擦，避免在装配过程中出现损坏，同心间隙配合，防止配油内套与配油外套相对转动。

2、配油内套内外都受到相同的油压，可以有效消除径向受压所引起的膨胀，减少主轴磨损。

3、增加高压油的接触面积，更有利于散热，降低油温，以减小热膨胀，提供更好的效果。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (4)

1.一种具有间隙自动补偿的配油结构，包括配油内套和配油外套，所述配油内套为圆筒状并套合于主轴，所述配油外套套合于所述配油内套，其特征在于：

还设有进油芯管，所述进油芯管穿设于配油内套与配油外套，所述配油内套与配油外套分别对应设有供进油芯管穿置的内套穿设孔和外套穿设孔，所述内套穿设孔和进油芯管之间为间隙配合，所述配油内套与配油外套之间形成有进油间隙，所述配油内套与配油外套之间的进油间隙两端设有密封结构；

所述配油内套的外表面设有至少一个内套凹面，所述配油外套的内表面对应各内套凹面设有至少一个外套凹面；

所述内套凹面包含多个并列设置的半螺旋凹槽，所述外套凹面包含多个与之对应并一起形成螺旋槽的半螺旋凹槽。

2.如权利要求1所述的配油结构，其特征在于：所述内套凹面为两个或四个并中心对称分布于配油内套的外表面，所述外套凹面同样为两个或四个并中心对称分布于配油外套的内表面。

3.如权利要求1所述的配油结构，其特征在于：一端的密封结构包含配油内套外表面的内套密封槽以及内套密封圈，另一端的密封结构包含配油外套内表面的外套密封槽和外套密封圈。

4.如权利要求3所述的配油结构，其特征在于：所述内套密封槽和外套密封槽为中间内凹的梯形槽，所述内套密封圈和外套密封圈为一内表面为圆弧面、外表面为中间向外凸起的梯形密封圈。