CN106351570B - 一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机，包括机体上部外壳、机体下部外壳、多作用内曲线径向液压马达、联轴器、钻杆、钻头。机体上部外壳的左右两边装有手持握杆，通过手掌的抓紧力来控制液压钻机；高压油由机体上部外壳中心区域的进油口进入多作用内曲线径向液压马达，高压油推动多作用内曲线径向液压马达内部的活塞和横梁压向定子的内曲线表面，滚轮位于横梁上，直接与定子的内曲线表面相接触，并由相互作用产生轴向力，推动转子旋转，进而带动钻杆旋转工作进而驱动钻头达到钻孔目的。该种矿用手持液压钻机具有受力平衡、钻机握杆容易把持、扭矩大、安全性高等优点。

Description

一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机

技术领域

本发明涉及矿用设备技术领域，具体涉及一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机。

背景技术

矿用手持钻机主要应用于煤矿井巷掘进、放顶用爆破孔、锚杆孔、瓦斯抽放与探测孔、探水孔、注水孔、煤岩层加固或防灭火用注浆孔等小直径工程。为适应国家煤矿安全生产的需要，煤矿井下钻孔机械被列入矿用产品安全标志管理，以减少钻孔作业的机械伤人安全事故，确保煤矿井下钻孔工程安全。

原先我国矿用手持小型钻机有煤电钻和风煤钻，由于矿用手持钻机用于煤矿井下及周围介质中有甲烷、煤尘等爆炸性混合气体的环境中，从安全角度考虑，煤电钻存在安全隐患；风煤钻钻孔能力小，且体积大，噪声大，工作产生灰尘大，工作环境恶劣，人工操作风煤钻较为困难。

考虑上述原因，近些年来，出现了采用液压为动力源的手持矿用小型钻机，该型钻机主要采用齿轮液压马达和摆线液压马达的驱动结构，马达受力不平衡，手工操作时钻机握杆不容易把持，给现场手动操作带来极大的困难。

通过专利检索，存在以下已知的技术方案：

专利1：

申请号：CN201510127210.1，申请日：2015.03.20，授权公告日：2015.06.24，本发明公开了一种煤矿用全方位履带式液压钻机，包括履带行走机构和钻进主机，所述钻进主机包括动力头和动力头机架，所述履带行走机构的前端设置有支撑立柱，所述支撑立柱上设置有带动动力头机架转动的液压转盘机构，所述动力头机架上还设置有驱动机架上下移动的提升油缸以及驱动动力头前进后退的推进油缸。本发明克服了现有技术的不足，能够在水平面和竖直面内使动力头机架任意角度转动，实现了钻机钻孔全方位任意角度调整，在施工上扬孔和下斜孔、垂直孔时表现出突出优势。

专利2：

申请号：CN200420059779.6，申请日：2004.05.21，授权公告日：2005.05.18，本实用新型公开了一种矿用手持式液压钻机，包括液压马达、钻杆、钻杆套、操纵手柄、开关机构，所述液压马达为凸轮行星齿轮马达，该马达输出轴与所述钻杆套连接，在马达前后端盖上设置有进油接头块和回油接头块，所述进油接头块与马达的进油管路连接，所述回油接头块与马达的回油管路连接，在进油接头块内还安装有钻机控制阀，所述开关机构控制该钻机控制阀的开启和关闭。这种钻机无需减速机构，大大降低了钻机的结构尺寸和重量；采用中空轴设计，大大减少了钻机轴向尺寸；前后均安装有钻杆套，可以双面操作，实现正反转和不同接口连接，使用起来更加方便，同时该钻机可采用煤矿用高水基乳化液作为工作介质，也可以采用矿物油作为工作介质。

专利3：

申请号：CN201210230151.7，申请日：2012.07.05，授权公告日：2014.01.22，本发明公开一种煤矿用导轨式乳化液液压钻机。该乳化液液压钻机包括导轨式机架、推进装置、动力装置、钻孔装置、操纵控制装置，使用高水基乳化液为工作介质，以非圆行星齿轮系结构形式乳化液马达做动力源；同时采取设置有快、慢两级变速的变速机构增加调速范围，配有简便有效湿式钻进作业供水方式，选择花键连接、中间轴传递、高效减振垫圈措施消减吸纳钻进轴向振动力向乳化液马达传递等多项创新技术结构措施，用于在煤巷、煤岩巷、采煤作业面上进行各种钻进作业，具有输出扭矩大、低速性能好、承载能力强、作业质量高、适用范围广等突出技术特征，可以取得提高生产效率、减轻劳动强度，消除安全隐患等多重经济效益和社会效益。

通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性；并且以上专利文件的相互组合没有破坏本发明的创造性。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供了一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机，以克服矿用电钻中煤电钻存在安全隐患，风煤钻钻孔能力小，且体积大，噪声大，工作产生灰尘大，工作环境恶劣，人工操作风煤钻较为困难；采用齿轮液压马达和摆线液压马达作为驱动结构的手钻，马达受力不平衡，手工操作时钻机握杆不容易把持，给现场手动操作带来极大的困难的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机，包括机体上部外壳、机体下部外壳、握杆、左端盖、钻杆和钻头，还包括溢流节流阀、配油盘、调节手臂和多作用内曲线径向液压马达；

所述机体上部外壳为空心有上盖无底结构，所述机体下部外壳为空心有底无上盖结构，所述机体上部外壳和机体下部外壳通过垫圈和螺栓固定连接，两者内腔连通为一个整体；

所述机体上部外壳顶部上盖上设有进油口和出油口，底部侧面设有环形的手臂槽，中部侧面与手臂槽交错对称设有两个握杆；所述手臂槽内配合连接有调节手臂，手臂槽内设有用于限位调节手臂的挡块，手臂槽上方设有用以调节挡块的调节开关；

所述机体上部外壳内顶部配合固定连接有溢流节流阀，所述溢流节流阀顶部与进油口和出油口连通，底部连接有配油盘；所述机体上部外壳和机体下部外壳内配合连接有多作用内曲线径向液压马达；

所述多作用内曲线径向液压马达包括壳体、配流轴、深沟球轴承、转子、横梁、滚轮、圆锥滚子轴承、定子和活塞，所述机体下部外壳内底部通过螺栓固定连接有左端盖，所述左端盖通过螺栓固定连接有右端盖和壳体，所述壳体配合连接有定子，所述定子为圆盘形中空腔体结构，其中部轴线位置处通过深沟球轴承配合连接有配流轴，内腔配合连接有转子，所述转子通过圆锥滚子轴承与左端盖配合连接；所述转子上设有活塞缸孔，所述活塞缸孔内配合连接有活塞，所述活塞固定连接有横梁，所述横梁对称连接有两个滚轮，所述滚轮与定子内腔接触压紧连接；

所述调节手臂的环形手柄与配流轴配合连接，所述调节手臂内可转动配合连接有溢流节流阀和配流盘，所述配流轴和配流盘、溢流节流阀连通；

所述转子的输出轴固定连接有钻杆，所述钻杆固定连接有钻头。

进一步的，还包括增速器，所述增速器包括增速器外壳、圆锥滚子轴承、行星架、内齿圈、太阳轮、行星轮和柱销，所述机体下部外壳固定连接有增速器外壳，所述增速器外壳固定连接有内齿圈，并通过圆锥滚子轴承转动连接有转子的输出轴，所述转子的输出轴末端固定连接有行星架，所述行星架通过柱销连接有行星轮，所述行星轮啮合连接有太阳轮，所述太阳轮固定连接有钻杆，所述钻杆通过轴承转动连接于增速器外壳上。

进一步的，所述溢流节流阀包括安全阀、定差溢流阀、旋转手柄和节流阀，所述安全阀、定差溢流阀和节流阀均固定连接于机体上部外壳和机体下部外壳连通的腔体内，所述定差溢流阀与进油口和节流阀连通，所述节流阀与多作用内曲线径向液压马达和安全阀连通，所述安全阀与回油口连通；所述节流阀一端配合连接有旋转手柄，所述旋转手柄固定连接于机体上部外壳上。

进一步的，所述配流盘的一端与所述溢流节流阀的出油口相连，另一端与所述配流轴相配合。

进一步的，所述机体上部外壳和机体下部外壳的内腔形状和尺寸与多作用内曲线径向液压马达的外部形状和尺寸相适应。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机，采用多作用内曲线径向液压马达作为钻机的驱动机构，设有增速器提高钻头转速，并设有具有调压调速和保护功能的定差溢流阀，还设有用以调向的调节手臂结构，钻机整体具有受力平衡、钻机握杆容易把持、扭矩大、全液压操作、能够调速换向、过载保护等优点。

附图说明

图1为基于内曲线马达的矿用手持全液压钻机原理图；

图2为基于内曲线马达的矿用手持全液压钻机结构图；

图3为多作用内曲线径向液压马达装配图；

图4为增速器结构设计图；

图5为溢流节流阀结构设计图；

图6为机体上部外壳设计图。

图中：

1、进油口；2、机体上部外壳，201、调节开关，202、挡块；3、溢流节流阀，301、安全阀，302、定差溢流阀，303、旋转手柄，304、节流阀；4、握杆；5、配油盘；6、调节手臂；7、多作用内曲线径向液压马达，701、壳体，702、配流轴，703、深沟球轴承，704、转子，705、横梁，706、滚轮，707、圆锥滚子轴承，708、定子，709、活塞；8、左端盖；9、右端盖；10、机体下部外壳；11、增速器，1101、增速器外壳，1102、圆锥滚子轴承，1103、行星架，1104、内齿圈，1105、太阳轮，1106、行星轮，1107、柱销；12、钻杆；13、钻头；14、出油口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～图6所示，其结构关系为：包括机体上部外壳2、机体下部外壳10、握杆4、左端盖8、钻杆12和钻头13，还包括溢流节流阀3、配油盘5、调节手臂6和多作用内曲线径向液压马达7；

所述机体上部外壳2为空心有上盖无底结构，所述机体下部外壳10为空心有底无上盖结构，所述机体上部外壳2和机体下部外壳10通过垫圈和螺栓固定连接，两者内腔连通为一个整体；

所述机体上部外壳2顶部上盖上设有进油口1和出油口14，底部侧面设有环形的手臂槽，中部侧面与手臂槽交错对称设有两个握杆4；所述手臂槽内配合连接有调节手臂6，手臂槽内设有用于限位调节手臂6的挡块202，手臂槽上方设有用以调节挡块202的调节开关201；

所述机体上部外壳2内顶部配合固定连接有溢流节流阀3，所述溢流节流阀3顶部与进油口1和出油口14连通，底部连接有配油盘5；所述机体上部外壳2和机体下部外壳10内配合连接有多作用内曲线径向液压马达7；

所述多作用内曲线径向液压马达7包括壳体701、配流轴702、深沟球轴承703、转子704、横梁705、滚轮706、圆锥滚子轴承707、定子708和活塞709，所述机体下部外壳10内底部通过螺栓固定连接有左端盖8，所述左端盖8通过螺栓固定连接有右端盖9和壳体701，所述壳体701配合连接有定子708，所述定子708为圆盘形中空腔体结构，其中部轴线位置处通过深沟球轴承703配合连接有配流轴702，内腔配合连接有转子704，所述转子704通过圆锥滚子轴承707与左端盖8配合连接；所述转子704上设有活塞缸孔，所述活塞缸孔内配合连接有活塞709，所述活塞709固定连接有横梁705，所述横梁705对称连接有两个滚轮706，所述滚轮706与定子708内腔接触压紧连接；

所述调节手臂6的环形手柄与配流轴702配合连接，所述调节手臂6内可转动配合连接有溢流节流阀3和配流盘5，所述配流轴702和配流盘5、溢流节流阀3连通；

所述转子704的输出轴固定连接有钻杆12，所述钻杆12固定连接有钻头13。

优选的，还包括增速器11，所述增速器11包括增速器外壳1101、圆锥滚子轴承1102、行星架1103、内齿圈1104、太阳轮1105、行星轮1106和柱销1107，所述机体下部外壳10固定连接有增速器外壳1101，所述增速器外壳1101固定连接有内齿圈1104，并通过圆锥滚子轴承1102转动连接有转子704的输出轴，所述转子704的输出轴末端固定连接有行星架1103，所述行星架1103通过柱销1107连接有行星轮1106，所述行星轮1106啮合连接有太阳轮1105，所述太阳轮1105固定连接有钻杆12，所述钻杆12通过轴承转动连接于增速器外壳1101上。

优选的，所述溢流节流阀3包括安全阀301、定差溢流阀302、旋转手柄303和节流阀304，所述安全阀301、定差溢流阀302和节流阀304均固定连接于机体上部外壳2和机体下部外壳10连通的腔体内，所述定差溢流阀302与进油口1和节流阀304连通，所述节流阀304与多作用内曲线径向液压马达7和安全阀301连通，所述安全阀301与回油口连通；所述节流阀304一端配合连接有旋转手柄303，所述旋转手柄303固定连接于机体上部外壳2上。

优选的，所述配流盘5的一端与所述溢流节流阀3的出油口相连，另一端与所述配流轴702相配合。

优选的，所述机体上部外壳2和机体下部外壳10的内腔形状和尺寸与多作用内曲线径向液压马达7的外部形状和尺寸相适应。

具体使用时，通过进油口1经过配流轴702给多作用内曲线径向液压马达7提供高压油，当活塞709底部的配流窗口在转子704转动过程中分别与配流环703的进油孔道、回油孔道相通时，高压油推动横梁705和活塞709压向定子708的内曲线表面，滚轮706位于横梁705上，直接与定子708的内曲线表面相接触，滚轮706与定子708的内曲线表面之间由相互作用产生轴向力，从而推动转子704旋转。

使用过程中，高压油经定差溢流阀302进入阀体，经过节流阀304后压力下降，推动多作用内曲线马达7旋转并作用于安全阀301；旋转手柄303与节流阀304一端相配合并安装在机体上部外壳2上，通过调节旋转手柄303以改变节流阀304的通流面积，达到速度变换的目的。

使用过程中，可通过力作用于调节手臂6使配流轴702旋转30度，使配流轴702处于正转或反转位置，实现多作用内曲线径向液压马达7的正反转。机体上部外壳2上的调节开关201和挡块202相连接，通过调节开关201控制挡块202的伸缩，使其固定调节手臂6，避免调节手臂6和配流轴702旋转角度发生偏移。

综上，本发明实施例具有如下有益效果：采用多作用内曲线径向液压马达作为钻机的驱动机构，并设有具有调压调速和保护功能的定差溢流阀，还设有用以调向的调节手臂结构，钻机整体具有受力平衡、钻机握杆容易把持、扭矩大、全液压操作、能够调速换向、过载保护等优点。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机，包括机体上部外壳(2)、机体下部外壳(10)、握杆(4)、左端盖(8)、增速器(11)、钻杆(12)和钻头(13)，其特征在于：还包括溢流节流阀(3)、配油盘(5)、调节手臂(6)和多作用内曲线径向液压马达(7)；

所述机体上部外壳(2)为空心有上盖无底结构，所述机体下部外壳(10)为空心有底无上盖结构，所述机体上部外壳(2)和机体下部外壳(10)通过垫圈和螺栓固定连接，两者内腔连通为一个整体；

所述机体上部外壳(2)顶部上盖上设有进油口(1)和出油口(14)，底部侧面设有环形的手臂槽，中部侧面与手臂槽交错对称设有两个握杆(4)；所述手臂槽内配合连接有调节手臂(6)，手臂槽内设有用于限位调节手臂(6)的挡块(202)，手臂槽上方设有用以调节挡块(202)的调节开关(201)；

所述机体上部外壳(2)内顶部配合固定连接有溢流节流阀(3)，所述溢流节流阀(3)顶部与进油口(1)和出油口(14)连通，底部连接有配油盘(5)；所述机体上部外壳(2)和机体下部外壳(10)内配合连接有多作用内曲线径向液压马达(7)；

所述多作用内曲线径向液压马达(7)包括壳体(701)、配流轴(702)、深沟球轴承(703)、转子(704)、横梁(705)、滚轮(706)、圆锥滚子轴承(707)、定子(708)和活塞(709)，所述机体下部外壳(10)内底部通过螺栓固定连接有左端盖(8)，所述左端盖(8)通过螺栓固定连接有右端盖(9)和壳体(701)，所述壳体(701)配合连接有定子(708)，所述定子(708)为圆盘形中空腔体结构，其中部轴线位置处通过深沟球轴承(703)配合连接有配流轴(702)，内腔配合连接有转子(704)，所述转子(704)通过圆锥滚子轴承(707)与左端盖(8)配合连接；所述转子(704)上设有活塞缸孔，所述活塞缸孔内配合连接有活塞(709)，所述活塞(709)固定连接有横梁(705)，所述横梁(705)对称连接有两个滚轮(706)，所述滚轮(706)与定子(708)内腔接触压紧连接；

所述调节手臂(6)的环形手柄与配流轴(702)配合连接，所述调节手臂(6)内可转动配合连接有溢流节流阀(3)和配流盘(5)，所述配流轴(702)和配流盘(5)、溢流节流阀(3)连通；

所述溢流节流阀(3)包括安全阀(301)、定差溢流阀(302)、旋转手柄(303)和节流阀(304)，所述安全阀(301)、定差溢流阀(302)和节流阀(304)均固定连接于机体上部外壳(2)和机体下部外壳(10)连通的腔体内，所述定差溢流阀(302)与进油口(1)和节流阀(304)连通，所述节流阀(304)与多作用内曲线径向液压马达(7)和安全阀(301)连通，所述安全阀(301)与回油口连通；所述节流阀(304)一端配合连接有旋转手柄(303)，所述旋转手柄(303)固定连接于机体上部外壳(2)上；

所述转子(704)的输出轴固定连接有钻杆(12)，所述钻杆(12)固定连接有钻头(13)；

所述增速器(11)包括增速器外壳(1101)、圆锥滚子轴承(1102)、行星架(1103)、内齿圈(1104)、太阳轮(1105)、行星轮(1106)和柱销(1107)，所述机体下部外壳(10)固定连接有增速器外壳(1101)，所述增速器外壳(1101)固定连接有内齿圈(1104)，并通过圆锥滚子轴承(1102)转动连接有转子(704)的输出轴，所述转子(704)的输出轴末端固定连接有行星架(1103)，所述行星架(1103)通过柱销(1107)连接有行星轮(1106)，所述行星轮(1106)啮合连接有太阳轮(1105)，所述太阳轮(1105)固定连接有钻杆(12)，所述钻杆(12)通过轴承转动连接于增速器外壳(1101)上。

2.根据权利要求1所述的一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机，其特征在于：所述配流盘(5)的一端与所述溢流节流阀(3)的出油口相连，另一端与所述配流轴(702)相配合。

3.根据权利要求1所述的一种基于多作用内曲线径向液压马达的矿用手持液压钻机，其特征在于：所述机体上部外壳(2)和机体下部外壳(10)的内腔形状和尺寸与多作用内曲线径向液压马达(7)的外部形状和尺寸相适应。