CN106761389B - 一种电磁弹簧冲击器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁弹簧冲击器，包括：主轴，其设于固定装置上，所述主轴与驱动机构连接，通过所述驱动机构驱动所述主轴转动；击锤装置，设于所述主轴上，与所述主轴间隙配合；以及砧座，其固定设于所述主轴的底部，位于所述击锤的下方，所述砧座的撞击面对应所述击锤的下端面设置，所述砧座下端设有钻具。本发明的电磁弹簧冲击器，采用上下电磁块通电后的极性相同，利用同性相斥原理向上压缩弹簧做功，断电后击锤在弹簧的作用下冲击砧座，同时钻具体在主轴作用下保持定转速旋转，使得钻具体在旋转过程中具有一定的冲击功，这样的破岩、破土效果更好，同时冲击一直在孔底进行，动力不会衰竭，工作效率高，具有较好的推广应用前景。

Description

一种电磁弹簧冲击器

技术领域

本发明涉及矿山、市政、桥梁、建筑等工程器械领域，特别涉及一种电磁弹簧冲击器。

背景技术

随着现代科技的飞速发展，自动化、智能化、多功能产品成为主流，传统的钻探装置结构粗糙且功能单一，或者是油压或者是气动进给，在钻具旋转的同时给予一定压力，并且给压装置都在地面，这类设备不具备冲击功，且随着钻孔的深入，压力在上面传到孔底的钻具会衰减，当钻到一定深度后，压力甚至衰减到零，这个情况下的钻具只会在原处旋转，基本钻不下去，无法有效的往下工作。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁弹簧冲击器，从而克服传统冲击器无冲击功、能量衰减、钻孔效率低的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种电磁弹簧冲击器，包括：主轴，其设于固定装置上，所述主轴与驱动机构连接，通过所述驱动机构驱动所述主轴转动；击锤装置，设于所述主轴上，与所述主轴间隙配合，所述击锤装置包括：击锤，其套设于所述主轴上，与所述主轴间隙配合；弹簧机构，其包括弹簧固定块和弹簧，所述弹簧固定块固定设于所述击锤上，所述弹簧套设于所述主轴上，上端固定设于所述弹簧固定块上；电磁块机构，其包括上电磁块和下电磁块，所述上电磁块位于所述弹簧的下方，固定设于所述击锤上，所述上电磁块与所述主轴为间隙配合，可沿着所述主轴上下移动，所述下电磁块设于所述上电磁块的下方，固定设于所述主轴上；以及电控模块，其设于所述弹簧与所述上电磁块之间，与所述主轴间隙配合，所述电控模块用于使所述上电磁块和所述下电磁块间产生相斥的磁性；以及砧座，其固定设于所述主轴的底部，位于所述击锤的下方，所述砧座的撞击面对应所述击锤的下端面设置，所述砧座下端设有钻具。

优选地，上述技术方案中，所述击锤上端设有击锤堵头，所述击锤堵头与所述主轴间隙配合。

优选地，上述技术方案中，在所述上电磁块和所述下电磁块未有磁力的状态下，所述上电磁块与所述下电磁块之间存在间隙。

优选地，上述技术方案中，所述主轴中部设有中空的冷却水管道。

优选地，上述技术方案中，所述砧座通过空心的螺丝固定设于所述主轴上，所述空心的螺丝对应所述冷却水管道设置。

优选地，上述技术方案中，所述固定装置包括滚动轴承和轴承外壳，所述滚动轴承设于所述轴承外壳上，所述主轴设于所述滚动轴承上。

优选地，上述技术方案中，所述滚动轴承包括上滚动轴承和下滚动轴承，所述下滚动轴承处设有轴挡圈，所述击锤装置设于所述下滚动轴承的下方。

优选地，上述技术方案中，所述上电磁块与所述击锤为螺纹连接。

优选地，上述技术方案中，所述下电磁块与所述主轴为螺纹连接。

优选地，上述技术方案中，所述下电磁块通过键与所述砧座连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的电磁弹簧冲击器，通过驱动机构驱动主轴转动，主轴的转动带动砧座的转动。电控模块控制上电磁块和下电磁块产生相斥的电磁力，上电磁块向上运动，带动击锤向上运动，弹簧受到压缩，当电控模块控制上电磁块和下电磁块失去磁力时，斥力消失，在弹簧的恢复和击锤自身重力的作用下，推动击锤击打砧座的撞击面。冲击动作已实现。在旋转磨削土层或岩层的同时冲击土层与岩层。

(2)本发明的电磁弹簧冲击器，采用上下电磁块通电后的极性相同，利用同性相斥原理向上压缩弹簧做功，断电后击锤在弹簧的作用下冲击砧座，同时钻具体在主轴作用下保持定转速旋转，使得钻具体在旋转过程中具有一定的冲击功，这样的破岩、破土效果更好，同时冲击一直在孔底进行，动力不会衰竭，工作效率高，具有较好的推广应用前景。

附图说明

图1是根据本发明的电磁弹簧冲击器的结构示意图。

图2是根据本发明的电磁弹簧冲击器的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的一种电磁弹簧冲击器，包括主轴1、固定装置2、击锤装置3、砧座4和钻具5。主轴1设于固定装置2上，与驱动机构连接，通过所述驱动机构驱动所述主轴1转动，击锤装置3设于主轴1上，位于固定装置2的下方，砧座4设于主轴1的下端位于击锤装置3的下方，砧座4的下端设有钻具5。驱动机构驱动主轴1转动，主轴1的转动带动砧座4转动，同时带动钻具5转动，旋转磨削土层或岩层，通过击锤装置3击打砧座4，开始往下冲击土层或者岩层，这时，冲击动作已实现。再旋转磨削土层或岩层的同时冲击土层与岩层，具有较佳的钻探效果。

如图2所述，在本实施例中，击锤装置3设于所述主轴1上，与所述主轴1间隙配合。具体的，击锤装置3包括击锤31，击锤31呈中空结构，套设于所述主轴1上，与所述主轴1间隙配合。弹簧机构32包括弹簧固定块321和弹簧322，所述弹簧固定块321固定设于所述击锤31上，所述弹簧322套设于所述主轴1上，位于击锤31与主轴1之间形成的空腔内，上端固定设于所述弹簧固定块322上。电磁块机构33包括上电磁块331和下电磁块332，所述上电磁块331位于所述弹簧322的下方，通过螺纹连接固定设于所述击锤31上，所述上电磁块331与所述主轴1为间隙配合，可沿着所述主轴1上下移动，所述下电磁块332设于所述上电磁块331的下方，通过螺纹连接固定设于所述主轴1上。电控模块34包括电路控制和电源，电控模块34设于所述弹簧322与所述上电磁块331之间，电控模块24通过螺纹连接固定设于击锤31上，与所述主轴1间隙配合，所述电控模块34用于使所述上电磁块331和所述下电磁块332间产生相斥的磁性。

当电路控制接通电源，给上电磁块331和下电磁块332通电，上电磁块331和下电磁块332产生相斥的磁力。上电磁块331向上运动，压缩弹簧322，上电磁块331向上运动带动击锤31也沿着主轴1向上运动。由于电控模块34位于上电磁块331和弹簧322之间，上电磁块331产生电磁时不会将弹簧322吸附于上电磁块331上。在电控模块里面提前设定好的弹簧322的压缩量，在达到压缩量后。电路控制断电时，上电磁块331和下电磁块332之间的斥力会消失，这时，弹簧322处于最大压缩状态，随后电控模块、上电磁铁10以及击锤31在弹簧的作用下迅速向下运动，在到达弹簧322所处的原长位置时，根据弹簧322振子的简谐运动规律，此时击锤31在于砧座4想接触瞬间(也就是弹簧原长处)的速度达到最大，以最大速度冲击砧座4来达到最大冲击功，击锤31击打位于击锤下方砧座4的撞击面。砧座4固定设于所述主轴1的底部，砧座4的撞击面对应所述击锤31的下端面设置，所述砧座下端设有钻具5。砧座4以及与砧座相连的钻具5体受到击锤31的冲击后，开始往下冲击土层或者岩层，这时，冲击动作已实现。在旋转磨削土层或岩层的同时冲击土层与岩层，这样的钻探效果是最佳的。

将冲击器的冲击部件简化成弹簧振子模型，通过求解其运动微分方程来算出弹簧322从释放能量开始到回弹经过原长时所用的时间，然后又已知主轴1的转速n，电磁铁运动压缩弹簧的行程所用时间也可算出，这时可算出转速与冲击频率的关系，根据实际工况，来配比转速与冲击频率，达到最佳冲击效果。

优选地，所述击锤31上端设有击锤堵头35，所述击锤堵头35与所述主轴1间隙配合。弹簧固定块321固定设于击锤堵头35的下端。

优选地，在所述上电磁块331和所述下电磁块332未有磁力的状态下，所述上电磁块与所述下电磁块之间存在一定的安全间隙。即在初始状态下，弹簧322处于自由长度，上电磁块331和下电磁块332在垂直方向具有一定安全间隙，击锤31与砧座4的撞击面是贴合的。

优选地，所述主轴1中部设有中空的冷却水管道11，冷却水管道11贯穿整个主轴1。砧座4通过空心的螺丝41固定设于所述主轴1上，所述空心的螺丝41对应所述冷却水管道设置，空心的螺丝41作为冷却水出口。

优选地，所述固定装置2包括滚动轴承和轴承外壳，滚动轴承包括上滚动轴承21和下滚动轴承22，主轴1设于上滚动轴承21和下滚动轴承22上，轴承外壳23套设于上滚动轴承21和下滚动轴承22上，轴承外壳23的下端延伸超出下滚动轴承22，与主轴1形成一定空隙的导槽23。下滚动轴承22处设有轴挡圈24，击锤装置3设于所述下滚动轴承22的下方。击锤31上端的击锤堵头35设有导板，击锤堵头的导板延伸进入导槽23内，可在导槽23内滑动。使得固定装置2和击锤装置3成为一个整体的结构，使装置结构更为紧密。在滑动过程中，由于下滚动轴承22处设有轴挡圈24，可防止击锤堵头的导板撞击下滚动轴承22。

优选地，下电磁块22通过键与所述砧座4连接。由于下电磁块332与主轴1螺纹连接，用于传递主轴的扭矩，同时下电磁块332与外面的砧座4采用键连接，用于将主轴1的扭矩传递给砧座4及与砧座相连的钻体5。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种电磁弹簧冲击器，其特征在于，包括：

主轴，其设于固定装置上，所述主轴与驱动机构连接，通过所述驱动机构驱动所述主轴转动；

击锤装置，设于所述主轴上，与所述主轴间隙配合，所述击锤装置包括：

击锤，其套设于所述主轴上，与所述主轴间隙配合；

弹簧机构，其包括弹簧固定块和弹簧，所述弹簧固定块固定设于所述击锤上，所述弹簧套设于所述主轴上，上端固定设于所述弹簧固定块上；

电磁块机构，其包括上电磁块和下电磁块，所述上电磁块位于所述弹簧的下方，固定设于所述击锤上，所述上电磁块与所述主轴为间隙配合，可沿着所述主轴上下移动，所述下电磁块设于所述上电磁块的下方，固定设于所述主轴上；以及

电控模块，其设于所述弹簧与所述上电磁块之间，与所述主轴间隙配合，所述电控模块用于使所述上电磁块和所述下电磁块间产生相斥的磁性；以及

砧座，其固定设于所述主轴的底部，位于所述击锤的下方，所述砧座的撞击面对应所述击锤的下端面设置，所述砧座下端设有钻具。

2.根据权利要求1所述的电磁弹簧冲击器，其特征在于，所述击锤上端设有击锤堵头，所述击锤堵头与所述主轴间隙配合。

3.根据权利要求1所述的电磁弹簧冲击器，其特征在于，在所述上电磁块和所述下电磁块未有磁力的状态下，所述上电磁块与所述下电磁块之间存在间隙。

4.根据权利要求1所述的电磁弹簧冲击器，其特征在于，所述主轴中部设有中空的冷却水管道。

5.根据权利要求4所述的电磁弹簧冲击器，其特征在于，所述砧座通过空心的螺丝固定设于所述主轴上，所述空心的螺丝对应所述冷却水管道设置。

6.根据权利要求1所述的电磁弹簧冲击器，其特征在于，所述固定装置包括滚动轴承和轴承外壳，所述滚动轴承设于所述轴承外壳上，所述主轴设于所述滚动轴承上。

7.根据权利要求6所述的电磁弹簧冲击器，其特征在于，所述滚动轴承包括上滚动轴承和下滚动轴承，所述下滚动轴承处设有轴挡圈，所述击锤装置设于所述下滚动轴承的下方。

8.根据权利要求1所述的电磁弹簧冲击器，其特征在于，所述上电磁块与所述击锤为螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的电磁弹簧冲击器，其特征在于，所述下电磁块与所述主轴为螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的电磁弹簧冲击器，其特征在于，所述下电磁块通过键与所述砧座连接。