CN110984846B - 一种钻机及其动力头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻机及其动力头，包括润滑油泵、齿轮轴承、密封件、小齿轮、大齿轮、齿轮座和至少一个驱动件；小齿轮安装在驱动件的动力输出轴上，润滑油泵与驱动件的动力输出轴连接，小齿轮与大齿轮之间相啮合，大齿轮通过齿轮轴承安装在齿轮座中，且齿轮座两端部与大齿轮之间分别通过密封件密封；驱动件驱动小齿轮与润滑油泵，实现大齿轮与润滑油泵的旋转；润滑油泵将底部润滑油从底部B口带至齿轮座顶部A口，实现齿轮轴承与密封件的持续润滑。在旋喷配置下，旋喷卡盘通过过渡法兰与大齿轮连接。旋转钻进与潜孔锤钻进模块下，包括所述的减速机、浮动装置、水龙头。

Description

一种钻机及其动力头

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种钻机及其动力头。

背景技术

多功能钻机动力头装置为钻机的核心零部件，为钻具提供扭矩与转速，通常不同的地层需采用不同的施工工艺进行钻进，如软土层需要采用常规的旋转钻进，岩石层需采用潜孔锤钻进，注浆加固地层需要采用旋喷钻进，因此对动力头功能需要多功能性。

现有技术存在以下缺陷：（1）现有的齿轮轴承润滑主要依靠齿轮旋转时内部齿轮油的飞溅进行润滑，导致低速时润滑不足，轴承发热量大。多功能钻机动力头轴承与密封件润滑不足，导致发热与磨损严重，动力头的可靠性大大降低。

（2）其次现有的潜孔锤施工动力头无缓冲减振装置，轴承所受的冲击载荷较大，寿命大大降低，需要频繁更换，增加施工成本，降低施工效率；

（3）现有的多功能钻机动力头均具有单一功能，无法实现潜孔锤与旋喷施工共用，若进行不同的施工工艺，客户需要更换不同的动力头。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种钻机及其动力头。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，为解决现有钻机动力头轴承与密封件润滑不足，导致发热与磨损严重的问题，提供一种钻机动力头，包括减速机；所述减速机包括润滑油泵、齿轮轴承、密封件、小齿轮、大齿轮、齿轮座和至少一个驱动件；

所述小齿轮安装在驱动件的动力输出轴上，润滑油泵与驱动件的动力输出轴连接，小齿轮与大齿轮之间相啮合，大齿轮通过齿轮轴承安装在齿轮座中，且齿轮座两端部与大齿轮之间分别通过密封件密封；

所述驱动件驱动小齿轮与润滑油泵，实现大齿轮与润滑油泵的旋转；所述润滑油泵将底部润滑油从底部B口带至齿轮座顶部A口，实现齿轮轴承与密封件的持续润滑。

在一些实施例中，润滑油泵具有M、N两个油口，在驱动件正转或反转时，润滑油泵均从M口进油，N口出油。

在一些实施例中，所述减速机包括两个驱动件，对应设置有两个小齿轮，两个小齿轮均与大齿轮之间相啮合。

在一些实施例中，所述钻机动力头还包括过渡法兰和旋喷卡盘；在旋喷配置下，所述旋喷卡盘通过过渡法兰与大齿轮连接。用于实现旋喷钻进功能。

在一些实施例中，所述钻机动力头还包括浮动装置，所述浮动装置包括浮动主轴、连接法兰，导向套、减振弹簧、螺纹轴、减振橡胶；所述浮动主轴穿设在减速机的大齿轮的中心孔中，所述导向套套设在浮动主轴上，且位于大齿轮的一端，导向套通过紧固件与大齿轮连接；连接法兰套设在浮动主轴上，且位于大齿轮的另一端，连接法兰通过紧固件与大齿轮连接，连接法兰通过花键与浮动主轴实现扭矩传递，且能实现连接法兰相对于浮动主轴的轴向位移；

所述浮动主轴底端用于连接安装钻具，连接法兰与浮动主轴底端之间设置减振弹簧；螺纹轴固定连接安装在浮动主轴顶端，导向套与螺纹轴之间设置减振橡胶。

进一步的，在一些实施例中，所述的钻机动力头，还包括水龙头；所述水龙头包括筒体、芯轴、轴承；

筒体通过连接件与浮动装置的螺纹轴连接；芯轴下部通过轴承安装在筒体中，筒体与芯轴之间能够相对转动，所述芯轴为中空结构，芯轴上端用于外接介质管道，将介质依次通过筒体内孔、浮动轴内孔送至钻具内部。

在一些实施例中，所述的钻机动力头，还包括防旋转架，所述防旋转架一端通过连接件与芯轴上部连接，另一端与减速机的齿轮座连接。

更为优选的，所述芯轴上端的中心孔为内螺纹结构。

在一些实施例中，所述钻机动力头还包括支架，所述支架连接在所述减速机的齿轮座上，用于钻机动力头的安装固定。

第二方面，本发明还提供一种钻机，包括所述的钻机动力头。

有益效果：本发明提供的钻机及其动力头，具有以下优点：（1）该动力头具有自润滑功能，对轴承、密封件能够进行充分的润滑，降低轴承工作温度与密封件的磨损，提高轴承及密封件的使用寿命；（2）采用模块化设计，根据不同的配置可满足常用的旋转钻进、潜孔锤钻进以及旋喷钻进，实现多功能性，降低客户采购成本；（3）该多功能钻机动力头具有缓冲减振装置，在潜孔锤钻进时能够吸收冲击能，降低冲击载荷，提高轴承使用寿命；（4）同时该动力头配置水龙头装置，钻进时可采用水或气进行排渣。

附图说明

图1为实施例的钻机动力头主视图；

图2为实施例的钻机动力头左视图；

图3为实施例中减速机的底部视图；

图4为实施例中减速机的剖视图；

图5为实施例的浮动装置的结构图；

图6、图7为实施例中水龙头的结构图；

图8为实施例的旋喷功能配置结构图；

图中：减速机1、浮动装置2、水龙头3、防旋转架4、支架5、过渡法兰6、旋喷卡盘7；润滑油泵1-1、驱动件1-2、齿轮轴承1-3，密封件1-4，小齿轮1-5，大齿轮1-6、齿轮座1-7；连接法兰2-1，减振弹簧2-2，螺纹轴2-3，减振橡胶2-4，导向套2-5，浮动主轴2-6；第一连接螺栓3-1，芯轴3-2，密封圈3-3，轴承3-4，筒体3-5；第二连接螺栓6-1；第三连接螺栓7-1。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例1

一种钻机动力头，如图1、图2所示，其旋转钻进与潜孔锤钻进模块包括减速机1、浮动装置2、水龙头3、防旋转架4以及支架5；如图8所示，其旋喷钻进模块包括减速机1、过渡法兰6以及旋喷卡盘7。

在一些实施例中，如图3、图4所示，减速机1包括至少一个驱动件1-2、润滑油泵1-1、齿轮轴承1-3、密封件1-4、小齿轮1-5、大齿轮1-6、齿轮座1-7；小齿轮1-5安装在驱动件1-2的动力输出轴上，润滑油泵1-1与驱动件1-2的动力输出轴连接，小齿轮1-5与大齿轮1-6之间相啮合，驱动件1-2驱动小齿轮1-5与润滑油泵1-1，实现大齿轮1-6与润滑油泵1-1的旋转；

大齿轮1-6通过齿轮轴承1-3安装在齿轮座1-7中，且连接处的两端分别通过密封件1-4密封；所述润滑油泵1-1由驱动件1-2驱动旋转，如图4所示，润滑油泵1-1具有M、N两个油口，在驱动件1-2正转或反转时，润滑油泵1-1均从M口进油，N口出油，进而将底部润滑油从底部B口带至顶部A口，实现上端齿轮轴承1-3与密封件1-4的持续润滑。

在一些实施例中，如图3所示，所述减速机1包括两个驱动件1-2，对应设置有两个小齿轮1-5，两个小齿轮1-5均与大齿轮1-6之间相啮合。

在一些实施例中，如图5所示，具有缓冲减振功能的浮动装置2，包括连接法兰2-1，减振弹簧2-2、螺纹轴2-3、减振橡胶2-4、导向套2-5、浮动主轴2-6；

工作时，减振弹簧2-2、连接法兰2-1、减速机1的大齿轮1-6、导向套2-5、减振橡胶2-4、螺纹轴2-3依次套设在浮动主轴2-6上；导向套2-5的下端通过紧固件与减速机1的大齿轮1-6连接，连接法兰2-1的上端通过紧固件与减速机1的大齿轮1-6连接，连接法兰2-1通过花键与浮动主轴2-6实现扭矩传递，且能实现连接法兰2-1相对于浮动主轴2-6的轴向位移，通过上述各部件连接实现浮动装置2与减速机1之间的连接与扭矩传递；连接法兰2-1与浮动主轴2-6底端之间设置减振弹簧2-2，螺纹轴2-3通过螺纹与浮动主轴2-6连接，导向套2-5与螺纹轴2-3之间设置减振橡胶2-4；下部减振弹簧2-2与上部减振橡胶2-4可实现进给与提升时减振功能。

在一些实施例中，如图6、图7所示，如图6、图7所示，水龙头3包括第一连接螺栓3-1，芯轴3-2，密封圈3-3，轴承3-4以及筒体3-5，水龙头3的筒体3-5通过第一连接螺栓3-1与浮动装置2的螺纹轴2-3连接；芯轴3-2下部通过轴承3-4及密封圈3-3安装在筒体3-5中，筒体3-5与芯轴3-2之间能够相对转动，芯轴3-2上端的中心孔为内螺纹结构，用于外接水管或气管，将水或气介质通过筒体3-5内孔，浮动轴2-6内孔送至钻具内部，用于排渣或潜孔锤施工。

在一些实施例中，如图1所示，防旋转架4一端通过螺栓与芯轴3-2上部连接，另一端与减速机1的齿轮座1-7连接，用于防止芯轴3-2的旋转。筒体3-5在浮动轴2-6的带动下旋转的时候，芯轴3-2能够相对于减速机1的齿轮座1-7固定不转动。

在一些实施例中，如图1所示，所述支架5连接在所述减速机1的齿轮座1-7上，用于多功能钻机动力头的安装固定。

多功能钻机动力头在旋喷配置下，如图8所示，移除水龙头3与浮动装置2，过渡法兰6通过第二连接螺栓6-1与减速机1中的大齿轮1-6下端连接，旋喷卡盘7通过第三连接螺栓7-1与过渡法兰6连接，从而实现扭矩的传递；（由于旋喷施工需要钻具贯穿动力头实现大深度）。

实施例2

一种钻机，包括所述的钻机动力头。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种钻机动力头，其特征在于，包括减速机（1）；所述减速机（1）包括润滑油泵（1-1）、齿轮轴承（1-3）、密封件（1-4）、小齿轮（1-5）、大齿轮（1-6）、齿轮座（1-7）和至少一个驱动件（1-2）；

所述小齿轮（1-5）安装在驱动件（1-2）的动力输出轴上，润滑油泵（1-1）与驱动件（1-2）的动力输出轴连接，小齿轮（1-5）与大齿轮（1-6）之间相啮合，大齿轮（1-6）通过齿轮轴承（1-3）安装在齿轮座（1-7）中，且齿轮座（1-7）两端部与大齿轮（1-6）之间分别通过密封件（1-4）密封；

所述驱动件（1-2）驱动小齿轮（1-5）与润滑油泵（1-1），实现大齿轮（1-6）与润滑油泵（1-1）的旋转；所述润滑油泵（1-1）将底部润滑油从底部B口带至齿轮座（1-7）顶部A口，实现齿轮轴承（1-3）与密封件（1-4）的持续润滑；

所述钻机动力头还包括浮动装置（2）和水龙头（3），以及过渡法兰（6）和旋喷卡盘（7）；

所述浮动装置（2）包括浮动主轴（2-6）、连接法兰（2-1），导向套（2-5）、减振弹簧（2-2）、螺纹轴（2-3）、减振橡胶（2-4）；所述浮动主轴（2-6）穿设在减速机（1）的大齿轮（1-6）的中心孔中，所述导向套（2-5）套设在浮动主轴（2-6）上，且位于大齿轮（1-6）的一端，导向套（2-5）通过紧固件与大齿轮（1-6）连接；连接法兰（2-1）套设在浮动主轴（2-6）上，且位于大齿轮（1-6）的另一端，连接法兰（2-1）通过紧固件与大齿轮（1-6）连接，连接法兰（2-1）通过花键与浮动主轴（2-6）实现扭矩传递，且能实现连接法兰（2-1）相对于浮动主轴（2-6）的轴向位移；

所述浮动主轴（2-6）底端用于连接安装钻具，连接法兰（2-1）与浮动主轴（2-6）底端之间设置减振弹簧（2-2）；螺纹轴（2-3）固定连接安装在浮动主轴（2-6）顶端，导向套（2-5）与螺纹轴（2-3）之间设置减振橡胶（2-4）；

所述水龙头（3）包括筒体（3-5）、芯轴（3-2）、轴承（3-4）；筒体（3-5）通过连接件与浮动装置（2）的螺纹轴（2-3）连接；芯轴（3-2）下部通过轴承（3-4）安装在筒体（3-5）中，筒体（3-5）与芯轴（3-2）之间能够相对转动，所述芯轴（3-2）为中空结构，芯轴（3-2）上端用于外接介质管道，将介质依次通过筒体（3-5）内孔、浮动轴（2-6）内孔送至钻具内部；

在旋喷配置下，所述旋喷卡盘（7）通过过渡法兰（6）与大齿轮（1-6）连接；

还包括防旋转架（4），所述防旋转架（4）一端通过连接件与芯轴（3-2）上部连接，另一端与减速机（1）的齿轮座（1-7）连接。

2.根据权利要求1所述的钻机动力头，其特征在于，润滑油泵（1-1）具有M、N两个油口，在驱动件（1-2）正转或反转时，润滑油泵（1-1）均从M口进油，N口出油。

3.根据权利要求1所述的钻机动力头，其特征在于，所述减速机（1）包括两个驱动件（1-2），对应设置有两个小齿轮（1-5），两个小齿轮（1-5）均与大齿轮（1-6）之间相啮合。

4.根据权利要求1所述的钻机动力头，其特征在于，所述芯轴（3-2）上端的中心孔为内螺纹结构。

5.根据权利要求1所述的钻机动力头，其特征在于，所述钻机动力头还包括支架（5），所述支架（5）连接在所述减速机（1）的齿轮座（1-7）上，用于钻机动力头的安装固定。

6.一种钻机，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的钻机动力头。

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