CN1129414A - 矿用钻机传动箱的夹头组件 - Google Patents

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Abstract

一种可拆卸地夹紧带有工作端和相连的杆状件的采矿工具的矿用钻机传动箱的夹头组件。该夹头组件含有一根主轴、一个夹套和一个夹套闭合器，上述主轴与传动机构连接，它具有一个圆筒形轴套，该轴套有一个带螺纹的套环端部的一个底端以及一个在该轴套内纵向延伸一定距离的开孔，上述夹套有一个前端部分和一个反锥形的后端部分以及一个用以接纳采矿工具的杆状件的内孔。上述的夹套闭合器有一个带有螺纹内孔的环形帽罩。上述夹套伸入轴套开孔内一定距离，当夹套闭合器拧到套环端部上而使其在轴套开孔内受压时，它便围绕采矿工具的杆状件均匀地闭合，将采矿工具夹紧。

Description

矿用钻机传动箱的夹头组件
本发明涉及一种矿用钻机传动箱的夹头组件，具体地说，涉及一种可拆卸地夹紧一种上紧洞顶锚栓和洞顶及工作面钻眼操作用的采矿工具的矿用钻机传动箱的夹头组件及其使用方法。
本发明涉及一种用以可拆卸地夹紧带有工作端部和相连的杆状件一类的采矿工具的矿用钻机传动箱的夹头组件。这里所用的术语“矿用钻机“指的是带动采矿工具转动的采矿机器。在矿用钻机上常用的、为人熟知的采矿工具的实例有洞顶锚栓和上紧洞顶锚栓用的扳手以及在洞顶和工作面上钻眼操作用的钻头等。采矿工具通过凸一凹配合式机械联接与矿用钻机传动箱工作上相连接，上述的凸一凹配合式机械联接是，例如，作为凸形配合件的杆状件的端部与钻机传动箱中有关的具有相应形状的凹形配合件相接合。工作时，通过采矿工具杆状件与矿用钻机传动箱的机械联接将转动动力传输给采矿工具。
迄今公知的矿用钻机传动箱都要求采用上面所述的偶接式机械连接来将转动动力传输给采矿工具。显然，由于现有的钻机要求用偶接式机械连接，所以，在不采用适配联接件的情况下，就不可能在同一台矿用钻机上使用带有不同尺寸的凸形配合件的不同采矿工具而形成正确配合和机械联锁。因此，为了在钻机传动箱的预定尺寸的阴式配合件与采矿工具的不同尺寸的凸形配合件之间实现正确的配合和机械联锁，可以换一种带有合适尺寸的阴式配合件的不同的钻机传动箱，或者换上一种尺寸合适的矿用钻机传动箱的凹形配合件以适应杆状件的凸形配合件。但是，无论是更换矿用钻机传动箱还是更换传动箱的凹形配合件都要花费许多时间，从而降低矿井工作面钻眼操作或上紧矿井洞顶锚栓操作的效率。
除了上述问题以外，在许多情况下，由于在钻眼操作过程中或在上紧矿井洞顶锚栓过程中钻出的孔的轴线偏离钻机传动箱的凹形配合件的中心线，会使杆状件在钻眼操作过程偏斜而逐渐从钻机传动箱松脱。一旦出现这种情况，杆状件可能会卡在所钻的孔中，因此，从所钻的孔中取出杆状件的唯一办法就是再将杆状件与钻机传动箱连接起来，并将杆状件从所钻的孔中反转出来。将钻机传动箱与杆状杆再连接起来是一项麻烦而又费时的工作，它常常需要人们通过手工在很靠近凹形配合件与凸形配合件的地方将它们轴向对准。
显然上述的问题以及在现有技术的矿用钻机和采矿工具的机械联接结构中固有的许多其他的问题会对采矿工具与钻机传动箱工作连接的速度和效率产生不利的影响，从而影响采矿生产率。
本发明的目的是解决现有技术的上述问题，提供一种可用于矿用钻机(例如矿井洞顶或洞壁上紧螺栓的机器或在工作面钻眼的机器)的传动箱的夹头组件，这种夹头组件可直接夹紧采矿工具的杆状件，而不必采用上述的机械联接结构。按照本发明的上述夹头组件还可以在同一台矿用钻机传动箱中使用各种直径尺寸和横截面形状的杆状件，而不需要使用适配联接件或改变杆状的偶接接头。
本发明的夹头组件还可使杆状件的轴线与矿用钻机传动箱的轴线机械地对准，而不需要通过手工来使杆状轴线与钻机传动箱的轴线对准；也不需要像上面所述那样用手工来实现每对阴—阳式配合接头的连接，它可通过足够的力均匀地裹紧杆状件而平稳地夹紧杆状件，从而使杆状件的轴线快速而自动地与矿用钻机传动箱的轴线进行机械对准，故能够使杆状件按需要转动或从所钻的孔中退出。
简言之，本发明提出一种用于矿用钻机传动箱的、能够可拆卸地夹紧上紧洞顶锚栓用的和洞顶及工作面钻眼操作用的采矿工具的新型夹头组件及其使用方法。上述矿用钻机传动箱含有一个转动动力源和一个与该动力源工作上相连接的传动机构，以便带动可拆卸地夹紧具有工作端部和相连杆状件的采矿工具的夹头组件转动。本发明的夹头组件含有一个主轴、一个夹套闭合器和一个夹套。
上述主轴与上述传动机构工作上相连接，并带有一个圆筒形的轴套，该轴套具有一个带螺纹的套环端部和一个底端，以及一个从套环端部向底端延伸一定距离的开孔。在一个最佳实施例中，上述开孔从套环端到底端完全穿透，并且从套环端至底端的一定距离内逐渐变小。轴套还带有一个与上述开孔的纵向长度相垂直而固定的止推垫圈，用以防止杆状件凸出到轴套底端之外。
上述轴套的套环带有一个从套环端部径向向外凸出的法兰，用来将夹头组件支承在传动机构中形成的空腔内。上述法兰带有一个紧贴在其下表面的环形件，该环形件可在传动机构盖板上形成的槽内转动，以便使主轴与传动机构间形成封接。
夹头组件的夹套闭合器带有一个环形帽罩，该帽罩具有带螺纹的内孔，用以与主轴的带螺纹的套环端部实行螺纹接合。夹套闭合器的环形帽罩上带有一个有多个沿圆周隔开分布的齿的、径向向外凸出的法兰，夹套闭合器的带螺纹的内孔上带有一个锁环，用以与夹套前端部分周边形成的凸缘的下表面相接合以便使夹套保持在一个相对于夹套闭合器的固定位置上。上述内孔部分地带有螺纹，并具有台阶式的截面形状而形成一个凸缘，以便在夹套闭合器被拧到套环端部上时与夹套的前端部分相接合。
夹头组件的夹套带有一个前端部分和一个反锥形的后端部分以及一个可接纳采矿工具的杆状件的内孔。该夹套被安置在轴套开孔内延伸一定距离，因此，当夹套由于夹套闭合器与带螺纹的套环端部进行螺纹接合而在轴套开孔内受压时，使围绕采矿工具的杆状件均匀地闭合。
工作时，如上述使夹头组件的主轴与钻机传动箱工作上相连接，然后将夹套放入轴套的开孔内，再将夹套闭合器置于与主轴的带螺纹套环端部螺纹接合的位置上。然后将采矿工具的杆状件穿过夹套闭合器的内孔插入到夹套的内孔中，而后，将夹套闭合器拧紧在套环端部上，从而压缩轴套开孔内的夹套，迫使夹套围绕采矿工具的杆状件均匀地闭。夹套闭合器也可以采用使其本身固定不动，而是转动主轴使之与夹套闭合器螺纹接合的方法使其拧紧在套环端部上。在夹套围绕杆状件均匀受压后，再松开夹套闭合器，使其在主轴由钻机传动箱带动而转动时随主轴自由地转动。
通过下面结合附图的详细说明将对本发明的其他特征、目的和优点更加明白，附图中：
图1是带有本发明的夹头组件的矿用钻机的斜视图；
图2是沿图1中的2—2线剖切的矿用钻机的剖视图；和
图3是图1的夹头组件的等角分解图。
参看附图。图中相同的零部件用相同的标号表示，应当明白，下文中一些术语例如“上”“下”以及其他有关位置和/或方向的术语指是图中的表示，是为方便描述和参考而用的，无限制本发明的范围之意。
图1—3示出按照本发明的一种大型矿用钻机(未示出)的一个钻机传动箱10和一个夹头组件12。矿用钻机可以是一种水力的或风动操作的矿用工作面钻机，或者是一种水力或风动操作的在矿井顶或矿井壁上杆柱安装机，这类机器在现有技术中是众所周知的。例如，矿用钻机可以具有Fletcher DDO型或RR2型矿用钻机传动箱，或者是Eimco 320型、370型或3510型矿用钻机传动箱。
在矿用钻机的钻机传动箱10的夹头组件12内可拆卸地固紧一个采矿工具14。该采矿工具14含有一个工作端16和一个相连的杆状件18。该杆状件18具有极为通用的直径和横截面形状，工作端16可以按要完成的所需功能设计成任何类型。例如(如图3所示)，采矿工具14可含有一个具有六角形截面的、用适宜材料制成的空心杆状件18，和一个固紧在杆状件18一端的用来在工作面，(例如矿井入口洞顶的岩石层)上钻孔以便固定洞顶锚栓或者装入炸药的普通结构的钻头。显然，上述的杆状件也可以是一种用来支持矿井洞顶的一个部位的普通结构的矿井洞顶锚栓。
矿用钻机的传动箱10通常带有一个与转动动力源20工作上相连接以带动夹头组件12转动的传动机构22。转动动力源20含有一个密封在一合适壳体内的水力马达(未示出)，该水力马达密封在壳体内是为了防止碎石等物干扰水力马达的工作。水力马达通过适宜的机械连接件或传动系统(未示出)与传动机构22工作连接，传动机构22又与夹头组件12工作连接，以便将转动动力从水力马达传递到夹头组件12。显然，传动机构22也封闭在带有活动盖板24的适宜的密封壳体内，以防止碎石等物干扰传动机构22的工作。为了使本说明简明扼要，对于转动动力源20与传动机构22之间的工作连接及其结构不作进一步叙述，因为这些细节都是普通的，并为熟悉本技术的人们所共知。
上述的夹头组件12支承在传动机构22的盖板24内形成的空腔26中。该组件12含有一个主轴28、一个夹套30和一个夹套闭合器32。
主轴28通常带有一个具有一个法兰36和一个套环40的轴套34。该轴套34是圆筒形的，它带有一个从套环40向轴套底端37延伸一段预定距离的开孔35。在一个最佳实施例中，开孔35是从套环40到轴套底端37穿过轴套34的整个纵向长度。轴套34的开孔35可以在从套环40向下朝底端37延伸一定距离呈逐渐变小的锥形。该开孔35可使钻孔操作产生的碎石等物从杆状件18并通过钻机传动箱排出(如现有技术所公知的那样)。在轴套的锥形开孔35的最下端附近固定一个与其纵向长度相垂直的止推垫圈，防止杆状件18在轴套34内进一步向下推进。在另一个实施例中，上述止推垫圈39作为夹套30的一部分与其结合成一体。在轴套34的圆周面上做出几个彼此隔开的纵向槽44，用于与机械连接件接合以便通过连接件沿轴线方向将转动动力传输给主轴28。
套环40套在轴套34上端，该套环40可以做成轴套34的一部分，或者做成一个单独的零件固定到轴套34上。套环40的外圆周表面上做出螺纹46。用以与夹套闭合器32相接合(下面将更详细说明)。在一个最佳实施例中，套环40的带螺纹端部46位于传动机构22的盖板24上表面之外。
法兰36固定在轴套34的套环40的圆周面上。该法兰36是一个盘形件，从套环40的下端径向向外凸出。环形件38紧靠在法兰36的下表面。装配时，将主轴28的轴套34放入传动机构22的壳体盖板24内形成的空腔26中，这样主轴的法兰36便可在空腔26之上方转动，而环形件38则可在壳体盖板24上形成的环形槽42内转动，从而使主轴28的外圆周与壳体间形成封接，并将主轴28支承在传动机构22的空腔26内。
夹套30坐落在轴套34的开孔35内，并与轴套的轴线轴向对准。该夹套30是一种普通结构件，它具有一个带凸缘49的前端部分48和一个相对的锥形的后端部台50，以及多个由环绕内孔56的狭缝隔开的、并沿圆周分布的纵长肋52。上述的狭缝纵向延伸过夹套30上端48与下端50之间的几乎整个距离，并完全到达夹套的相应端部。显然，这种结构可使夹套30径向受压以便夹位住置于其间的采矿工具14的杆状件18。夹套30可以是市场上Kennametal公司出售的那种。
夹套闭合器32由螺纹固定在轴套34的套环40上，它含有一个带有法兰58的环形帽罩54，法兰58上带有沿圆周隔开分布的齿60。在环形帽罩54的内部做出一个内孔62，该孔的轴线与夹套30的内孔56的轴线重合。在内孔62的内壁上做出一个锁环63，用以与夹套30前端部分48的凸缘49之下侧相接合，以便使夹套保持在一个相对于夹套闭合器32的固定位置上。内孔62具有台阶式横截面形状，以便形成一个在夹套闭合器32拧向套环端部40时与夹套30的前端部分48相接合的凸缘64。如图2所示，最好是只将内孔62低于凸缘64的部位做出螺纹，以便与套环40的外螺纹46相配合。
在一个最佳实施例中，夹套闭合器32的内孔62的最小内径小于夹套30受压缩时的最小外径，以便定位夹持和压缩夹套30，但仍有足够大的内径来容纳杆状件18。另外，夹套30的外径尺寸应与轴套34的内径相适应，以便使夹套30在轴套34的开孔35内沿轴向向下移动时可以径向向内压缩。
工作时，将采矿工具14的杆状件18插入夹头组件12的夹套30的肋间内孔56和轴套34的开孔35内，直到杆状件18的底端压靠在止推垫圈39上为止。然后将夹套闭合器32旋转定位。可以采用任何适当的方法，例如用扳手转动法兰58使夹套闭合器32旋转固定定位。在一个最佳实施例中，夹套闭合器32的夹指60与一棘爪66接合，以防止夹套闭合器转动。由人工操作手柄70使棘爪66在固定于传动机构22的壳体盖板24上的护罩68内径向滑动。显然，棘爪66也可像本专业的人们熟知的那样自动地动作以提高工作效率。
当夹套闭合器32旋转固定定位后，便启动水力马达，使主轴28转动，并与夹套闭合器螺纹连接。当主轴28与夹套闭合器32螺纹连接在一起时，由于夹套闭合器32的凸缘64的阻力和夹套的锥形后端部50强压到轴套34的内孔侧壁上，故使夹套30在主轴开孔35之内径向受压。在夹套30的纵长肋52围绕杆状件18周围充分受压而使杆状件18可以转动之后，夹套闭合器32就可随主轴28自由转动，此时便可用采矿工具进行所需的工作。
要从夹套30松开采矿工具14的杆状件18时，重复上述操作只是要使转动动力源反向转动而使主轴28反向转动。主轴28反向转动便可使夹套闭合器32与主轴28脱开螺纹连接，并使夹套30在轴套34内张开。
显然，由于夹套30上的各个肋是环绕杆状件18均匀地后撤的，所以杆状件的中心轴线与主轴28的中心轴线机械上是对中的，因此，不必像现有技术的矿用钻机传动箱和采矿工具那样需要对各个机械连接件进行手工对准，从而显著提高钻孔效率并降低采矿成本。另外，按照本发明的夹头组件12可使矿用钻机具有良好的通用性，以适应各种尺寸和类型的杆状件18。而且，由于夹头组件12是由独立的零件装配而成的，所以在夹头组件损坏时可以通过简单的更换损坏的零件而快速、有效地修复起来。
上面说明了本发明的最佳实施例，但是，必须明白，本发明可以在所附权利要求规定的范围内按另外的具体方案来实施。

Claims (21)

1.一种矿用钻机的传动箱(10)，包含：一个转动动力源(20)；一个与上述转动动力源(20)工作上相连接以带动一个夹头组件(12)转动的传动机构(22)，上述夹头组件(12)的内部固定有一个可拆卸地、带有一个工作端(16)和一个相连的杆状件(18)的采矿工具(14)，上述夹头组件含有：一个与上述传动机构(22)工作上相连接并带有一个圆筒形的轴套(34)的主轴(28)，上述轴套(34)具有一个带螺纹的套环端部(40)和一个底端(37)以及一个从上述套环端(40)向上述底端(37)延伸一定距离的开孔(35)；一个带有环形帽罩(54)的夹套闭合器(32)，上述环形帽罩含有一个带螺纹的、与上述带螺纹的套环端部(40)螺纹连接的内孔(62)；和一个在上述轴套(34)的上述开孔(35)内延伸一预定距离的夹套(30)，该夹套(30)有一个前端部分(48)和一个相对的锥形的后端部分(50)以及一个可接纳上述采矿工具(14)的杆状件(18)的内孔(56)，因此，上述夹套(30)由于夹套闭合器(32)与上述套环端部(40)进行螺纹接合的作用而使其在上述轴套(34)的上述内孔(35)内受压时，使围绕上述采矿工具(14)的杆状件(18)均匀地闭合。
2.根据权利要求1的钻机传动箱(10)，其特征在于，上述开孔(35)从上述套环端部(40)一直延伸到上述底端(37)。
3.根据权利要求2的钻机传动箱(10)，其特征在于，上述开孔(35)从上述套环端部(40)到上述底端(37)中的一段距离内逐渐变小。
4.根据权利要求3的钻机传动箱(10)，其特征在于，上述轴套(34)还含有一个垂直于上述开孔(35)的纵向长度固定的止推垫圈(39)，以防止上述杆状件(18)凸出到上述轴套(34)的上述底端(37)之外。
5.根据权利要求4的钻机传动箱(10)，其特征在于，上述杆状件(18)坐落在上述止推垫圈(39)上，而使其封接在上述止推垫圈(39)上。
6.根据权利要求3的钻机传动箱(10)，其特征在于，它还包含有一个从上述套环端部(40)径向向外凸出的法兰(36)，该法兰(36)带有一个与其下表面紧接的环形件(38)，法兰(36)用来将上述的夹头组件(12)支承在上述传动机构(22)中形成的空腔(26)内。
7.根据权利要求6的钻机传动箱(10)，其特征在于，上述环环形件(38)可在上述传动机构(22)的盖板上形成的槽(42)内转动，以便使上述主轴(28)与上述传动机构(22)间形成密封。
8.根据权利要求7的钻机传动箱(10)，其特征在于，上述夹套闭合器(32)的环形帽罩(54)带有一个径向向外凸出的法兰(58)，该法兰(58)带有多个沿圆周隔开分布的齿(60)，上述的带螺纹的内孔(62)带有一个用来与上述夹套(30)前端部分(48)的凸缘(49)的下侧相接合的锁环(63)，以便使上述夹套(30)保持在一个相对于上述夹套闭合器(32)的固定位置上。
9.根据权利要求8的钻机传动箱(10)，其特征在于，上述的内孔(62)部分地带有螺纹，并具有台阶式的横截面形状，以便形成一个凸缘(64)，当上述的夹套闭合器(32)的螺纹拧紧到上述套环端部(40)上时，上述凸缘(64)与上述夹套(30)的上述前端部分(48)相接合。
10.根据权利要求9的钻机传动箱(10)，其特征在于，上述的带螺纹的内孔(62)仅仅在上述凸缘(64)以下带有螺纹。
11.根据权利要求10的钻机传动箱(10)，其特征在于，上述内孔(62)的最小内径小于上述夹套的最小受压缩外径。
12.一种能够可拆卸地固紧一个带有工作端(16)和相连的杆状件(18)的采矿工具(34)的夹头组件(12)，该组件(12)可由一个与转动动力源(20)工作上相连接的传动机构(22)带动而转动，该夹头组件(12)含有：
一个与上述传动机构(22)工作上相连接并带有一个圆筒形轴套(34)的主轴(28)，上述轴套(34)有一个带螺纹的套环端部(40)和一个底端(37)以及一个从上述套环端部(40)向上述底端延伸一预定距离的开孔(35)；
一个含有带内孔(62)的环形帽罩(54)的夹套闭合器(32)，上述的内孔部分地带有螺纹，用以与上述带螺纹的套环端部(40)螺纹连接；和
一个在上述轴套(34)的开孔(35)内延伸一定距离的夹套(30)，该夹套(30)具有一个前端部分(48)和一个反锥形的后端部分(50)以及一个可接纳采矿工具(14)的杆状件(18)的内孔(56)；
其特征在于，当上述夹套(30)由于上述夹套闭合器(32)与上述带螺纹的套环端部(40)进行螺纹连接的作用而使其在上述轴套(34)的开孔(35)内受压时，便围绕上述采矿工具(34)的杆状件(18)均匀地闭合。
13.根据权利要求12的夹头组件(12)，其特征在于，上述的开孔(35)在上述的套环端部(40)至上述底端(37)中的一定距离内逐渐变小。
14.根据权利要求13的夹头组件(12)，其特征在于，上述的开孔(35)从上述的套环端头(40)至上述底端(37)完全穿通。
15.根据权利要求14的夹头组件(12)，其特征在于，上述的内孔(62)具有台阶式的横截面形状，以便形成一个凸缘(64)，当上述夹套闭合器(32)的螺纹拧到上述套环端部(40)上时，上述凸缘(64)与上述夹套(30)的上述前端部分(48)相接合，上述内孔(62)的最小内径小于上述夹套(30)受压缩时的最小外径。
16.根据权利要求15的夹头组件(12)，其特征在于，上述轴套(34)还含有一个垂直于上述开孔(35)的纵向长度固定的止推垫圈(39)，以防止杆状件(18)凸出到上述轴套(34)的上述底端(37)之外。
17.根据权利要求16的夹头组件(12)，其特征在于，它还含有一个从上述套环端部(40)径向向外凸出的法兰(36)，该法兰(36)含有一个紧贴其下表面的环形件(38)，上述法兰(36)用于将上述夹头组件(12)支承在上述传动机构(22)中形成的空腔(26)内。
18.根据权利要求17的夹头组件(12)，其特征在于，上述的环形件(38)可在上述传动机构(22)盖板上形成的槽(42)内转动，以使上述主轴(28)与上述传动机构(22)间形成封接。
19.根据权利要求18的夹头组件(12)，其特征在于，上述夹套闭合器(32)的上述环形帽罩(54)含有径向向外凸出的法兰(58)，该法兰(58)上带有沿圆周隔开分布的齿(60)，上述的内孔(62)上带有一锁环(63)，用以与上述夹套(30)的前端部分(48)周边上形成的凸缘(49)之下侧面相接合，以便将上述夹套(30)保持在一个相对于上述夹套闭合器(32)的固定位置上。
20.一种机械地夹紧采矿工具(14)的杆状件(18)以便使其由矿用钻机的传动箱(10)带动而转动的方法，该方法包括如下步骤：
设置一个与上述钻机传动箱(10)工作上相连接并具有一个圆筒形轴套(34)的主轴(28)，上述轴套具有一个带螺纹的套环端部(40)和一个底端(37)以及一个从上述套环端部(40)向上述底端(37)延伸一定距离的开孔(35)；
将一个具有一个前端部分(48)和一个反锥形后端部分(50)以及一个可接纳采矿工具(14)的杆状件(18)的内孔(56)的夹套(30)安置在上述轴套(34)的开孔(35)内；
设置一个带有环形帽罩(54)的夹套闭合器(32)，上述帽罩(54)具有一个部分地带有螺纹的内孔(62)，用以与上述的带螺纹的环套端部(40)进行螺纹接合；
将采矿工具(14)的杆状件(18)穿过上述夹套闭合器(32)的内孔(62)插入到夹套(30)的内孔(56)中；和
将上述夹套闭合器(32)拧到上述套环端部(40)上，从而压缩位于上述轴套(34)的开孔(35)内的夹套(30)，迫使夹套(30)围绕采矿工具(14)的杆状件(18)均匀地闭合。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
锁住上述夹套闭合器(32)；
旋转主轴(28)，以便与上述套闭合器(32)进行螺纹接合，从而压缩位于轴套(34)的开孔(35)内的夹套(30)，迫使夹套(30)围绕采矿工具(14)的杆状件(18)均匀地闭合；然后
松开上述夹套闭合器(32)，使之在主轴(28)由钻机传动箱(10)的驱动而转动进随主轴(28)自由地转动。
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