CN116480746A - 一种电辅助劈裂缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电辅助劈裂缸，包括直线往复油缸，直线往复油缸的后端连接旋转驱动装置，旋转驱动装置包括：减速电机，减速电机固定与支撑机构上，减速电机的前端连接到直线往复油缸的旋转轴上，还包括辅助增力器，辅助增力器包括位于固定套与转动连接块的支撑外壳，在支撑外壳中部转动连接有输入齿环，输入齿环的内圈固定到旋转轴中部；在支撑外壳内还浮动连接有辅助摆动块，辅助摆动块内设置驱动齿环，驱动齿环为内齿环结构；在所述支撑外壳与辅助摆动块之间还设置有两组浮动驱动器，浮动驱动器用于控制辅助摆动块上下移动和定轴摆动；在上下移动过程中，可以灵活的控制输入齿环和驱动齿环的啮合，可以通过辅助油缸实现对旋转轴的驱动。

Description

一种电辅助劈裂缸

技术领域

本发明涉及一种电辅助劈裂缸，属于劈裂设备领域。

背景技术

现有技术的劈裂缸主要通过直线驱动油缸带动膨胀舌往复移动，从而使得位于膨胀舌两侧的膨胀片展开或者收缩，实现劈裂的工作；在完成劈裂后，很容易会因为劈裂缝的回缩或者是劈裂机插入过深等问题导致劈裂缸的卡死，同时也为了保证劈裂机可以适应不同相对角度的裂缝，一般会在劈裂缸后端加装旋转驱动机构，旋转驱动机构可以通过对劈裂缸的往复旋转实现对裂缝局部的破损以及消除静摩擦力，从而极大的方便劈裂机构的抽出；但是因为大部分劈裂缸的旋转驱动依赖于电机旋转驱动，而电机的输出扭力较为有限，在对一些硬质物体或者地面施工时，可能无法正常的扭动劈裂缸，也及容易发生电机过热的情况；

此外现有技术中的旋转劈裂缸采用布置于直线驱动油缸侧壁的齿环进行啮合驱动，因为油缸侧壁表面的抗压能力有限，而且一体布置于直线驱动油缸侧壁的齿环加工难度较大，一旦齿环因为驱动齿轮输出力过大发生齿环的磨损或者破损很容易发生整个直线驱动油缸的报废。

发明内容

.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中电辅助劈裂缸扭矩有限的技术问题，提供一种电辅助劈裂缸。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电辅助劈裂缸，包括直线往复油缸，直线往复油缸的缸壳前端设置有由往复油缸驱动的劈裂端，在直线往复油缸的后端设置有用于驱动直线往复油缸相对基座旋转的旋转驱动装置，基座用于连接到劈裂缸支撑机构上，所述旋转驱动装置包括：

连接座，连接座前端设置有用于与直线往复油缸固定连接的转接块，在转接块的前端同轴连接固定套，在固定套内固定连接有减速电机，连接座的前端设置有用于与直线往复油缸末端转动连接的转动连接块，转动连接块内设置有转动连接孔，直线往复油缸的末端同轴固定连接有与转动连接孔转动连接的旋转轴，旋转轴的末端同轴传动连接到减速电机的旋转输出端上，在转接块与固定套之间连接有辅助增力器；

辅助增力器，辅助增力器包括同轴固定于转动连接块一端的支撑外壳，在支撑外壳中部转动连接有输入齿环，输入齿环的直径为D，输入齿环的内圈固定到旋转轴中部；在支撑外壳内还浮动连接有一个辅助摆动块，在所述辅助摆动块的中心贯穿布置有一个连接孔，在连接孔内壁设置驱动齿环，驱动齿环为内齿环结构，内齿环的直径为d，驱动齿环与输入齿环互相啮合，其中D＜d；在所述支撑外壳与辅助摆动块之间还设置有两组浮动驱动器，两组浮动驱动器镜像对称布置，所述浮动驱动器包括垂直于输入齿环轴线的辅助油缸，辅助油缸的辅助推杆上固定有推块；在辅助摆动块的径向方向两端部分别设置有一个底部为V形结构的推动槽，在推块的底部设置有用于与推动槽内壁接触的弧面结构的接触端，两组浮动驱动器的推块的接触端的间距为L，两组推动槽底部之间的间距为l，其中l小于L；在所述支撑外壳与辅助摆动块之间还设置有摆动限位器，所述摆动限位器的对称轴线垂直于浮动驱动器的对称轴线，摆动限位器包括固定于支撑外壳内的两组限位块和固定于辅助摆动块外壁的驱动块，限位块与驱动块的两侧之间布置有舒张弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述辅助油缸的辅助推杆上套接有一个导向活塞，在支撑外壳内固定有一个与导向活塞滑动连接的导向套，所述推块套接固定于导向活塞中部；导向套、导向活塞结构可以通过提升油缸杆的直径强化其抗弯性能。

作为本发明的进一步改进，所述摆动限位器还包括布置于两组限位块之间的导向杆，导向杆的直径为R，在所述驱动块上设置有直径为r的导向孔，其中R≤2r；所述舒张弹簧套接于导向杆上；导向孔结构可以保证舒张弹簧的稳定性，降低舒张弹簧脱离的可能性，同时导向孔的直径足够大，不容易发生导向杆相对导向孔内壁的撞击。

作为本发明的进一步改进，在所述支撑外壳上还镜像对称设置有两组辅助推动机构，所述辅助推动机构包括固定于支撑外壳侧壁的顶推孔，在顶推孔内通过螺纹连接有一个导向顶杆，在辅助摆动块的侧壁上设置有导向斜面，导向顶杆前端与导向斜面接触；导向顶杆可以在油压失效等特殊情况下通过顶杆实现对辅助摆动块位置的调节。

作为本发明的进一步改进，在所述旋转轴上套接固定有一个连接环，连接环表面环形阵列布置有若干连接键，连接键的轴线平行于旋转轴的轴线，在输入齿环的内圈上环形阵列布置有若干与连接键互相配合的连接槽；旋转轴与输入齿环之间通过滑动键槽结构配合，使得辅助增力器在拆除时不需要通过额外的辅助设备实现旋转轴与输入齿环之间的分离。

作为本发明的进一步改进，在所述直线往复油缸的末端连接有一个末端密封块，在末端密封块上通过螺栓连接有一个油缸底盘，油缸底盘通过法兰连接有一个输出杯头，输出杯头一端一体固定连接旋转轴。

本发明的有益效果是：

本发明的辅助摆动块可以在辅助油缸的驱动下借由推动槽和推块的互相滑动进行上下移动，在上下移动过程中，可以灵活的控制输入齿环和驱动齿环的啮合，在输入齿环与驱动齿环啮合后，可以通过继续驱动辅助油缸实现对辅助摆动块的有限的旋转摆动。辅助摆动块在摆动过程可以通过驱动驱动齿环实现对输入齿环的旋转驱动，进而通过齿轮的变力矩实现辅助油缸对旋转轴旋转扭力的输出，进而消除电驱动扭力不足的情况，而在正常状态下也可以控制辅助油缸使得输入齿环与驱动齿环同心布置，使得两者互相分离，使得旋转轴可以自由转动。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是电辅助劈裂缸的结构示意图；

图2是劈裂机构的结构示意图；

图3是辅助增力器的结构示意图；

图4是辅助增力器的第一状态图；

图5是辅助增力器的第二状态图；

图6是辅助增力器的第三状态图；

图中：1、齿轮箱固定套；2、电机固定套；3、转动连接块；4、电机本体；5、减速齿轮箱；6、联轴器；7、转接法兰；8、输出杯头；9、输出法兰；10、油缸底盘；11、辅助摆动块；12、支撑外壳；13、推块；14、辅助油缸；15、限位外框；16、限位内框；17、辅助推杆；18、定位衬套；19、导向活塞；20、导向套；21、连接孔；22、驱动齿环；23、输入齿环；24、输入齿；25、连接键槽；26、旋转轴；27、连接键；28、限位块；29、导向杆；30、驱动块；31、推动槽；32、舒张弹簧；33、螺栓孔；34、劈裂缸外壳；35、主推杆；36、前端连接台；37、辅助衬套；38、劈裂片连接端；39、固定销；40、劈裂片；41、驱动舌；42、主油缸外壳；43、末端密封块；44、主活塞；45、前端密封块。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明为一种带有电辅助旋转机构的劈裂缸结构，其主要包括一个用于驱动劈裂缸进行劈裂作动的直线往复油缸，在直线往复油缸前端固定劈裂机构，直线往复油缸和劈裂机构同轴固定，在直线往复油缸后端设置有用于驱动整个劈裂缸结构进行旋转的旋转驱动装置；

其中，如图2所示，直线往复油缸主要包括一个主油缸外壳42，主油缸外壳42的前端设置有前端密封块45，在主油缸外壳42的后端设置有对尾端进行密封的末端密封块43，末端密封块43上设置有进油部分进行供压，前端密封块45内滑动密封连接主推杆35，主推杆35的末端固定主活塞44，主活塞44与主油缸外壳42内壁滑动密封连接，主活塞44通过油压进行驱动。

其中，如图1所示，劈裂机构主要包括一个连接到主油缸外壳42前端的劈裂缸外壳34，在劈裂缸外壳34的末端固定连接主油缸外壳42的前端并与前端密封块45之间密封固定，在劈裂缸外壳34的前端设置有一个与劈裂缸外壳34一体的环形结构的前端连接台36，通过前端连接台36在劈裂缸外壳34的前端对称布置由两组劈裂片40，劈裂片40的后端设置劈裂片连接端38，劈裂片连接端38通过固定销39固定到前端连接台36的内壁，劈裂片40的前端为渐缩结构，劈裂片40之间的位置设置驱动舌41，驱动舌41的前端也为渐缩结构，驱动舌41的后端通过插接结构连接到主推杆35的前端，通过直线往复油缸对驱动舌41的推动，实现劈裂片40的弹性形变进而实现展开和闭合，从而进行劈裂动作，在劈裂缸外壳34的前端内壁还嵌入有一个辅助衬套37，辅助衬套37的内孔与主推杆35之间滑动连接。

其中，如图2所示，为了方便劈裂后，劈裂机构不会卡死在岩石中，需要通过旋转驱动装置对劈裂机构进行旋转，旋转驱动装置一端固定到劈裂车前端，旋转驱动装置另一端的旋转输出部分与直线往复油缸末端固定；旋转驱动装置首先包括一个减速电机，减速电机包括电机本体4和减速齿轮箱5，其中电机本体4固定于电机固定套2内，电机固定套2的后端通过法兰结构连接到劈裂车上；在电机固定套2的前端同轴固定有齿轮箱固定套1，齿轮箱固定套1内放置减速齿轮箱5。

如图1，在齿轮箱固定套1的前端同轴连接辅助增力器，减速齿轮箱5的前端转动连接减速齿轮箱5的输出轴，减速齿轮箱5的输出轴通过联轴器6连接旋转轴26，旋转轴26通过键槽结构传动连接到辅助增力器上，同时旋转轴26上一体固定有输出杯头8，输出杯头8用于同轴固定连接直线往复油缸；在辅助增力器的一端部上还固定有一个转动连接块3，输出杯头8的末端部上通过轴承与转动连接块3的转动连接孔转动连接，输出杯头8的前端通过输出法兰9连接到直线往复油缸末端的油缸底盘10上，油缸底盘10与末端密封块43互相固定。

0016.辅助增力器包括一个支撑外壳12，支撑外壳12为左右组合结构，支撑外壳之间通过贯穿的螺栓互相固定，支撑外壳12中心设置有一个旋转区域，在支撑外壳12两侧设置有驱动区域，如图2和图3，在支撑外壳12内布置有一个辅助摆动块11，辅助摆动块11在旋转区域内旋转，辅助摆动块11的两端分别设置有限位内框16，在支撑外壳12内侧设置有直径大于限位内框16的环形的限位外框15，限位外框15可以对限位内框16进行位置的限制，防止辅助摆动块11的脱出，同时也可以方便结构组装时辅助摆动块11位置的预固定。

在支撑外壳12内还镜像对称设置有两组用于驱动辅助摆动块11旋转摆动的浮动驱动器，浮动驱动器主体包括一个固定到驱动区域内壁的辅助油缸14，辅助油缸14的壳体固定到支撑外壳12内壁，在辅助油缸14的辅助推杆17上同轴套接有一个长杆结构的导向活塞19，在支撑外壳12内壁与辅助油缸14的壳体对称位置设置有一个导向套20，导向活塞19的前端与导向套20的内壁滑动连接，在导向活塞19的中部套接有一个定位衬套18，通过定位衬套18在导向活塞19上固定有一个推块13，推块13在辅助油缸14的驱动下沿辅助摆动块11的切向方向往复移动，在辅助摆动块11的侧壁上一体固定有两个凸块，在凸块内设置有一个底部为V形结构的推动槽31，推块13的前端嵌入到推动槽31内，通过挤压推动槽31的内壁实现对辅助摆动块11的摆动驱动，两组浮动驱动器的推块13的接触端的间距为L，两组推动槽31底部之间的间距为l，其中l小于L。

如图3，在辅助摆动块11的中心贯穿布置有一个连接孔21，在连接孔21内放置有一个输入齿环23，输入齿环23与支撑外壳12之间转动连接，驱动齿环22通过键槽结构同轴固定连接到旋转轴26上，驱动齿环22的内圈上设置连接键槽25，旋转轴26的外壁上过盈配合一个转接套，转接套外壁设置连接键27，连接键27与连接键槽25配合；其中，在连接孔21内壁设置有一个环形的驱动齿环22，驱动齿环22的驱动齿朝向连接孔21内延伸，在输入齿环23外侧设置有与驱动齿啮合的输入齿24，输入齿环23的齿顶圆直径为D，内齿环的齿顶圆的内径为d，其中D＜d。

如图3，在所述支撑外壳12与辅助摆动块11之间还设置有两组摆动限位器，所述摆动限位器的对称轴线垂直于浮动驱动器的对称轴线，摆动限位器包括固定于支撑外壳12内的两组限位块28，限位块28之间设置有导向顶杆，在导向顶杆上套接有两组舒张弹簧32，在导向顶杆上还浮动连接有一个驱动块30，两组舒张弹簧32的端部与驱动块30接触，驱动块30一端固定到辅助摆动块11外壁，导向杆29的直径为R，在所述驱动块30上设置有直径为r的导向孔。

如图3，在支撑外壳12上还镜像对称设置有两组辅助推动机构，所述辅助推动机构包括固定于支撑外壳12侧壁的顶推孔，在顶推孔内通过螺纹连接有一个导向顶杆，在辅助摆动块11的侧壁上设置有导向斜面，导向顶杆前端与导向斜面接触，导向顶杆可以在电机失效时，通过螺纹推动导向顶杆实现对辅助摆动块的旋转或者是调整辅助摆动块的位置实现输入齿环与驱动齿环的分离。

本结构固定时，通过贯穿电机固定套2、齿轮箱固定套1、支撑外框、转动连接块3内螺栓孔33的螺栓拉杆，实现组合。

如图4和图5，使用时，辅助摆动块11可以在辅助油缸14的驱动下借由推动槽31的V形的底面与推块13前端的互相滑动进行上下移动的调整，在上下移动过程中，可以灵活的控制输入齿环23和驱动齿环22的啮合，在输入齿环23与驱动齿环22啮合后，可以通过继续驱动辅助油缸14实现对辅助摆动块11的有限的旋转摆动；辅助摆动块11在摆动过程可以通过驱动驱动齿环22实现对输入齿环23的旋转驱动，进而通过齿轮的变力矩实现辅助油缸14对旋转轴26旋转扭力的输出，进而消除电驱动扭力不足的情况；在正常状态下也可以控制辅助油缸14使得输入齿环23与驱动齿环22同心布置，使得两者互相分离，使得旋转轴26可以自由转动；所布置的摆动限位器可以保证在推块13移动的过程中，通过舒张弹簧32的支撑，降低辅助摆动块11的转动幅度，保证推块13的端部与推动槽31的底面之间再舒张弹簧32的支撑下互相紧密接触。

如图6，默认状态下，两组辅助油缸14回缩，使得推块13回到推动槽31的中部，此时，推块13与推动槽31不再接触，整个辅助摆动块11在摆动限位器的驱动下回中，使得输入齿环23与驱动齿环22分离，实现电机的自由旋转。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种电辅助劈裂缸，包括直线往复油缸，直线往复油缸的缸壳前端设置有由往复油缸驱动的劈裂端，在直线往复油缸的后端设置有用于驱动直线往复油缸相对基座旋转的旋转驱动装置，基座用于连接到劈裂缸支撑机构上，其特征是，所述旋转驱动装置包括：

连接座，连接座前端设置有用于与直线往复油缸固定连接的转接块，在转接块的后端同轴连接固定套，在固定套内固定连接有减速电机，连接座的前端设置有用于与直线往复油缸末端转动连接的转动连接块（3），转动连接块（3）内设置有转动连接孔（21），直线往复油缸的末端同轴固定连接有与转动连接孔转动连接的旋转轴（26），旋转轴（26）的末端同轴传动连接到减速电机的旋转输出端上，在转接块与固定套之间连接有辅助增力器；

辅助增力器，辅助增力器包括同轴固定于转动连接块（3）一端的支撑外壳（12），在支撑外壳（12）中部转动连接有输入齿环（23），输入齿环（23）的齿顶圆直径为D，输入齿环（23）的内圈固定到旋转轴（26）中部；在支撑外壳（12）内还浮动连接有一个辅助摆动块（11），在所述辅助摆动块（11）的中心贯穿布置有一个连接孔（21），在连接孔（21）内壁设置驱动齿环（22），驱动齿环（22）为内齿环结构，内齿环的齿顶圆内径为d，驱动齿环（22）与输入齿环（23）互相啮合，其中D＜d；在所述支撑外壳（12）与辅助摆动块（11）之间还设置有两组浮动驱动器，两组浮动驱动器镜像对称布置，所述浮动驱动器包括垂直于输入齿环（23）轴线的辅助油缸（14），辅助油缸（14）的辅助推杆（17）上固定有推块（13）；在辅助摆动块（11）的径向方向两端部分别设置有一个底部为V形结构的推动槽（31），在推块（13）的底部设置有用于与推动槽（31）内壁接触的弧面结构的接触端，两组浮动驱动器的推块（13）的接触端的间距为L，两组推动槽（31）底部之间的间距为l，其中l小于L；在所述支撑外壳（12）与辅助摆动块（11）之间还设置有摆动限位器，所述摆动限位器的对称轴线垂直于浮动驱动器的对称轴线，摆动限位器包括固定于支撑外壳（12）内的两组限位块（28）和固定于辅助摆动块（11）外壁的驱动块（30），限位块（28）与驱动块（30）的两侧之间布置有舒张弹簧（32）。

2.如权利要求1所述的一种电辅助劈裂缸，其特征是：辅助油缸（14）的辅助推杆（17）上套接有一个导向活塞（19），在支撑外壳（12）内固定有一个与导向活塞（19）滑动连接的导向套（20），所述推块（13）套接固定于导向活塞（19）中部。

3.如权利要求1所述的一种电辅助劈裂缸，其特征是：所述摆动限位器还包括布置于两组限位块（28）之间的导向杆（29），导向杆（29）的直径为R，在所述驱动块（30）上设置有直径为r的导向孔，其中R≤2r；所述舒张弹簧（32）套接于导向杆（29）上。

4.如权利要求1所述的一种电辅助劈裂缸，其特征是：在所述支撑外壳（12）上还镜像对称设置有两组辅助推动机构，所述辅助推动机构包括固定于支撑外壳（12）侧壁的顶推孔，在顶推孔内通过螺纹连接有一个导向顶杆，在辅助摆动块（11）的侧壁上设置有导向斜面，导向顶杆前端与导向斜面接触。

5.如权利要求1所述的一种电辅助劈裂缸，其特征是：在所述旋转轴（26）上套接固定有一个连接环，连接环表面环形阵列布置有若干连接键（27），连接键（27）的轴线平行于旋转轴（26）的轴线，在输入齿环（23）的内圈上环形阵列布置有若干与连接键（27）互相配合的连接键槽（25）。

6.如权利要求1所述的一种电辅助劈裂缸，其特征是：在所述直线往复油缸的末端连接有一个末端密封块（43），在末端密封块上通过螺栓连接有一个油缸底盘（10），油缸底盘（10）通过法兰连接有一个输出杯头（8），输出杯头一端一体固定连接旋转轴（26）。