CN209129526U - 岩心钻机动力头液压换挡结构及动力头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种岩心钻机动力头液压换挡结构及动力头，液压换挡结构包括动力头箱体，所述动力头箱体内设有拨叉；所述动力头箱体的第一箱壁上设有液压缸，所述液压缸的活塞杆穿过所述第一箱壁并继续延伸穿过与所述第一箱壁正对的第二箱壁，所述拨叉连接在第一箱壁和第二箱壁之间的活塞杆段上以通过活塞杆的伸缩带动拨叉实现换挡动作。本实用新型将原有的手动转动手柄实现换挡动作变化为由液压缸推动活塞杆伸缩来带动拨叉实现换挡动作，提高自动化程度；拨叉的滑动方向与活塞杆的做功方向同向，换挡动力传递更加直接，可简化结构，提高传动效率；液压缸的制造简单，检修过程以及与动力头箱体的连接方便，活塞杆运动的灵活性和平稳性。

Description

岩心钻机动力头液压换挡结构及动力头

技术领域

本实用新型属于土层或岩石的钻进钻机技术领域，具体涉及一种岩心钻机动力头液压换挡结构及动力头。

背景技术

现有的立式岩心钻机，多采用六方立轴传动方式，如CN102943616A，传动连接简单可靠，但可调速性不足，为了便于不同速比的切换以变化主轴的转速，也有设计了不同的传动速比机构来实现转速和扭矩的变化传递的钻机，如CN108166919A，但在现有的能切换档位的钻机上，多采用通过手动转动手柄来实现换挡的方式，自动化程度不高，手动转动手柄为周向运动，而切换档位用的换挡齿轮为直线运动，还要需要在与手柄相连的换挡转轴上设置换向机构来将手柄的转动操作变换为换挡齿轮的直线运动，增加了构造的复杂程度。另外，由于地质情况的不同，现有的钻机在使用时时常也会出现扭矩不足的情况，需要进一步优化。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种岩心钻机动力头液压换挡结构及动力头，避免手动换挡结构自动化程度不高和构造复杂的问题，取得换挡操作自动化，换挡动力传递更加直接以简化结构的效果。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

岩心钻机动力头液压换挡结构，包括动力头箱体，所述动力头箱体内设有拨叉；所述动力头箱体的第一箱壁上设有液压缸，所述液压缸的活塞杆穿过所述第一箱壁并继续延伸穿过与所述第一箱壁正对的第二箱壁，所述拨叉连接在第一箱壁和第二箱壁之间的活塞杆段上以通过活塞杆的伸缩带动拨叉实现换挡动作。

本实用新型提供了岩心钻机动力头的液压换挡结构，将原有的手动转动手柄实现换挡动作变化为由液压缸推动活塞杆伸缩来带动拨叉实现换挡动作，提高自动化程度；拨叉的滑动方向与活塞杆的做功方向同向，换挡动力传递更加直接，无需手动操作时转动变直线运动的换向机构，简化了结构，提高传动效率。

进一步完善上述技术方案，所述液压缸包括缸体，缸体朝向第一箱壁的端面向内凹陷开设有圆柱形的液压腔室并在该端面扣合连接有第一端盖，所述缸体通过第一端盖连接于第一箱壁的外侧面，所述活塞杆穿过第一端盖；第一端盖与缸体连接的端面凸起设有延伸入液压腔室的密封段，所述密封段为圆筒形且其外径与液压腔室的内径对应，密封段的外圆周与液压腔室的内壁之间设有O形密封圈；所述活塞杆穿过密封段。

这样，方便液压缸的制造以及与动力头箱体的连接，保证液压缸的密封性。

进一步地，第一端盖与第一箱壁连接的端面凸起设有延伸并穿过第一箱壁的配合段，所述配合段为与活塞杆同轴的圆筒形，所述活塞杆穿过配合段，配合段的内壁与活塞杆的外圆周之间设有O形密封圈。

这样，便于保证液压缸的密封性，同时也防止动力头箱体内的润滑油溢流，第一端盖分别设有朝向液压缸和动力头箱体的两个延伸段，可以更好地保证活塞杆运动的灵活和平稳性，不会出现楔紧运动卡滞的现象，两个延伸段都是要对应设置O形密封圈的放置环槽的，这样，对应设置的两个放置环槽的轴向距离也较大，有利于保证第一端盖的强度。

进一步地，沿液压腔室的轴向，在缸体上间隔开设有两个贯穿至液压腔室的油孔；所述液压腔室内设有可沿液压腔室的轴向滑动的活塞，所述活塞与活塞杆固定连接并为一体成型，所述活塞在液压腔室的轴向上位于两油孔之间，活塞的外径与液压腔室的内径对应，活塞的外圆周与液压腔室的内壁之间设有O形密封圈；所述油孔连接直通接头以便外接油管。

这样，构造简单，通过直通接头外接油管并供入液压油，可保证液压缸的使用，通过油压控制，可实现活塞杆的伸缩并带动拨叉实现换挡的动作。

进一步地，与液压腔室的轴向同向设有若干穿过所述缸体和第一端盖的螺栓，所述螺栓与第一箱壁上的内螺纹孔螺纹连接以将液压缸固定在第一箱壁的外侧面。

这样，为可拆卸连接，方便方便液压缸的检修以及与动力头箱体的连接。

进一步地，第二箱壁的外侧面上连接有第二端盖，所述活塞杆穿过第二端盖，第二端盖与第二箱壁连接的端面凸起设有延伸并穿过第二箱壁的配合段，所述配合段为与活塞杆同轴的圆筒形，所述活塞杆穿过配合段，配合段的内壁与活塞杆的外圆周之间设有O形密封圈。

这样，在避免动力头箱体内的润滑油溢流的情况下，通过较长的配合段，进一步保证活塞杆运动的灵活和平稳性，同时，由于加设了第二端盖而不是活塞杆与第二箱壁直接配合，这样就不需要第二箱壁的壁厚过大来设置相关配合连接，可减小壁厚。

本实用新型还涉及一种岩心钻机动力头，包括上述的岩心钻机动力头液压换挡结构，还包括穿过第一箱壁和第二箱壁并可转动的主轴，第一箱壁和第二箱壁之间的主轴段上间隔套设有增速传动轮和减速传动轮，所述增速传动轮和减速传动轮相对主轴可转动，增速传动轮和减速传动轮之间的主轴段上还套设有与主轴同步转动的换挡齿轮，所述换挡齿轮可沿主轴的轴向滑动，所述换挡齿轮与拨叉连接以在拨叉的带动下沿主轴的轴向滑动；增速传动轮和换挡齿轮相对的面上设有可相互啮合的齿槽，减速传动轮和换挡齿轮相对的面上设有可相互啮合的齿槽；

还包括两套动力机构，两套动力机构在主轴的周向上间隔布置；所述动力机构包括马达，所述马达与动力头箱体连接，马达的输出轴延伸入动力头箱体内，输入轴上间隔套设有与输入轴同步转动的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮与增速传动轮相啮合，所述小齿轮与减速传动轮啮合。

本实用新型的岩心钻机动力头使用液压换挡结构，提高自动化程度，同时匹配两套动力机构，保证钻机使用时的扭矩；两套动力机构换挡时会存在换挡齿轮需同时与两套动力机构的大齿轮啮合，啮合配合不流畅的问题，所以增设了增速传动轮先保持与两大齿轮的啮合，然后挂档时只需要换挡齿轮和增速传动轮一对一地通过对应齿槽啮合即可，相对啮合过程更加流畅。

进一步完善上述技术方案，所述两套动力机构布置在主轴的两侧，所述液压缸布置在两套动力机构的轴线连线的中垂线上，两马达均连接在第一箱壁上，第二箱壁上还连接有与主轴同轴的液压卡盘以用于夹持钻具。

这样，结构布局合理，质心更靠近轴心，减小使用过程中的机械振动，保证钻机使用寿命。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型将原有的手动转动手柄实现换挡动作变化为由液压缸推动活塞杆伸缩来带动拨叉实现换挡动作，提高自动化程度；拨叉的滑动方向与活塞杆的做功方向同向，换挡动力传递更加直接，可简化结构，提高传动效率。

2、本实用新型的液压缸的制造简单，检修过程以及与动力头箱体的连接方便，液压缸和动力头箱体的密封性好。

3、本实用新型的两端盖设计合理，可以更好地保证活塞杆运动的灵活性和平稳性，不会出现楔紧卡滞的问题，还可以对应减小箱体的壁厚。

4、本实用新型的岩心钻机动力头使用液压换挡结构，自动化程度更高，同时合理匹配了两套动力机构，保障钻机使用时的所需扭矩。

附图说明

图1-具体实施例的岩心钻机动力头液压换挡结构的结构示意图；

图2-具体实施例的岩心钻机动力头的结构示意图；

图3-图2俯视图（剖视）；

图4-具体实施例中的拨叉的结构示意图（含两个向视图）；

其中，动力头箱体1，第一箱壁11，第二箱壁12，第二端盖13，第二配合段131，液压缸2，缸体21，液压腔室22，油孔23，活塞杆24，前段241，后段242，轴套243，内轴肩244，外轴肩245，轴肩246，活塞25，第一端盖3，密封段31，第一配合段32，拨叉4，弧形段41，直通接头5，主轴6，增速传动轮61，减速传动轮62，换挡齿轮63，马达7，输出轴71，大齿轮72，小齿轮73，液压卡盘8。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

参见图1，具体实施例的岩心钻机动力头液压换挡结构，包括动力头箱体，所述动力头箱体内设有拨叉4；所述动力头箱体的第一箱壁11上设有液压缸2，所述液压缸2的活塞杆24穿过所述第一箱壁11并继续延伸穿过与所述第一箱壁11正对的第二箱壁12，所述拨叉4连接在第一箱壁11和第二箱壁12之间的活塞杆段上以通过活塞杆24的伸缩带动拨叉4实现换挡动作。所述液压缸2包括缸体21，缸体21朝向第一箱壁11的端面向内凹陷开设有圆柱形的液压腔室22并在该端面扣合连接有第一端盖3，所述缸体21通过第一端盖3连接于第一箱壁11的外侧面，所述活塞杆24穿过第一端盖3；第一端盖3与缸体21连接的端面凸起设有延伸入液压腔室22的密封段31，所述密封段31为圆筒形且其外径与液压腔室22的内径对应，密封段31的外圆周与液压腔室22的内壁之间设有O形密封圈；第一端盖3与第一箱壁11连接的端面凸起设有延伸并穿过第一箱壁11的第一配合段32，所述第一配合段32为与活塞杆24同轴的圆筒形，所述活塞杆24穿过密封段31和第一配合段32，第一配合段32的内壁与活塞杆24的外圆周之间设有O形密封圈；与液压腔室22的轴向同向设有若干穿过所述缸体21和第一端盖3的螺栓，所述螺栓与第一箱壁11上的内螺纹孔螺纹连接以将液压缸2固定在第一箱壁11的外侧面。第二箱壁12的外侧面上连接有第二端盖13，所述活塞杆24穿过第二端盖13，第二端盖13与第二箱壁12连接的端面凸起设有延伸并穿过第二箱壁12的第二配合段131，所述第二配合段131为与活塞杆24同轴的圆筒形，所述活塞杆24穿过第二配合段131，第二配合段131的内壁与活塞杆24的外圆周之间设有O形密封圈；在活塞杆24的周向上，间隔设有若干与活塞杆24的轴向同向的螺栓，并通过该螺栓穿过第二端盖13与第二箱壁12上的内螺纹孔螺纹连接以将第二端盖13固定在第二箱壁12的外侧面。本实施例的活塞杆24为前后螺纹连接加长的两段式结构以便于安装，与液压缸2相连的为前段241，另一端为后段242，前段241与后段242连接的端头套设有轴套243，所述轴套243向内设有内轴肩244，向外设有外轴肩245，前段241与后段242通过螺纹紧固连接后将轴套243的内轴肩244紧固在前段241和后段242之间，后段242与前段241连接的一端也凸起设有一圈轴肩246，轴套243和后段242穿过拨叉4并将拨叉4限制在轴套243的外轴肩245和后段242的轴肩246之间。具体实施例的液压换挡结构，将原有的手动转动手柄实现换挡动作变化为由液压缸2推动活塞杆24伸缩来带动拨叉4实现换挡动作，提高自动化程度；拨叉4的滑动方向与活塞杆24的做功方向同向，换挡动力传递更加直接，无需手动操作时转动变直线运动的换向机构，简化了结构，提高传动效率；液压缸2的制造简单，可拆卸连接，检修过程以及与动力头箱体的连接方便，端盖上设有对应的功能延伸段，保证液压缸2和动力头箱体的密封性，也可更好地保证活塞杆24运动的灵活性和平稳性，不会楔紧。

其中，沿液压腔室22的轴向，在缸体21上间隔开设有两个贯穿至液压腔室22的油孔23；所述液压腔室22内设有可沿液压腔室22的轴向滑动的活塞25，所述活塞25与活塞杆24固定连接并为一体成型，所述活塞25在液压腔室22的轴向上位于两油孔23之间，活塞25的外径与液压腔室22的内径对应，活塞25的外圆周与液压腔室22的内壁之间设有O形密封圈；所述油孔23连接直通接头5以便外接油管。这样，构造简单，通过直通接头5外接油管并供入液压油，可保证液压缸2的使用，通过油压控制，可实现活塞杆24的伸缩并带动拨叉4实现换挡的动作。本实施例中，活塞杆24在活塞25的另一端继续延伸并穿过液压缸2对应的缸壁，穿过的对应缸壁的内壁与活塞杆24的外圆周之间设有O形密封圈，这样，可以进一步提高活塞25、活塞杆24运动的平稳性。

参见图2、图3，本实用新型还提供一种岩心钻机动力头，包括上述的岩心钻机动力头液压换挡结构，还包括穿过第一箱壁11和第二箱壁12并可转动的主轴6，第一箱壁11和第二箱壁12之间的主轴段上间隔套设有增速传动轮61和减速传动轮62，所述增速传动轮61和减速传动轮62相对主轴6可转动，具体为在增速传动轮61与主轴6之间设有滚动轴承，减速传动轮62与主轴6之间设有滚动轴承，增速传动轮61和减速传动轮62之间的主轴段上还套设有与主轴6同步转动的换挡齿轮63，所述换挡齿轮63可沿主轴6的轴向滑动，具体为花键连接形式，所述换挡齿轮63与拨叉4连接以在拨叉4的带动下沿主轴6的轴向滑动，具体为在换挡齿轮63的外圆周上设有同轴的环形槽，拨叉4的一端与活塞杆24连接，另一端伸入所述环形槽中，拨叉4不限制换挡齿轮63的周向运动，为便于理解，参见图4，拨叉4通过其上部的孔与轴套243和后段242可转动连接，拨叉4下部有弧形段41，弧形段41与换挡齿轮63上的环形槽是对应的并落入其中，这样拨叉4也被制转，只能在外轴肩245和轴肩246的带动下做轴向移动；增速传动轮61和换挡齿轮63相对的面上设有可相互啮合的齿槽，减速传动轮62和换挡齿轮63相对的面上设有可相互啮合的齿槽；还包括两套动力机构，两套动力机构在主轴6的周向上间隔布置；所述动力机构包括马达7，所述马达7与动力头箱体1连接，马达7的输出轴71延伸入动力头箱体1内，输入轴上间隔套设有与输入轴同步转动的大齿轮72和小齿轮73，图示大齿轮72和小齿轮73为双联齿轮，一体制造，与输入轴固定连接，所述大齿轮72与增速传动轮61相啮合，所述小齿轮73与减速传动轮62啮合。所述两套动力机构布置在主轴6的两侧，所述液压缸2布置在两套动力机构的轴线连线的中垂线上，两马达7均连接在第一箱壁11上，第二箱壁12上还连接有与主轴6同轴的液压卡盘8以用于夹持钻具。具体实施例的岩心钻机动力头使用液压换挡结构，自动化程度更高，同时匹配两套动力机构，保证钻机使用时的所需扭矩，使用时，钻具穿设于主轴6内孔，液压卡盘8的活动卡钳（活动卡嵌等分均布从径向穿过主轴6）夹紧钻具，通过液压缸2切换适用的档位，两马达7带动主轴6转动，同时液压卡盘8的液压内芯夹紧部件与主轴6同步转动，带动钻具按所述转速及扭矩工作；动力头整体结构布局合理，减小使用过程中的机械振动，保证钻机使用寿命。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.岩心钻机动力头液压换挡结构，包括动力头箱体，所述动力头箱体内设有拨叉；其特征在于：所述动力头箱体的第一箱壁上设有液压缸，所述液压缸的活塞杆穿过所述第一箱壁并继续延伸穿过与所述第一箱壁正对的第二箱壁，所述拨叉连接在第一箱壁和第二箱壁之间的活塞杆段上以通过活塞杆的伸缩带动拨叉实现换挡动作。

2.根据权利要求1所述岩心钻机动力头液压换挡结构，其特征在于：所述液压缸包括缸体，缸体朝向第一箱壁的端面向内凹陷开设有圆柱形的液压腔室并在该端面扣合连接有第一端盖，所述缸体通过第一端盖连接于第一箱壁的外侧面，所述活塞杆穿过第一端盖；第一端盖与缸体连接的端面凸起设有延伸入液压腔室的密封段，所述密封段为圆筒形且其外径与液压腔室的内径对应，密封段的外圆周与液压腔室的内壁之间设有O形密封圈；所述活塞杆穿过密封段。

3.根据权利要求2所述岩心钻机动力头液压换挡结构，其特征在于：第一端盖与第一箱壁连接的端面凸起设有延伸并穿过第一箱壁的配合段，所述配合段为与活塞杆同轴的圆筒形，所述活塞杆穿过配合段，配合段的内壁与活塞杆的外圆周之间设有O形密封圈。

4.根据权利要求2所述岩心钻机动力头液压换挡结构，其特征在于：沿液压腔室的轴向，在缸体上间隔开设有两个贯穿至液压腔室的油孔；所述液压腔室内设有可沿液压腔室的轴向滑动的活塞，所述活塞与活塞杆固定连接，所述活塞在液压腔室的轴向上位于两油孔之间，活塞的外径与液压腔室的内径对应，活塞的外圆周与液压腔室的内壁之间设有O形密封圈。

5.根据权利要求2所述岩心钻机动力头液压换挡结构，其特征在于：与液压腔室的轴向同向设有若干穿过所述缸体和第一端盖的螺栓，所述螺栓与第一箱壁上的内螺纹孔螺纹连接以将液压缸固定在第一箱壁的外侧面。

6.根据权利要求1所述岩心钻机动力头液压换挡结构，其特征在于：第二箱壁的外侧面上连接有第二端盖，所述活塞杆穿过第二端盖，第二端盖与第二箱壁连接的端面凸起设有延伸并穿过第二箱壁的配合段，所述配合段为与活塞杆同轴的圆筒形，所述活塞杆穿过配合段，配合段的内壁与活塞杆的外圆周之间设有O形密封圈。

7.岩心钻机动力头，其特征在于：包括如权利要求1-6任一项所述的岩心钻机动力头液压换挡结构，还包括穿过第一箱壁和第二箱壁并可转动的主轴，第一箱壁和第二箱壁之间的主轴段上间隔套设有增速传动轮和减速传动轮，所述增速传动轮和减速传动轮相对主轴可转动，增速传动轮和减速传动轮之间的主轴段上还套设有与主轴同步转动的换挡齿轮，所述换挡齿轮可沿主轴的轴向滑动，所述换挡齿轮与拨叉连接以在拨叉的带动下沿主轴的轴向滑动；增速传动轮和换挡齿轮相对的面上设有可相互啮合的齿槽，减速传动轮和换挡齿轮相对的面上设有可相互啮合的齿槽；

还包括两套动力机构，两套动力机构在主轴的周向上间隔布置；所述动力机构包括马达，所述马达与动力头箱体连接，马达的输出轴延伸入动力头箱体内，输入轴上间隔套设有与输入轴同步转动的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮与增速传动轮相啮合，所述小齿轮与减速传动轮啮合。

8.根据权利要求7所述岩心钻机动力头，其特征在于：所述两套动力机构布置在主轴的两侧，所述液压缸布置在两套动力机构的轴线连线的中垂线上，两马达均连接在第一箱壁上，第二箱壁上还连接有与主轴同轴的液压卡盘以用于夹持钻具。