CN209129527U - 桅杆式钻机动力头结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种桅杆式钻机动力头结构，包括动力头箱体，沿动力头箱体长度方向间隔设有从动轴和主动轴，从动轴和主动轴均呈竖向穿过动力头箱体并可转动；动力头箱体内的从动轴段上套设有与从动轴同步转动的从动齿轮，主动轴段上套设有与主动轴同步转动的主动齿轮，从动齿轮与主动齿轮相互啮合；主动轴的轴心位置开设有竖向贯穿的动力连接孔；动力头箱体的两侧分别连接有竖向的导向板，导向板上呈竖向间隔设有至少两个滑轮，滑轮的轴向与动力头箱体长度方向同向，滑轮的外圆周上开设有环形导轨槽，导向板的上下端分别设有链条连接座。本实用新型结构合理，受力情况好，配合对应的桅杆结构可实现长行程钻孔，对应的桅杆结构相对可更简单。

Description

桅杆式钻机动力头结构

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，具体涉及一种桅杆式钻机动力头结构。

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，通过连接在动力头壳体上的两个油缸提供立轴钻进和提升行程动作的动力，其立轴行程在基本在450mm至800mm 之间，其扭矩的传递通过分动箱的锥齿轮传递给立轴导管，再传递给六方立轴；传统立式岩心钻机的扭矩传递及行程动作动力的提供决定了其立轴行程较短，而钻杆的长度一般在3-5m 左右，传统立式岩心钻机完成一根钻杆的钻进需要上下倒杆多次，操作比较麻烦。现有技术中也有针对上述问题进行改进的技术方案，如CN102213076A，实现了动力头的长行程钻孔，但其扭矩传递仍然依靠立轴导管，需要较长的主动钻杆，既传递扭矩又要连接钻具的主动钻杆加工精度要求高，成本不菲；其行程动作动力的提供依靠长给进油缸及其活塞杆，需要的桅杆结构对应过高，两倍于活塞杆的长度以上，结构还可以进一步优化。

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桅杆式钻机动力头结构，避免现有钻机扭矩传递及行程动作动力提供中存在的问题，取得动力头适合长行程钻孔，对应使用的桅杆结构更简单可靠的效果。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

桅杆式钻机动力头结构，包括动力头箱体，沿动力头箱体的长度方向间隔设有用于连接钻具的从动轴和用于连接动力输入轴的主动轴，所述从动轴和主动轴均呈竖向穿过动力头箱体并可转动，动力头箱体内的从动轴段上套设有与从动轴同步转动的从动齿轮，动力头箱体内的主动轴段上套设有与主动轴同步转动的主动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮相互啮合；所述主动轴为空心轴，其轴心位置开设有竖向贯穿的动力连接孔；

在动力头箱体的宽度方向上，动力头箱体的两侧分别连接有竖向的导向板，所述导向板上呈竖向间隔设有至少两个滑轮，所述滑轮的轴向与动力头箱体的长度方向同向，所述滑轮的外圆周上开设有环形导轨槽以通过两列滑轮配合对应的竖向导轨来实现竖向运动，导向板的上下端分别设有链条连接座以用于连接链条并通过链传动提供竖向运动的动力。

本实用新型的动力头结构，通过主动轴外接动力输入轴，通过从动轴外接钻具，实施时，可以选择动力连接孔为传统的正六边形内孔，动力输入轴为对应的外六方长行程动力轴，动力输入轴穿过主动轴的动力连接孔以传递扭矩，并进一步传递给钻具，主动轴可沿动力输入轴滑动以配合行程动作；主动轴和从动轴分别设置，无需较长的主动钻杆，并且分别连接动力输入轴和钻具，对上述对应使用的动力输入轴的加工精度要求相对较低，降低成本；行程动作的动力提供依靠链传动，在动力头箱体两侧分别通过导向板设有滑轮和链条连接座，实施时，在桅杆结构的对应位置布置竖向的两列导轨，并在桅杆结构的上下端布置链轮，两侧滑轮通过环形导轨槽配合在两导轨外侧或两导轨之间，通过链条绕过上下链轮与导向板上下端的链条连接座连接形成封闭的链传动结构，通过马达带动链轮正反向转动即对应实现动力头钻进和提升的行程动作，实现长行程钻孔，桅杆结构的高度与动力头的行程相当或略大，桅杆结构相对更简单，使用更加安全可靠。

进一步完善上述技术方案，所述动力头箱体包括水平的第一箱壁和第二箱壁，所述第一箱壁和第二箱壁上下设置并正对，所述从动轴和主动轴穿过第一箱壁和第二箱壁；主动轴的上下端分别套设有角接触轴承A并通过两角接触轴承A分别与第一箱壁和第二箱壁对应配合；从动轴的上下端分别套设有角接触轴承B并通过两角接触轴承B分别与第一箱壁和第二箱壁对应配合。

这样，保证主动轴和从动轴相对于动力头箱体的正常转动，径向方向和轴向双向均为滚动摩擦，转动灵活，延长使用寿命。

进一步地，所述两角接触轴承A的接触角均呈向动力头箱体内倾斜的形式，所述第一箱壁和第二箱壁上分别开设有通孔，两角接触轴承A的外径与通孔的内径对应并安装在对应通孔内，第一箱壁和第二箱壁上分别扣合有端盖A，所述端盖A位于对应角接触轴承A的外侧，主动轴穿过两端盖A，端盖A向内的端面凸起设有环形凸台并抵接于角接触轴承A的外圈端面。

这样，从力的传递和实际使用受力情况进行细化设计，主动轴主要由动力输入轴传递扭矩而转动，在轴向上沿动力输入轴滑动，其所承受的轴向力较小，主要承受径向力，所以两轴承采用背对背且接触角相对的形式，主动轴与两角接触轴承A的内圈固定连接，主动轴承受的轴向力通过两角接触轴承A的外圈对应传递给两端盖A，其中就只需要在第一箱壁和第二箱壁上加工一个同轴贯穿的通孔即可，实际加工时通常为动力头箱体装配好之后，在镗床上一次加工，加工方便，质量容易保证。

进一步地，端盖A的内壁与主动轴的外圆周之间设有密封圈，端盖A向内的端面设有套入的沉孔，所述密封圈落在所述沉孔内。

这样，保证动力头箱体的密封性，避免内部润滑油溢出；密封圈落入沉孔，不外露，保证使用寿命，也便于定位。

进一步地，所述两角接触轴承B的接触角均呈向动力头箱体外倾斜的形式，所述第一箱壁和第二箱壁上分别开设有台阶通孔，所述台阶通孔包括小孔和位于外侧的大孔，两角接触轴承B的外径与大孔的内径对应并安装在对应大孔内，大孔底部的台阶端面与角接触轴承B的外圈端面相抵接。

这样，从力的传递和实际使用受力情况进行细化设计，从动轴用于连接钻具，在钻进时承受较大的轴向力，所以两轴承采用背对背且接触角向外的形式，从动轴与两角接触轴承B的内圈固定连接，从动轴承受的轴向力通过两角接触轴承B的外圈直接传递至对应的箱壁，无需通过端盖来传递，对应需要在第一箱壁和第二箱壁上加工台阶通孔，加工步骤稍多一些，实际加工时至少两个大孔需要在动力头箱体装配好之后，在镗床上一次装夹，两次加工，即加工完一个大孔之后，镗床上固定放置动力头箱体的平台转动180°，再加工同轴的另一个大孔；但这样的形式，承受轴向力的效果更好，适用于从动轴的工况。

进一步地，第一箱壁和第二箱壁上分别扣合有端盖B，所述端盖B位于对应角接触轴承B的外侧，从动轴穿过两端盖B，端盖B的内壁与从动轴的外圆周之间设有密封圈。

这样，保证动力头箱体的密封性，避免内部润滑油溢出。

进一步地，扣合于第二箱壁的端盖B向内的端面设有凹入的沉孔，所述密封圈落在所述沉孔内。

这样，密封圈落入沉孔，不外露，保证使用寿命，也便于定位。

进一步地，扣合于第一箱壁的端盖B的内壁与从动轴的外圆周之间设有限位轴套，所述限位轴套穿过该端盖B，从动轴延伸出该端盖B的从动轴段上通过外螺纹连接有螺母，所述限位轴套的下端面与对应角接触轴承B的内圈端面相抵接，所述螺母与限位轴套的上端面相抵接；该端盖B内壁的密封圈设于其与限位轴套的外圆周之间。

这样，从力的传递和实际使用受力情况进行细化设计，使从动轴在承受向下的轴向力时，可以通过限位轴套传递并落在对应角接触轴承B的内圈端面，进而传递给第一箱壁，降低对角接触轴承B与从动轴的过盈配合的过盈量要求，便于装配，力的传递也更合理。

进一步地，扣合于第一箱壁的端盖B向内的端面设有凹入的沉孔，所述密封圈落在所述沉孔内。

这样，密封圈落入沉孔，不外露，保证使用寿命，也便于定位。

进一步地，第一箱壁和第二箱壁在两侧分别设有朝宽度方向延伸的侧翼，所述侧翼与对应的导向板相连接以提高导向板在动力头箱体两侧的连接强度。

这样，起到侧向加强筋的作用，保证导向板在动力头箱体两侧的连接强度及刚度。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型可通过主动轴外接动力输入轴，通过从动轴外接钻具，主动轴的动力连接孔滑动连接动力输入轴，无需较长的主动钻杆，分别连接动力输入轴和钻具对使用的动力输入轴的加工精度要求相对较低，降低成本；动力头行程动作的动力提供依靠链传动，在动力头箱体两侧分别通过导向板设有滑轮和链条连接座，配合桅杆结构，实现长行程钻孔，桅杆结构的高度与动力头的行程相当，结构相对更简单，使用更加安全可靠。

2、本实用新型动力头结构的受力分析清晰，并对应匹配设计了各轴承的安装形式及对应的动力头箱体构造，保证机构动作的灵活可靠，保障动力头结构的使用寿命。

附图说明

图1-具体实施例的桅杆式钻机动力头结构的结构示意图；

图2-图1的右视图；

图3-图1的仰视图；

图4-具体实施例的桅杆式钻机动力头结构的使用状态示意图；

图5-图4的左视图；

其中，动力头箱体1，第一箱壁11，第二箱壁12，端盖A13，台阶通孔14，小孔141，大孔142，端盖B15，侧翼16，主动轴2，主动齿轮21，动力连接孔22，角接触轴承A23，从动轴3，从动齿轮31，角接触轴承B32，限位轴套33，螺母34，导向板4，滑轮41，环形导轨槽411，链条连接座42，链条连接块43，动力输入轴5，钻具6，链条7。

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1-3，具体实施例的桅杆式钻机动力头结构，包括动力头箱体1，沿动力头箱体1的长度方向间隔设有用于连接钻具的从动轴3和用于连接动力输入轴的主动轴2，所述从动轴3和主动轴2均呈竖向穿过动力头箱体1并可转动，动力头箱体1内的从动轴段上套设有与从动轴3同步转动的从动齿轮31，动力头箱体1内的主动轴段上套设有与主动轴2同步转动的主动齿轮21，所述从动齿轮31与主动齿轮21相互啮合；所述主动轴2为空心轴，其轴心位置开设有竖向贯穿的动力连接孔22；在动力头箱体1的宽度方向上，动力头箱体1的两侧分别连接有竖向的导向板4，所述导向板4上呈竖向间隔设有三个滑轮41，所述滑轮41的轴向与动力头箱体1的长度方向同向，所述滑轮41的外圆周上开设有环形导轨槽411以通过两列滑轮41配合对应的竖向导轨来实现竖向运动，导向板4的上下端分别设有链条连接座42以用于连接链条并通过链传动提供竖向运动的动力。

所述动力头箱体1包括水平的第一箱壁11和第二箱壁12，所述第一箱壁11和第二箱壁12上下设置并正对，所述从动轴3和主动轴2穿过第一箱壁11和第二箱壁12；主动轴2的上下端分别套设有角接触轴承A23并通过两角接触轴承A23分别与第一箱壁11和第二箱壁12对应配合；从动轴3的上下端分别套设有角接触轴承B32并通过两角接触轴承B32分别与第一箱壁11和第二箱壁12对应配合。这样，保证主动轴2和从动轴3相对于动力头箱体1的正常转动，径向方向和轴向双向均为滚动摩擦，转动灵活，延长使用寿命。所述两角接触轴承A23的接触角均呈向动力头箱体1内倾斜的形式，所述第一箱壁11和第二箱壁12上分别开设有通孔，两角接触轴承A23的外径与通孔的内径对应并安装在对应通孔内，两角接触轴承A23与主动齿轮21之间的主动轴段上套设有轴套以保证轴向间距，本实施例中，主动齿轮21及其两侧轴套安装的主动轴段直径大于两角接触轴承A23安装的主动轴段直径，这样可以使两角接触轴承A23的内圈端面作用于变径位置形成的轴肩端面，降低对角接触轴承A23与主动轴2的过盈配合的过盈量要求，便于装配，力的传递也更合理，该处两轴套的外径要小于角接触轴承A23的外圈内径；第一箱壁11和第二箱壁12上分别扣合有端盖A13，所述端盖A13位于对应角接触轴承A23的外侧，主动轴2穿过两端盖A13，端盖A13向内的端面凸起设有环形凸台并抵接于角接触轴承A23的外圈端面。端盖A13的内壁与主动轴2的外圆周之间设有密封圈，端盖A13向内的端面设有套入的沉孔，所述密封圈落在所述沉孔内。所述两角接触轴承B32的接触角均呈向动力头箱体1外倾斜的形式，所述第一箱壁11和第二箱壁12上分别开设有台阶通孔14，所述台阶通孔14包括小孔141和位于外侧的大孔142，两角接触轴承B32的外径与大孔142的内径对应并安装在对应大孔142内，大孔142底部的台阶端面与角接触轴承B32的外圈端面相抵接；两角接触轴承B32与从动齿轮31之间的从动轴段上套设有轴套以保证轴向间距，本实施例中，下方的角接触轴承B32以下的从动轴段直径变大，使下方的角接触轴承B32的内圈端面作用于该变径位置形成的轴肩端面，这样可降低对角接触轴承B32与从动轴3的过盈配合的过盈量要求，便于装配，该处两轴套的外径要小于角接触轴承B32的外圈内径。第一箱壁11和第二箱壁12上分别扣合有端盖B15，所述端盖B15位于对应角接触轴承B32的外侧，从动轴3穿过两端盖B15，端盖B15的内壁与从动轴3的外圆周之间设有密封圈。其中，扣合于第一箱壁11的端盖B15的内壁与从动轴3的外圆周之间设有限位轴套33，所述限位轴套33穿过该端盖B15，从动轴3延伸出该端盖B15的从动轴段上通过外螺纹连接有螺母34，所述限位轴套33的下端面与对应角接触轴承B32的内圈端面相抵接，所述螺母34与限位轴套33的上端面相抵接；该端盖B15内壁的密封圈设于其与限位轴套33的外圆周之间。这样，使从动轴3在承受向下的轴向力时，可以通过限位轴套33传递并落在对应角接触轴承B32的内圈端面，进而传递给第一箱壁11，降低对角接触轴承B32与从动轴3的过盈配合的过盈量要求，便于装配，力的传递也更合理；两端盖B15向内的端面分别设有凹入的沉孔，密封圈落在对应沉孔内。

这样，从力的传递和实际使用受力情况进行细化设计，主动轴2主要承受径向力，所以两角接触轴承A23采用背对背且接触角相对的形式，主动轴2承受的轴向力通过两角接触轴承A23的外圈对应传递给两端盖A13，其中就只需要在第一箱壁11和第二箱壁12上加工一个同轴贯穿的通孔即可，实际加工时通常为动力头箱体1装配好之后，在镗床上一次加工，加工方便，质量容易保证。而从动轴3用于连接钻具，在钻进时承受较大的轴向力，所以两角接触轴承B32采用背对背且接触角向外的形式，从动轴3承受的轴向力通过两角接触轴承B32的外圈直接传递至对应的箱壁，无需通过端盖来传递，对应需要在第一箱壁11和第二箱壁12上加工台阶通孔14，加工步骤稍多一些，实际加工时至少两个大孔142需要在动力头箱体1装配好之后，在镗床上一次装夹，两次加工，即加工完一个大孔142之后，镗床上固定放置动力头箱体1的平台转动180°，再加工同轴的另一个大孔142，但这样的形式，承受轴向力的效果更好，适用于从动轴3的工况。

其中，第一箱壁11和第二箱壁12在两侧分别设有朝宽度方向延伸的侧翼16，所述侧翼16与对应的导向板4相连接。这样，起到侧向加强筋的作用，保证导向板4在动力头箱体1两侧的连接强度及刚度。

为便于理解，将本具体实施例的桅杆式钻机动力头结构使用情况介绍如下。

参见图4、图5，具体实施例的桅杆式钻机动力头结构，可通过主动轴2外接动力输入轴5，通过从动轴3外接钻具6，优选动力连接孔22为传统的正六边形内孔，动力输入轴5为对应的外六方长行程动力轴，动力输入轴5穿过主动轴2的动力连接孔22以传递扭矩，并进一步传递给钻具6，主动轴2可沿动力输入轴5滑动以配合行程动作；行程动作的动力提供依靠链传动，在动力头箱体1两侧分别通过导向板4设有滑轮41和链条连接座42，在桅杆结构的对应位置布置竖向的两列竖向的长导轨（图中未示出），并在桅杆结构的上下端分别布置两组链轮（图中未示出），两侧滑轮41通过环形导轨槽411配合在两导轨外侧，通过两条链条7绕过对应的上下链轮与导向板4上下端对应的链条连接座42连接形成封闭的链传动结构，具体在各链条连接座42通过螺接的方式连接螺栓，螺栓的螺杆上套设有链条连接块43，链条7绕过上下链轮与链条连接块43连接，这样方便调节链条7的张紧程度，桅杆结构的顶部设置马达（图中未示出），通过马达带动链轮正反向转动即对应实现动力头结构钻进和提升的行程动作，实现长行程钻孔。

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 (10)

1.桅杆式钻机动力头结构，包括动力头箱体，其特征在于：沿动力头箱体的长度方向间隔设有用于连接钻具的从动轴和用于连接动力输入轴的主动轴，所述从动轴和主动轴均呈竖向穿过动力头箱体并可转动，动力头箱体内的从动轴段上套设有与从动轴同步转动的从动齿轮，动力头箱体内的主动轴段上套设有与主动轴同步转动的主动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮相互啮合；所述主动轴为空心轴，其轴心位置开设有竖向贯穿的动力连接孔；

动力头箱体的两侧分别连接有竖向的导向板，所述导向板上呈竖向间隔设有至少两个滑轮，所述滑轮的轴向与动力头箱体的长度方向同向，所述滑轮的外圆周上开设有环形导轨槽以通过两列滑轮配合对应的竖向导轨来实现竖向运动，导向板的上下端分别设有链条连接座以用于连接链条并通过链传动提供竖向运动的动力。

2.根据权利要求1所述桅杆式钻机动力头结构，其特征在于：所述动力头箱体包括水平的第一箱壁和第二箱壁，所述第一箱壁和第二箱壁上下设置并正对，所述从动轴和主动轴穿过第一箱壁和第二箱壁；主动轴的上下端分别套设有角接触轴承A并通过两角接触轴承A分别与第一箱壁和第二箱壁对应配合；从动轴的上下端分别套设有角接触轴承B并通过两角接触轴承B分别与第一箱壁和第二箱壁对应配合。

3.根据权利要求2所述桅杆式钻机动力头结构，其特征在于：所述两角接触轴承A的接触角均呈向动力头箱体内倾斜的形式，所述第一箱壁和第二箱壁上分别开设有通孔，两角接触轴承A的外径与通孔的内径对应并安装在对应通孔内，第一箱壁和第二箱壁上分别扣合有端盖A，所述端盖A位于对应角接触轴承A的外侧，主动轴穿过两端盖A，端盖A向内的端面凸起设有环形凸台并抵接于角接触轴承A的外圈端面。

4.根据权利要求3所述桅杆式钻机动力头结构，其特征在于：端盖A的内壁与主动轴的外圆周之间设有密封圈，端盖A向内的端面设有套入的沉孔，所述密封圈落在所述沉孔内。

5.根据权利要求2所述桅杆式钻机动力头结构，其特征在于：所述两角接触轴承B的接触角均呈向动力头箱体外倾斜的形式，所述第一箱壁和第二箱壁上分别开设有台阶通孔，所述台阶通孔包括小孔和位于外侧的大孔，两角接触轴承B的外径与大孔的内径对应并安装在对应大孔内，大孔底部的台阶端面与角接触轴承B的外圈端面相抵接。

6.根据权利要求5所述桅杆式钻机动力头结构，其特征在于：第一箱壁和第二箱壁上分别扣合有端盖B，所述端盖B位于对应角接触轴承B的外侧，从动轴穿过两端盖B，端盖B的内壁与从动轴的外圆周之间设有密封圈。

7.根据权利要求6所述桅杆式钻机动力头结构，其特征在于：扣合于第二箱壁的端盖B向内的端面设有凹入的沉孔，所述密封圈落在所述沉孔内。

8.根据权利要求6所述桅杆式钻机动力头结构，其特征在于：扣合于第一箱壁的端盖B的内壁与从动轴的外圆周之间设有限位轴套，所述限位轴套穿过该端盖B，从动轴延伸出该端盖B的从动轴段上通过外螺纹连接有螺母，所述限位轴套的下端面与对应角接触轴承B的内圈端面相抵接，所述螺母与限位轴套的上端面相抵接；该端盖B内壁的密封圈设于其与限位轴套的外圆周之间。

9.根据权利要求8所述桅杆式钻机动力头结构，其特征在于：扣合于第一箱壁的端盖B向内的端面设有凹入的沉孔，所述密封圈落在所述沉孔内。

10.根据权利要求1-9任一项所述桅杆式钻机动力头结构，其特征在于：第一箱壁和第二箱壁在两侧分别设有朝宽度方向延伸的侧翼，所述侧翼与对应的导向板相连接以提高导向板在动力头箱体两侧的连接强度。