CN212389265U - 一种钻机声波动力头主轴纠偏机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，属于声频钻机技术领域。本实用新型的主轴纠偏机构，包括外摆架和内摆架，外摆架的两侧通过外转轴转动安装于主框架上部的轴承座上，内摆架的两侧通过内转轴转动安装于外摆架的内部，且在内摆架和外摆架之间留有摆动间隙，主轴旋转机构的主轴液压马达安装于内摆架上，且外摆架的转动轴线与内摆架的转动轴线相垂直。本实用新型在钻机声波动力头上设计了一种主轴纠偏机构，使得主轴能够在主轴纠偏机构的范围内进行一定角度的摆动，以提高声波动力头实际运行的适应性，并且主轴纠偏机构对主轴的摆动具有更好地支撑作用，有助于主轴的纠偏回正，进一步提高了声波动力头的工作稳定性和灵活性。

Description

一种钻机声波动力头主轴纠偏机构

技术领域

本实用新型涉及一种钻机的动力头，更具体地说，涉及一种钻机声波动力头主轴纠偏机构。

背景技术

在油田、矿物勘探、岩土勘察和土壤取样等施工过程中，钻机是土壤和岩土钻孔常用的机械设备。钻机用声波动力头能够在钻进过程中产生上下振动作用于钻具上，与传统旋转钻进方式的钻机相比，具有钻进速度快、工作效率高、岩土样保真度高、施工安全性好和环境污染少等优点。声波动力头在钻进时，共振能量通过钻柱传递到钻头工作面，同时低速回转的钻柱将能量平均分配到钻头工作面上。由于振动频率属于较低的机械波振动范围，能够引起人的听觉，因此称之为“声波动力头”。

目前，现有的声波动力头大多采用偏心振动结构，如中国专利号ZL201020181134.5公开的“取样钻机用声频振动头”、中国专利号ZL201210161963.0公开的“一种液压超高频振动动力头”、中国专利号ZL201320272471.9公开的“一种声频震动动力头及应用该声频震动动力头的拖拉机钻机”和中国专利申请号201711336710.1公开的“一种振动钻机”等，上述这些声波动力头结构，其都是采用偏心轴(偏心振子)高速旋转形成高频振动的，偏心轴两端通过轴承支撑。单偏心轴振动的方式如中国专利号ZL201420298462.1公开的“液压驱动非接触式声频头”，这种方式虽然结构简单，但振动稳定性较差，存在较强的横向振动等，因此实际应用减少。双偏心振动块同步相对旋转振动具有更好的振动稳定性，但对于左右两组偏心振动块的运动同步性和振动块对称性要求很高。现有偏心振动式声波动力头的结构设计合理性较差，加之装配和加工精度存在的误差，导致声波动力头自身振动的稳定性较差，振动传递效率较低。并且，现有偏心振动式声波动力头没有充分考虑主轴实际工作过程中可能出现的角度偏转，不能实现主轴适应性偏转调整和纠正，也易影响声波动力头的振动稳定性而造成动力头的损坏，降低了其使用寿命。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有钻机声波动力头存在主轴难以偏转调整等不足，提供一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，采用本实用新型的技术方案，在钻机声波动力头上设计了一种主轴纠偏机构，主轴旋转机构的主轴液压马达通过主轴纠偏机构安装于主框架的上部，使得主轴能够在主轴纠偏机构的范围内进行一定角度的摆动，以提高声波动力头实际运行的适应性，并且主轴纠偏机构对主轴的摆动具有更好地支撑作用，有助于主轴的纠偏回正，进一步提高了声波动力头的工作稳定性和灵活性。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，安装于声波动力头的主框架和主轴旋转机构之间，包括外摆架和内摆架，所述的外摆架的两侧通过外转轴转动安装于主框架上部的轴承座上，所述的内摆架的两侧通过内转轴转动安装于外摆架的内部，且在内摆架和外摆架之间留有摆动间隙，所述的主轴旋转机构的主轴液压马达安装于内摆架上，且外摆架的转动轴线与内摆架的转动轴线相垂直。

更进一步地，所述的内转轴上套设有垫圈，所述的垫圈位于外摆架和内摆架之间，在外摆架和内摆架之间形成摆动间隙；所述的外转轴与轴承座之间、内转轴与外摆架之间还设有轴套。

更进一步地，所述的外摆架的内壁为圆形，所述的内摆架的外壁也为圆形，且内摆架的外壁直径小于外摆架的内壁直径。

更进一步地，所述的外摆架的外轮廓为正八边形。

更进一步地，所述的主轴旋转机构包括主轴液压马达和主轴，所述的主轴液压马达的输出轴与主轴之间采用花键结构传动连接，用以驱动主轴旋转运动并允许主轴轴向上下移动；所述的花键结构包括花键轴和花键轴套，所述的花键轴的上端通过联轴节与主轴液压马达的输出轴相连接，所述的花键轴套固定安装于主轴上端的轴腔内，所述的花键轴与花键轴套通过花键传动连接，所述的联轴节通过联轴节轴承转动安装于内摆架的中心轴孔内。

更进一步地，所述的主轴液压马达通过马达支座固定安装于内摆架上。

更进一步地，所述的轴承座固定安装于主框架上部的安装座上。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其安装于声波动力头的主框架和主轴旋转机构之间，其包括外摆架和内摆架，外摆架的两侧通过外转轴转动安装于主框架上部的轴承座上，内摆架的两侧通过内转轴转动安装于外摆架的内部，且在内摆架和外摆架之间留有摆动间隙，主轴旋转机构的主轴液压马达安装于内摆架上，且外摆架的转动轴线与内摆架的转动轴线相垂直；采用上述方案，在钻机声波动力头上设计了一种主轴纠偏机构，主轴旋转机构的主轴液压马达通过主轴纠偏机构安装于主框架的上部，使得主轴能够在主轴纠偏机构的范围内进行一定角度的摆动，以提高声波动力头实际运行的适应性，并且主轴纠偏机构对主轴的摆动具有更好地支撑作用，有助于主轴的纠偏回正，进一步提高了声波动力头的工作稳定性和灵活性；

(2)本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其内转轴上套设有垫圈，垫圈位于外摆架和内摆架之间，在外摆架和内摆架之间形成摆动间隙，外转轴与轴承座之间、内转轴与外摆架之间还设有轴套，保证了外摆架和内摆架能够灵活稳定摆动，进一步提高了主轴摆动动作的灵活性和准确性；

(3)本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其外摆架的内壁为圆形，内摆架的外壁也为圆形，且内摆架的外壁直径小于外摆架的内壁直径，外摆架的外轮廓为正八边形，采用上述形状的内外摆架，内外摆架结构简单紧凑，制作方便，且转动灵活；

(4)本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其主轴旋转机构包括主轴液压马达和主轴，主轴液压马达的输出轴与主轴之间采用花键结构传动连接，用以驱动主轴旋转运动并允许主轴轴向上下移动；花键结构包括花键轴和花键轴套，花键轴的上端通过联轴节与主轴液压马达的输出轴相连接，花键轴套固定安装于主轴上端的轴腔内，花键轴与花键轴套通过花键传动连接，联轴节通过联轴节轴承转动安装于内摆架的中心轴孔内；采用上述花键结构，配合主轴的自适应偏摆，不仅便于主轴液压马达将转动扭矩传递给主轴，且能够使主轴相对于主轴液压马达灵活轴向振动，并且降低了主轴液压马达的振动，使整个主轴振动机构的随动重量更小，提高了高频振动稳定性；

(5)本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其主轴液压马达通过马达支座固定安装于内摆架上，主轴液压马达安装方便，固定牢固可靠；

(6)本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其轴承座固定安装于主框架上部的安装座上，利用安装座对轴承座进行加高，以便于主轴纠偏机构的安装，便于主轴的偏转自适应调整。

附图说明

图1为本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构在声波动力头上的安装主视图；

图2为本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构在声波动力头上的安装俯视图；

图3为图2中A-A方向的剖视结构示意图；

图4为图3中B-B方向的剖视结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、主框架；1-1、轴承座；1-2、安装座；2、主轴旋转机构；2-1、主轴液压马达；2-2、马达支座；2-3、联轴节；2-4、联轴节轴承；2-5、花键轴；2-6、花键轴套；2-7、主轴；3、主轴纠偏机构；3-1、外摆架；3-2、内摆架；3-3、外转轴；3-4、内转轴；3-5、垫圈；3-6、轴套；4、主轴振动机构；4-1、主轴箱；4-2、振动液压马达；4-3、偏心振子轴；4-4、隔振器。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例

结合图1至图4所示，本实施例的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，安装于声波动力头的主框架1和主轴旋转机构2之间，用于自适应调整和支撑主轴旋转机构2，该主轴纠偏机构3包括外摆架3-1和内摆架3-2，外摆架3-1的两侧通过外转轴3-3转动安装于主框架1上部的轴承座1-1上，外摆架3-1两侧的外转轴3-3同轴设置，内摆架3-2的两侧通过内转轴3-4转动安装于外摆架3-1的内部，内摆架3-2两侧的内转轴3-4同轴设置，且在内摆架3-2和外摆架3-1之间留有摆动间隙，在本实施例中，该摆动间隙可通过套设于内转轴3-4上的垫圈3-5实现，即在内转轴3-4上套设有垫圈3-5，垫圈3-5位于外摆架3-1和内摆架3-2之间，在外摆架3-1和内摆架3-2之间形成摆动间隙,保证了外摆架3-1和内摆架3-2能够灵活稳定摆动，主轴旋转机构2的主轴液压马达2-1安装于内摆架3-2上，且外摆架3-1的转动轴线与内摆架3-2的转动轴线相垂直。采用上述方案，在钻机声波动力头上设计了一种主轴纠偏机构3，主轴旋转机构2的主轴液压马达2-1通过主轴纠偏机构3安装于主框架1的上部，使得主轴能够在主轴纠偏机构3的范围内进行一定角度的摆动，以提高声波动力头实际运行的适应性，并且主轴纠偏机构3对主轴的摆动具有更好地支撑作用，有助于主轴的纠偏回正，进一步提高了声波动力头的工作稳定性和灵活性。

如图4所示，为了提高外摆架3-1和内摆架3-2的转动灵活性，在外转轴3-3与轴承座1-1之间、内转轴3-4与外摆架3-1之间还设有轴套3-6，提高了外转轴3-3和内转轴3-4的转动灵活性和稳定性。外摆架3-1的内壁为圆形，内摆架3-2的外壁也为圆形，且内摆架3-2的外壁直径小于外摆架3-1的内壁直径，外摆架3-1的外轮廓为正八边形，采用上述形状的内外摆架，内外摆架结构简单紧凑，制作方便，且转动灵活。

接图1至图3所示，在本实施例中，主轴旋转机构2包括主轴液压马达2-1和主轴2-7，主轴液压马达2-1的输出轴与主轴2-7之间采用花键结构传动连接，用以驱动主轴2-7旋转运动并允许主轴2-7轴向上下移动；花键结构包括花键轴2-5和花键轴套2-6，花键轴2-5的上端通过联轴节2-3与主轴液压马达2-1的输出轴相连接，花键轴套2-6固定安装于主轴2-7上端的轴腔内，花键轴2-5与花键轴套2-6通过花键传动连接，联轴节2-3通过联轴节轴承2-4转动安装于内摆架3-2的中心轴孔内。采用上述花键结构，配合主轴的自适应偏摆，不仅便于主轴液压马达2-1将转动扭矩传递给主轴，且能够使主轴2-7相对于主轴液压马达2-1灵活轴向振动，并且降低了主轴液压马达2-1的振动，使整个主轴振动机构的随动重量更小，提高了高频振动稳定性。另外，上述的主轴液压马达2-1通过马达支座2-2固定安装于内摆架3-2上，主轴液压马达2-1安装方便，固定牢固可靠。轴承座1-1固定安装于主框架1上部的安装座1-2上，利用安装座1-2对轴承座1-1进行加高，以便于主轴纠偏机构3的安装，便于主轴的偏转自适应调整。

在本实施例中，钻机声波动力头主轴纠偏机构应用于偏心振动式声波动力头，该声波动力头的主轴振动机构4包括主轴箱4-1、隔振器4-4和两组对称设置的偏心振动机构，主轴箱4-1通过隔振器4-4悬空安装于主框架1内，主轴箱4-1的中心设有主轴轴孔，主轴2-7通过主轴轴承转动安装于主轴轴孔内，两组偏心振动机构对称设于主轴箱4-1内，且两组偏心振动机构分别置于主轴2-7的左右两侧，每组偏心振动机构均包括偏心振子轴4-3和振动液压马达4-2，偏心振子轴4-3通过振子轴轴承安装于主轴箱4-1对应侧的偏心轴腔内，振动液压马达4-2安装于主轴箱4-1的一侧，且振动液压马达4-2的输出轴与对应的偏心振子轴4-3的一端传动连接，两组偏心振动机构的偏心振子轴4-3对称设置，且旋转同步、旋向相反。声波动力头工作时，主轴液压马达2-1经过花键结构驱动主轴2-7旋转运动，同时振动液压马达4-2带动两组偏心振子轴4-3同步转动，产生上下方向的偏心共振，从而使得主轴2-7在旋转的同时能够产生上下高频振动，振动频率由振动液压马达4-2的转速决定，振动液压马达4-2的转速越高，则声波动力头的振动频率越高。在结构上，主轴2-7与主轴液压马达2-1采用花键结构传动连接，由主轴液压马达2-1驱动主轴2-7旋转，同时主轴2-7转动安装于主轴箱4-1内，主轴箱4-1通过隔振器4-4悬空安装于主框架1内，两组偏心振动机构对称设于主轴箱4-1内，且两组偏心振动机构分别置于主轴2-7的左右两侧，利用主轴箱4-1内的两组偏心振动机构产生高频振动，主轴2-7旋转运动与振动互不影响，偏心振动机构带动振动的零件少，振动惯性小，且非主轴轴向的振动小，使得主轴2-7产生的激振更加稳定，振动传递效率更高，并且声波动力头结构更加合理紧凑，易于保证两组偏心振子轴4-3的安装位置精度，便于装配制作，提高了声波动力头的使用寿命。声波动力头在工作时，其主轴2-7连接其他钻具进行钻孔，实际施工过程难以保证钻孔的直线性，且主轴箱4-1通过隔振器4-4悬空安装于主框架1，允许主轴箱4-1在一定范围内产生角度的摆动，通过设置主轴纠偏机构3，使得主轴2-7能够适当摆动，并对摆动幅度加以抑制。

至于钻机声波动力头的其他结构，与现有技术相同，在此不再赘述。

本实用新型的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，在钻机声波动力头上设计了一种主轴纠偏机构，其安装于声波动力头的主框架和主轴旋转机构之间，主轴旋转机构的主轴液压马达通过主轴纠偏机构安装于主框架的上部，使得主轴能够在主轴纠偏机构的范围内进行一定角度的摆动，以提高声波动力头实际运行的适应性，并且主轴纠偏机构对主轴的摆动具有更好地支撑作用，有助于主轴的纠偏回正，进一步提高了声波动力头的工作稳定性和灵活性。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，安装于声波动力头的主框架(1)和主轴旋转机构(2)之间，其特征在于：包括外摆架(3-1)和内摆架(3-2)，所述的外摆架(3-1)的两侧通过外转轴(3-3)转动安装于主框架(1)上部的轴承座(1-1)上，所述的内摆架(3-2)的两侧通过内转轴(3-4)转动安装于外摆架(3-1)的内部，且在内摆架(3-2)和外摆架(3-1)之间留有摆动间隙，所述的主轴旋转机构(2)的主轴液压马达(2-1)安装于内摆架(3-2)上，且外摆架(3-1)的转动轴线与内摆架(3-2)的转动轴线相垂直。

2.根据权利要求1所述的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其特征在于：所述的内转轴(3-4)上套设有垫圈(3-5)，所述的垫圈(3-5)位于外摆架(3-1)和内摆架(3-2)之间，在外摆架(3-1)和内摆架(3-2)之间形成摆动间隙；所述的外转轴(3-3)与轴承座(1-1)之间、内转轴(3-4)与外摆架(3-1)之间还设有轴套(3-6)。

3.根据权利要求2所述的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其特征在于：所述的外摆架(3-1)的内壁为圆形，所述的内摆架(3-2)的外壁也为圆形，且内摆架(3-2)的外壁直径小于外摆架(3-1)的内壁直径。

4.根据权利要求3所述的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其特征在于：所述的外摆架(3-1)的外轮廓为正八边形。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其特征在于：所述的主轴旋转机构(2)包括主轴液压马达(2-1)和主轴(2-7)，所述的主轴液压马达(2-1)的输出轴与主轴(2-7)之间采用花键结构传动连接，用以驱动主轴(2-7)旋转运动并允许主轴(2-7)轴向上下移动；所述的花键结构包括花键轴(2-5)和花键轴套(2-6)，所述的花键轴(2-5)的上端通过联轴节(2-3)与主轴液压马达(2-1)的输出轴相连接，所述的花键轴套(2-6)固定安装于主轴(2-7)上端的轴腔内，所述的花键轴(2-5)与花键轴套(2-6)通过花键传动连接，所述的联轴节(2-3)通过联轴节轴承(2-4)转动安装于内摆架(3-2)的中心轴孔内。

6.根据权利要求5所述的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其特征在于：所述的主轴液压马达(2-1)通过马达支座(2-2)固定安装于内摆架(3-2)上。

7.根据权利要求6所述的一种钻机声波动力头主轴纠偏机构，其特征在于：所述的轴承座(1-1)固定安装于主框架(1)上部的安装座(1-2)上。

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