CN220909627U - 一种具有卡槽动力头的钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有卡槽动力头的钻机，其包括：底盘、机架、夹持器、卡槽动力头、推进油缸、钻杆和控制台，其中机架固定在底盘的上方，机架整体呈长方体，机架沿长度方向设置有凹槽，在凹槽的两侧壁上安装有一对儿轨道，夹持器连接控制台并固定在机架的前端，卡槽动力头通过所述轨道滑动的固定在机架的上方，推进油缸连接控制台并设置在所述凹槽内，用于推进卡槽动力头前进或后退，钻杆沿水平方向穿设在夹持器和卡槽动力头的内部，用于在卡槽动力头的卡锁和驱动作用下钻杆旋转钻进或起拔。本实用新型具有卡槽动力头的钻机解决了液压卡盘夹持力不够导致钻杆在液压卡盘内窜动或夹持力过大对钻杆造成损伤的问题。

Description

一种具有卡槽动力头的钻机

技术领域

本实用新型涉及一种钻机技术领域，尤其涉及具有卡槽动力头的钻机。

背景技术

目前矿山巷道掘进施工主要使用钻爆法，钻爆法施工环节中最重要的设备是钻机。钻机通过钻杆给进实现钻孔，钻杆的一次进给行程受限于钻机的长短尺寸，而矿山巷道掘进的狭小空间导致钻机不易使用大尺寸，因此为实现钻深孔，且尽量提高钻孔效率，现有使用的钻机一般采用两种方式：一是给钻机配置自动化的接杆装置，缩短续接钻杆的时间，提高钻孔效率，但使用自动化接杆装置的钻机装置配置复杂且成本高，增加了钻机控制系统的复杂度及钻机成本；二是为钻机提供长钻杆，将钻机动力头设计为通孔和液压卡盘组合的型式，通过钻机动力头的反复前进和后退实现长钻杆的进给，往前推进长钻杆时，长钻杆通过钻机动力头的通孔并由液压卡盘夹紧，钻机动力头带动长钻杆进行第一次给进行程，实现长钻杆的旋转钻进，当钻机动力头给进行程到达行程终点位置后，液压卡盘松开，钻机动力头回退至给进行程的起点位置，然后液压卡盘再次夹紧长钻杆，钻机动力头带动长钻杆进行第二次给进行程，循环工作直至液压卡盘夹紧到长钻杆的尾端，然后更换钻杆。使用通孔和液压卡盘组合式动力头的钻机能够减少接续钻杆的次数，提高钻孔效率，但使用通孔和液压卡盘组合式动力头的钻机工作时，长钻杆的回转扭矩和轴压力都是通过液压卡盘与长钻杆间的夹紧摩擦力来实现的，在施工大直径钻孔作业时，大直径长钻杆需要更多的夹持力以满足持续增大的扭矩和轴压力，因此钻机需要更换更大体积的液压卡盘提供更多夹持力。增大的夹持力作用在长钻杆上可能对长钻杆造成损伤，且液压卡盘与长钻杆之间是通过摩擦力来克服长钻杆工作时产生的回转扭矩和轴压力的，长钻杆工作时两者间仍存在窜动的风险，钻机工作的安全可靠性也会降低。因此希望有一种具有卡槽动力头的钻机能够解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种具有卡槽动力头的钻机，该钻机解决了液压卡盘夹持力不够导致长钻杆在液压卡盘内窜动，或夹持力过大对长钻杆造成损伤的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：一种具有卡槽动力头的钻机，其包括底盘、机架、夹持器、卡槽动力头、推进油缸、钻杆和控制台，其中机架固定在底盘的上方，机架整体呈长方体，机架沿长度方向设置有凹槽，在凹槽的两侧壁上安装有一对儿轨道，夹持器连接控制台并固定在机架的前端，卡槽动力头通过所述轨道滑动的固定在机架的上方，推进油缸连接控制台并设置在所述凹槽内，用于推进卡槽动力头前进或后退，钻杆沿水平方向穿设在夹持器和卡槽动力头的内部，用于在卡槽动力头的卡锁和驱动作用下钻杆旋转钻进或起拔。

本实用新型通过在动力头输出轴上设置机械卡槽结构，取代了现有钻机中的通孔式动力头和液压卡盘结合的结构，从结构上就避免了液压卡盘夹持力不够导致钻杆在液压卡盘内窜动，或液压卡盘夹持力过大对钻杆造成损伤的问题。

优选地，所述钻杆的横截面为圆形，所述钻杆包括钻杆本体和多个设置在钻杆本体外侧的十字凸起，所述十字凸起为环绕钻杆本体外侧均匀设置的4个凸起法兰，所述凸起法兰的横截面为长方形。

优选地，所述多个十字凸起沿钻杆本体轴向方向平均分布，所述多个十字凸起之间的间距小于所述轨道的长度。

优选地，所述动力头包括：动力头箱体、第一齿轮、主轴齿轮、空心主轴、转速转角传感器和液压马达；第一齿轮、主轴齿轮、空心主轴和转速转角传感器设置在动力头箱体的内部，第一齿轮连接液压马达的一端并设置在主轴齿轮的上方，第一齿轮与主轴齿轮啮合传动，主轴齿轮围绕空心主轴的外侧设置，转速转角传感器连接空心主轴，用于检测空心主轴旋转角度，液压马达的另一端连接所述控制台。

优选地，所述空心主轴的内侧设置有与所述十字凸起相匹配的十字通孔滑道，用于所述钻杆通过空心主轴；空心主轴的前端设置有与所述十字凸起相匹配的第一十字盲孔，用于卡锁所述钻杆，实现所述钻杆行程进给；空心主轴的后端设置有与所述十字凸起相匹配的第二十字盲孔，用于卡锁所述钻杆，实现所述钻杆起拔。

优选地，所述第一十字盲孔和第二十字盲孔相对所述十字通孔滑道旋转45°。

优选地，所述第一十字盲孔和第二十字盲孔的深度大于或等于所述十字凸起的厚度。

优选地，所述钻机还包括4个下部支撑装置，4个所述下部支撑装置分别设置在机架下方的四个顶点位置，用于钻机的水平支撑、钻孔高度和角度的调节。

优选地，所述钻机进一步包括上顶支撑装置，所述上顶支撑装置设置在所述下部支撑装置的上方，用于顶住巷道壁克服钻孔的推进反力。

优选地，所述控制台设置有操作台和电气控制柜，用于控制所述钻机的行驶、姿态调整以及钻孔作业。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的具有卡槽动力头的钻机取代了通孔式动力头和液压卡盘结合的钻机结构，从而简化了钻机结构，解决了大孔径钻机使用液压卡盘的制造难度大、价格昂贵、体积大和夹紧力易对钻杆造成损伤的问题，本实用新型具有卡槽动力头的钻机取消了液压卡盘，结构简单易实现，可靠性高。而且本实用新型具有卡槽动力头的钻机减少了钻机整机的功耗，由此降低了设备使用和维护的成本。

附图说明

图1为本实用新型具有卡槽动力头的钻机的结构示意图；

图2为图1中卡槽动力头沿钻杆轴向方向的剖面示意图；

图3为图1中空心主轴沿垂直于钻杆轴向方向的剖面示意图；

图4为图1中钻杆的结构示意图。

图5为图1中钻杆行程给进的工作过程结构后示意图；

图6为图1中钻杆通过空心主轴的工作过程结构右示意图；

图7为图1中钻杆起拔工作过程结构示意图.

【附图标记说明】

1：底盘；2：机架；3：夹持器；4：卡槽动力头；5：推进油缸；6：钻杆；7：控制台；2-1：轨道；2-2：下部支撑装置；2-3：上顶支撑装置：4-1：动力头箱体：4-2：第一齿轮：4-3：主轴齿轮：4-4：空心主轴：4-5：转速转角传感器：4-6：液压马达：4-4a：十字通孔滑道；4-4b：第一十字盲孔；4-4c：第二十字盲孔；6-1：钻杆本体；6-2：十字凸起；6-2a：第一十字凸起。

具体实施方式

为了更好地解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

本实用新型实施例提出的工程机械的配重安装装置支持任意数量的配重块安装，实现连接件的通用化，并且由此增加了配重块重量的调节范围，提高了配重块安装的便捷性，保证配重与车架连接的高可靠性。

为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例1

一种具有卡槽动力头的钻机，结构如图1-4所示，其包括底盘1、机架2、夹持器3、卡槽动力头4、推进油缸5、钻杆6和控制台7，其中机架2固定在底盘1的上方，机架2整体呈长方体，机架2沿长度方向设置有凹槽，在凹槽的两侧壁上安装有一对儿轨道2-1，夹持器3连接控制台7并固定在机架2的前端，用于夹持钻杆6，卡槽动力头4通过所述轨道2-1滑动的固定在机架2的上方，用于给钻杆6提供钻进旋转扭矩，并推进钻杆6的钻进或起拔，推进油缸5连接控制台7并设置在所述凹槽内，用于推进卡槽动力头4前进或后退，钻杆6沿水平方向穿设在夹持器3和卡槽动力头4的内部，用于在卡槽动力头4的卡锁和驱动作用下钻杆6旋转钻进或起拔。

底盘1为履带型行走装置，其自带驱动马达，使钻机在复杂的地下矿洞内行走。

钻杆6的横截面为圆形，所述钻杆6包括钻杆本体6-1和多个设置在钻杆本体6-1外侧的十字凸起6-2，所述十字凸起6-2为环绕钻杆本体6-1外侧均匀设置的4个凸起法兰，所述凸起法兰的横截面为长方形。

所述多个十字凸起6-2沿钻杆本体6-1轴向方向平均分布，所述多个十字凸起6-2之间的间距小于所述轨道2-1的长度。

所述动力头4包括：动力头箱体4-1、第一齿轮4-2、主轴齿轮4-3、空心主轴4-4、转速转角传感器4-5和液压马达4-6；第一齿轮4-2、主轴齿轮4-3、空心主轴4-4和转速转角传感器4-5设置在动力头箱体4-1的内部，第一齿轮4-2连接液压马达4-6的一端并设置在主轴齿轮4-3的上方，第一齿轮4-2与主轴齿轮4-3啮合传动，主轴齿轮4-3围绕空心主轴4-4的外侧设置，转速转角传感器4-5连接空心主轴4-4，用于检测空心主轴4-4旋转角度，液压马达4-6的另一端连接所述控制台7。

所述空心主轴4-4的内侧设置有与所述十字凸起6-2相匹配的十字通孔滑道4-4a，用于所述钻杆6通过空心主轴4-4；空心主轴4-4的前端设置有与所述十字凸起6-2相匹配的第一十字盲孔4-4b，用于卡锁所述钻杆6，实现所述钻杆6行程进给；空心主轴4-4的后端设置有与所述十字凸起6-2相匹配的第二十字盲孔4-4c，用于卡锁所述钻杆6，实现所述钻杆6起拔。所述第一十字盲孔4-4b和第二十字盲孔4-4c相对所述十字通孔滑道4-4a旋转45°。

所述钻机还包括4个下部支撑装置2-2，4个所述下部支撑装置2-2分别设置在机架2下方的四个顶点位置，用于钻机的水平支撑、钻孔高度和角度的调节。

所述钻机进一步包括上顶支撑装置2-3，所述上顶支撑装置2-3设置在所述下部支撑装置2-2的上方，用于顶住巷道壁克服钻孔的推进反力。

实施例2

如图5-7所示，一种具有卡槽动力头的钻机的具体工作过程包括以下步骤：

步骤1：安装钻杆，利用吊装设备吊起钻杆6，将钻杆6尾端穿过夹持器3的中心孔，然后将钻杆6上的十字凸起6-2与空心主轴4-4的十字通孔滑道4-4a对齐，缓慢将钻杆6穿过空心主轴4-4，直至钻杆6上第一十字凸起6-2a停在空心主轴4-4的前端，控制台7控制空心主轴4-4旋转，待转速转角传感器4-5检测到空心主轴4-4旋转45°时，立即停止空心主轴4-4的旋转。此时，空心主轴4-4前端的第一十字盲孔4-4b与钻杆6上第一十字凸起6-2a对齐，操作控制台7使用推进油缸5将动力头4往前移动，直至将钻杆6上的第一十字凸起6-2a完全卡入空心主轴4-4前端的第一十字盲孔4-4b内，此时钻杆6被空心主轴4-4前端的第一十字盲孔4-4b限制住，使其能随动力头4上的空心主轴4-4一起旋转，并被第一十字盲孔4-4b顶住，使钻杆6被动力头4推动往前钻进；

步骤2：钻机行驶至作业位置，钻机通过底盘1行走至作业位置，通过控制台7上的控制按钮控制下部支撑装置2-2内的液压油缸活塞杆往下伸出，将底盘1抬离地面，并将钻杆6抬升至钻孔高度后停止，然后通过控制台7上的按钮控制上顶撑装置2-3内的液压油缸活塞杆上升直至顶紧巷道臂后停止；

步骤3：钻机钻孔作业，动力头4上的液压马达4-6被驱动旋转，带动第一齿轮4-2、主轴齿轮4-3、空心主轴4-4开始旋转，空心主轴4-4带动钻杆6旋转，提供给钻杆6钻进钻进所需的回转扭矩及转速。然后推进油缸5推动动力头4沿轨道2-1往前移动，空心主轴4-4带动钻杆6往前移动，提供给钻杆6钻机钻进所需的轴压力。通过给钻杆6施加合适的转速、回转扭矩及轴压力，实现钻机的钻进；

步骤4：行程进给：当动力头6到达行程终点位置时，停止整机钻孔动作，控制台7控制夹持器3夹紧钻杆6。然后控制台7控制推进油缸5使动力头4后退，直至第一十字凸起6-2a从第一十字盲孔4-4b中完全脱离，停止推进油缸5，控制台7控制空心主轴4-4旋转，待转速转角传感器4-5检测到的空心主轴4-4旋转45°时，空心主轴4-4立即停止旋转。此时，空心主轴4-4的十字通孔滑道4-4a与钻杆6上的十字凸起6-2对齐，控制推进油缸5使动力头4后退，直至钻杆6的十字凸起6-2完全通过空心主轴4-4后，停止动力头4的后退。控制台7控制空心主轴4-4旋转，待转速转角传感器4-5检测到的空心主轴4-4旋转45°时，立即停止空心主轴4-4旋转。此时，空心主轴4-4前端的第一十字盲孔4-4b与钻杆6的十字凸起6-2对齐，操作控制台7使用推进油缸5将动力头4往前移动，直至将钻杆6的十字凸起6-2完全卡入动力头4上的空心主轴4-4前端的第一十字盲孔4-4b内，此时钻杆6被空心主轴4-4前端的第一十字盲孔4-4b限制住，使其随空心主轴4-4一起旋转，并被空心主轴4-4前端的第一十字盲孔4-4b顶住，使钻杆6被动力头4推动往前钻进。

经过步骤4的多次钻进及进给，直至将钻杆6的有效钻孔长度使用完毕。

步骤5：钻杆起拔：当钻孔完成后，将钻杆6拔出。此时，先停止整机钻孔动作，控制台7控制夹持器3夹紧钻杆6，控制推进油缸5将动力头4后退，直到卡设在空心主轴4-4前端的第一十字盲孔4-4b内的十字凸起6-2完全脱离第一十字盲孔4-4b，然后停止推进油缸5动作。控制台7控制动力头4的空心主轴4-4旋转，待转速转角传感器4-5检测到的空心主轴4-4旋转45°时，立即停止空心主轴4-4旋转。此时，空心主轴4-4的十字通孔滑道4-4a将与钻杆6上的十字凸起6-2对齐。控制推进油缸5将动力头4前移，直至钻杆6尾端上的十字凸起6-2完全通过空心主轴4-4，达到空心主轴4-4后端的第二十字盲孔4-4c的后端。控制台7控制空心主轴4-4旋转，待动力头4上转速转角传感器4-5检测到的空心主轴4-4旋转45°时，立即停止空心主轴4-4旋转。此时，空心主轴4-4后端的第二十字盲孔4-4c与钻杆6上十字凸起6-2对齐，然后操作控制台7,使用推进油缸5将动力头4往后移动，直至钻杆6上的十字凸起6-2完全卡入空心主轴4-4后端的第二十字盲孔4-4c内，此时钻杆6被空心主轴4-4后端的第二十字盲孔4-4c限制住，使钻杆6随空心主轴4-4一起旋转，并被空心主轴4-4后端的第二十字盲孔4-4c顶住，使钻杆6被动力头4推动往后拔出。

经过步骤5多次循环操作，直至将钻杆6完全拔出为止。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，其包括底盘(1)、机架(2)、夹持器(3)、卡槽动力头(4)、推进油缸(5)、钻杆(6)和控制台(7)，其中机架(2)固定在底盘(1)的上方，机架(2)整体呈长方体，机架(2)沿长度方向设置有凹槽，在凹槽的两侧壁上安装有一对儿轨道(2-1)，夹持器(3)连接控制台(7)并固定在机架(2)的前端，卡槽动力头(4)通过所述轨道(2-1)滑动的固定在机架(2)的上方，推进油缸(5)连接控制台(7)并设置在所述凹槽内，用于推进卡槽动力头(4)前进或后退，钻杆(6)沿水平方向穿设在夹持器(3)和卡槽动力头(4)的内部，用于在卡槽动力头(4)的卡锁和驱动作用下钻杆(6)旋转钻进或起拔。

2.如权利要求1所述的具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，所述钻杆(6)的横截面为圆形，所述钻杆(6)包括钻杆本体(6-1)和多个设置在钻杆本体(6-1)外侧的十字凸起(6-2)，所述十字凸起(6-2)为环绕钻杆本体(6-1)外侧均匀设置的4个凸起法兰，所述凸起法兰的横截面为长方形。

3.如权利要求2所述的具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，所述多个十字凸起(6-2)沿钻杆本体(6-1)轴向方向平均分布，所述多个十字凸起(6-2)之间的间距小于所述轨道(2-1)的长度。

4.如权利要求3所述的具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，所述动力头(4)包括：动力头箱体(4-1)、第一齿轮(4-2)、主轴齿轮(4-3)、空心主轴(4-4)、转速转角传感器(4-5)和液压马达(4-6)；第一齿轮(4-2)、主轴齿轮(4-3)、空心主轴(4-4)和转速转角传感器(4-5)设置在动力头箱体(4-1)的内部，第一齿轮(4-2)连接液压马达(4-6)的一端并设置在主轴齿轮(4-3)的上方，第一齿轮(4-2)与主轴齿轮(4-3)啮合传动，主轴齿轮(4-3)围绕空心主轴(4-4)的外侧设置，转速转角传感器(4-5)连接空心主轴(4-4)，用于检测空心主轴(4-4)旋转角度，液压马达(4-6)的另一端连接所述控制台(7)。

5.如权利要求4所述的具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，所述空心主轴(4-4)的内侧设置有与所述十字凸起(6-2)相匹配的十字通孔滑道(4-4a)，用于所述钻杆(6)通过空心主轴(4-4)；空心主轴(4-4)的前端设置有与所述十字凸起(6-2)相匹配的第一十字盲孔(4-4b)，用于卡锁所述钻杆(6)，实现所述钻杆(6)行程进给；空心主轴(4-4)的后端设置有与所述十字凸起(6-2)相匹配的第二十字盲孔(4-4c)，用于卡锁所述钻杆(6)，实现所述钻杆(6)起拔。

6.如权利要求5所述的具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，所述第一十字盲孔(4-4b)和第二十字盲孔(4-4c)相对所述十字通孔滑道(4-4a)旋转45°。

7.如权利要求6所述的具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，所述第一十字盲孔(4-4b)和第二十字盲孔(4-4c)的深度大于或等于所述十字凸起(6-2)的厚度。

8.如权利要求1所述的具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，所述钻机还包括4个下部支撑装置(2-2)，4个所述下部支撑装置(2-2)分别设置在机架(2)下方的四个顶点位置，用于钻机的水平支撑、钻孔高度和角度的调节。

9.如权利要求8所述的具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，所述钻机进一步包括上顶支撑装置(2-3)，所述上顶支撑装置(2-3)设置在所述下部支撑装置(2-2)的上方，用于顶住巷道壁克服钻孔的推进反力。

10.如权利要求1所述的具有卡槽动力头的钻机，其特征在于，所述控制台(7)设置有操作台和电气控制柜，用于控制所述钻机的行驶、姿态调整以及钻孔作业。