專利名稱：一種鉆機動力頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動力頭，尤其涉及一種輕便的多功能的鉆機動力頭。
背景技術：
一直以來，我國在交通不便的淺覆蓋區的找礦都面臨著巨大的困難。由于覆蓋層的存在，常規的化探方法失去了應有的效果。淺鉆與化探結合的技術方法成為覆蓋區找礦的一種有效的新方法。目前這一找礦方法已經得到了廣大化探工作者的普遍認同。淺覆蓋區地表景觀復雜多樣，包含森林、沼澤、沙漠戈壁等多種類型，交通不便。為了實現快速鉆進取樣、快速轉移的要求，需要將鉆機做的輕便，易于人工搬運。鉆機動力頭作為鉆機的核心功能部件，其重量約占鉆機總重量的50%左右。為了實現使鉆機輕便化的目標，我們必須將動力頭做的足夠輕便。覆蓋層地質情況復雜多變，有腐殖質層、黃土層、粘泥層、砂層、碎石層、風化層、斷裂帶等多種復雜地層。在這些地層鉆進需要用到螺旋鉆進、硬質合金鉆進及金剛石鉆進等。這些鉆進方法對動力頭輸出的轉速和扭矩都有不同要求。另外在鉆進、提鉆及處理埋鉆、卡鉆事故等不同的鉆進階段也要求動力頭輸出不同的扭矩和轉速。目前現有的鉆機動力頭結構重量大都在50kg以上，且功能單一，不能滿足各行業淺層鉆探取樣的需求。綜上所述，市場亟需一種可輸出多種扭矩和轉速的輕便的多功能的鉆機動力頭。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種可輸出多種扭矩和轉速的輕便的多功能的鉆機動力頭。本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種鉆機動力頭，包括動力機、離合器模塊和變速箱，所述動力機內設有動力機輸出軸，離合器模塊包括離心離合器、離合碟和鍵，所述變速箱包括變速箱殼體，所述變速箱殼體表面設有一個變速把手，變速箱殼體內設有輸入軸、傳動軸、輸出軸和九個齒輪，所述動力機輸出軸通過鍵與所述離心離合器聯接，所述離心離合器設置在所述離合碟內，所述離合器模塊的離合碟與變速箱的輸入軸上端聯接，所述變速箱的輸出軸由變速箱殼體下表面伸出變速箱殼體外部，所述變速箱殼體的下表面固定有一個水套，且水套套在所述輸出軸上，所述水套的一側固定有一個用于向鉆具內提供循環流體的水嘴。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步，所述輸入軸、傳動軸和輸出軸的空間位置處于三角形的三個頂點上，所述九個齒輪包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪、第七齒輪、第八齒輪、齒輪九，所述第一齒輪、第三齒輪、第五齒輪直接固定在輸入軸上，且與輸入軸同速轉動，所述齒輪九通過間隙配合固定在輸入軸上，其可在輸入軸上自由轉動；
所述第二齒輪的下端、第四齒輪上下兩端、第六齒輪的上端各設有兩個結合子，所述第二齒輪和第六齒輪通過滑動軸承固定在傳動軸上，其可在傳動軸上自由轉動；所述第四齒輪通過平鍵固定所述傳動軸上第二齒輪與第六齒輪之間的部分，且與第三齒輪嚙合，或第四齒輪通過結合子與第二齒輪或第六齒輪結合，且固定在傳動軸上，所述第四齒輪與傳動軸同速轉動，所述第七齒輪直接固定在傳動軸上，其與傳動軸同速轉動；所述第八齒輪通過摩擦離合器固定在所述輸出軸上，其與輸出軸同速轉動；所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合，第五齒輪與第六齒輪嚙合，第七齒輪與第八齒輪嚙合，第八齒輪與齒輪九齒合。進一步,所述第一齒輪與第二齒輪的齒數比為15:19,第三齒輪與第四齒輪的齒數比為6:11,第五齒輪與第六齒輪的齒數比為11:52,第七齒輪與第八齒輪的齒數比為11:42。進一步，所述變速箱內第一至第六齒輪的模數為I. 5_，第七至第九齒輪的模數為2. 5mmο進一步，所述變速箱內還包括撥叉，所述變速把手通過撥叉與變速箱殼體內傳動軸上的第四齒輪聯接。進一步，所述變速箱殼體采用鋁合金鑄造。進一步，所述循環流體為水或空氣。本發明的有益效果是本發明所述一種鉆機動力頭的變速箱變速箱殼體采用鋁合金鑄造，提高了鉆機動力頭在高轉速、高負載、高沖擊情況下的可靠性，減輕了動力頭的重量；箱內齒輪為模數為I. 5mm和2. 5mm的小齒輪，并且變速箱內采用鍵加結合子的傳動方式將輸入軸、傳動軸和輸出軸及9個齒輪限制在最大直徑不超過186mm的狹小空間中，并自帶有稀油潤滑系統，有效減輕了鉆機動力頭的重量、縮小了體積，提高了傳動效率；動力機通過離合器與變速箱配合調速，變速箱內部的巧妙設計使其實現了高、中、低三個檔位，從而滿足不同輸出轉速的需求；該動力頭結構緊湊，提高了鉆機的靈活性和可靠性。
圖I為本發明所述一種鉆機動力頭的結構示意圖；圖2為本發明所述一種鉆機動力頭的局部剖視圖；圖3為本發明所述一種鉆機動力頭的變速箱內部結構圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下I、動力機，2、離合器模塊，3、變速箱，4、變速把手，5、水套，6、水嘴，201、離心離合器，202、離合碟，203、鍵，300、變速箱殼體，301、輸入軸，302、傳動軸，303、輸出軸，301-1、第一齒輪，301-2、第三齒輪，301-3、第五齒輪，302-0、結合子，302-1、第二齒輪，302-2、第四齒輪，302-3、第六齒輪,302-4、第七齒輪,303-1、第八齒輪。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。如圖I、圖2、圖3所示，本發明所述一種鉆機動力頭，包括動力機I、離合器模塊2·和變速箱3，所述動力機I內設有動力機輸出軸101，離合器模塊2包括離心離合器201、離合碟202和鍵203，所述變速箱3包括變速箱殼體300，所述變速箱殼體300表面設有一個變速把手4，變速箱殼體300內設有輸入軸301、傳動軸302、輸出軸303和九個齒輪，所述動力機輸出軸101通過鍵203與所述離心離合器201聯接，所述離心離合器201設置在所述離合碟202內，所述離合器模塊2的離合碟202與變速箱3的輸入軸上端聯接，所述變速箱3的輸出軸303由變速箱殼體300下表面伸出變速箱殼體300外部，所述變速箱殼體300的下表面固定有一個水套5，且水套套在所述輸出軸303上，所述水套5的一側固定有一個水嘴6。其中，水嘴6用于在鉆進時向鉆具內提供循環流體，循環流體可以是水或空氣。圖3為本發明所述一種鉆機動力頭的變速箱內部結構圖，所述輸入軸301、傳動軸302和輸出軸303的空間位置處于三角形的三個頂點上，所述九個齒輪包括第一齒輪
301-1、第二齒輪302-1、第三齒輪301-2、第四齒輪302-2、第五齒輪301-3、第六齒輪302-3、第七齒輪302-4、第八齒輪303-1、齒輪九301-4,
所述第一齒輪301-1、第三齒輪301-2、第五齒輪301_3直接固定在輸入軸301上，且與輸入軸301同速轉動，所述齒輪九301-4通過間隙配合固定在輸入軸301上，其可在輸入軸301上自由轉動；所述第二齒輪302-1的下端、第四齒輪302-2上下兩端、第六齒輪302_3的上端各設有兩個結合子302-0，所述第二齒輪302-1和第六齒輪302-3通過滑動軸承固定在傳動軸302上，其可在傳動軸302上自由轉動；所述第四齒輪302-2通過平鍵固定在所述傳動軸302上第二齒輪302-1與第六齒輪302-3之間的部分，且與第三齒輪301-2嚙合，或第四齒輪302-2通過結合子302-0與第二齒輪302-1或第六齒輪302-3結合，且固定在傳動軸302上，所述第四齒輪302-2與傳動軸302同速轉動，所述第七齒輪302-4直接固定在傳動軸302上，其與傳動軸302同速轉動；所述第八齒輪303-1通過摩擦離合器固定在所述輸出軸303上，其與輸出軸303同速轉動；所述第一齒輪301-1與所述第二齒輪302-1嚙合，第五齒輪301_3與第六齒輪
302-3嚙合，第七齒輪302-4與第八齒輪303-1嚙合，第八齒輪303-1與齒輪九301-4齒合。其中,所述第一齒輪與第二齒輪的齒數比為15:19,第三齒輪與第四齒輪的齒數比為6:11,第五齒輪與第六齒輪的齒數比為11:52,第七齒輪與第八齒輪的齒數比為11:42。其中，所述變速箱內第一至第六齒輪的模數為I. 5_，第七至第九齒輪的模數為2. 5mmο其中，第八齒輪301-1與齒輪九301-4嚙合形成齒輪泵，用于向變速箱3內部輸送潤滑油；但這種嚙合結構在圖中不能顯現出來，這是因為輸入軸301、傳動軸302和輸出軸303空間位置處于三角形的三個頂點上，所以在圖3的平面圖中不能顯現出來。輸入軸301與傳動軸302通過第一齒輪301_1和第二齒輪302_1的嚙合、第三齒輪301-2和第四齒輪302-2的嚙合或第五齒輪301-3和第六齒輪303-3的嚙合傳動。傳動軸302與輸出軸303通過第七齒輪302_4與第八齒輪303_1的嚙合傳動。其中，所述變速箱3內還包括撥叉，所述變速把手4通過撥叉與變速箱殼體300內傳動軸302上的第四齒輪302-2聯接，使第四齒輪302-2沿傳動軸302滑動，具體有三個工作位置，實現變速箱換擋，具體變速箱的變速比分別為3、5和17。本發明所述的鉆機動力頭的動力機I提供動力來源，通過動力機I的輸出軸101與離合器201相聯接，當動力機輸出軸101達到一定轉速時，離合器201與離合碟202相結合，帶動變速箱3中的輸入軸301轉動。通過調節變速手把4，使變速箱3內的第四齒輪302-2位置發生變化，實現與第二齒輪302-1或第六齒輪302-3結合或單獨工作。通過改變所述第四齒輪302-2的位置，可以改變變速箱3的輸出轉速第四齒輪302-2上端的結合子與第二齒輪302-1下端的結合子結合，動力由輸入軸301傳給第一齒輪301-1，通過第一齒輪301-1與第二齒輪302-1的嚙合傳給第二齒輪302-1，進而通過第二齒輪302-1傳給第四齒輪302-2，再通過第四齒輪302-2傳給傳動軸302，此時第六齒輪302-3自由轉動，此時，變速箱輸出高轉速；第四齒輪302-2單獨工作，動力由輸入軸301傳給第三齒輪301_2，通過第三齒輪
301-2與第四齒輪302-2的嚙合傳給第四齒輪302-2，再通過第四齒輪302-2傳給傳動軸302，此時第二齒輪302-1和第六齒輪302-3自由轉動，此時，變速箱輸出中轉速。第四齒輪302-2下端的結合子與第六齒輪302-3上端的結合子結合，動力由輸入軸301傳給第五齒輪301-3,通過第五齒輪301-3與第六齒輪302-3的嚙合傳給第六齒輪
302-3，進而通過第六齒輪302-3傳給第四齒輪302-2，再通過第四齒輪302-2傳給傳動軸302，此時第二齒輪302-1自由轉動，此時，變速箱輸出低轉速。其中，三種工作狀態下，動力由傳動軸302傳到輸出軸303都是通過第七齒輪
302-4和第八齒輪303-1的嚙合完成的。其中，所述變速箱3的輸出轉速是通過實際參加傳動的齒輪的齒數比決定的。如，在輸出高轉速的情況下，變速箱的變速比通過第一齒輪301-1和第二齒輪302-1的齒數比決定，此時變速箱的變速比為3 ;在輸出中轉速的情況下，變速箱3的變速比通過第三齒輪301-2和第四齒輪302-2的齒數比決定，此時變速箱的變速比為5 ;在輸出低轉速的情況下，變速箱3的變速比通過第五齒輪301-3和第六齒輪302-3的齒數比決定，此時變速箱的變速比為17。本發明所述鉆機動力頭的變速箱3采用變速箱變速箱殼體采用鋁合金鑄造，提高了鉆機動力頭在高鉆速、高負載、高沖擊情況下的可靠性，減輕了動力頭的重量；箱內齒輪為模數為I. 5mm和2. 5mm的小齒輪，并且變速箱特殊設計的鍵加結合子的傳動方式將輸入軸301、傳動軸302和輸出軸303及9個齒輪限制在最大直徑不超過186mm的狹小空間內，并自帶有稀油潤滑系統，有效減輕了鉆機動力頭的重量、縮小了體積，提高了傳動效率，為實現鉆機最大限度輕便化提供了可行性。以下施例中的動力機I以汽油機為例進行說明。本發明所述的動力機I通過離合器模塊2與變速箱3配合調速。在裝卸鉆桿時，減小動力機I油門，使其處于怠速狀態，此時在離心離合器202與離合碟203處于分離狀態，由此離合碟203不能帶動變速箱3內的輸入軸301轉動，變速箱3的輸出軸303處于靜止狀態，在動力機I處于怠速狀態下，旋轉變速箱3上的變速手把4，使變速箱3內的齒輪嚙合情況發生改變，產生不同的變速比，實現高、中、低三個檔位，從而輸出不同轉速和扭矩，適用于金剛石鉆進、合金鉆進、螺旋鉆進、空氣鉆進等多種鉆進方法和工藝；當增大動力機I油門時，此時在離心離合器201與離合碟結合并帶動離合碟202轉動，離合碟202帶動變速箱3輸入軸301轉動，開始鉆進取樣。此設計使動力頭結構緊湊，提高了鉆機的靈活性和可靠性。 以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種鉆機動力頭，其特征在于，包括動力機、離合器模塊和變速箱，所述動力機內設有動力機輸出軸，離合器模塊包括離心離合器、離合碟和鍵，所述變速箱包括變速箱殼體，所述變速箱殼體表面設有一個變速把手，變速箱殼體內設有輸入軸、傳動軸、輸出軸和九個齒輪， 所述動力機輸出軸通過鍵與所述離心離合器聯接，所述離心離合器設置在所述離合碟內，所述離合器模塊的離合碟與變速箱的輸入軸上端聯接，所述變速箱的輸出軸由變速箱殼體下表面伸出變速箱殼體外部，所述變速箱殼體的下表面固定有一個水套，且水套套在所述輸出軸上，所述水套的一側固定有一個用于向鉆機內提供循環流體的水嘴。
2.根據權利要求I所述一種鉆機動力頭，其特征在于，所述輸入軸、傳動軸和輸出軸的空間位置處于三角形的三個頂點上，所述九個齒輪包括第一齒輪至第九齒輪， 所述第一齒輪、第三齒輪、第五齒輪直接固定在輸入軸上，且與輸入軸同速轉動，所述齒輪九通過間隙配合固定在輸入軸上，其可在輸入軸上自由轉動； 所述第二齒輪的下端、第四齒輪上下兩端、第六齒輪的上端各設有兩個結合子，所述第二齒輪和第六齒輪通過滑動軸承固定在傳動軸上，其可在傳動軸上自由轉動；所述第四齒輪通過平鍵固定所述傳動軸上第二齒輪與第六齒輪之間的部分，且與第三齒輪嚙合，或第四齒輪通過結合子與第二齒輪或第六齒輪結合，且固定在傳動軸上，所述第四齒輪與傳動軸同速轉動，所述第七齒輪直接固定在傳動軸上，其與傳動軸同速轉動； 所述第八齒輪通過摩擦離合器固定在所述輸出軸上，其與輸出軸同速轉動； 所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合，第五齒輪與第六齒輪嚙合，第七齒輪與第八齒輪嚙合，第八齒輪與齒輪九嚙合。
3.根據權利要求2所述一種鉆機動力頭，其特征在于，所述第一齒輪與第二齒輪的齒數比為15:19,第三齒輪與第四齒輪的齒數比為6:11,第五齒輪與第六齒輪的齒數比為11:52,第七齒輪與第八齒輪的齒數比為11:42。
4.根據權利要求2所述一種鉆機動力頭，其特征在于，所述變速箱內第一至第六齒輪的模數為I. 5mm,第七至第九齒輪的模數為2. 5_。
5.根據權利要求I所述一種鉆機動力頭，其特征在于，所述變速箱內還包括撥叉，所述變速把手通過撥叉與變速箱殼體內傳動軸上的第四齒輪聯接。
6.根據權利要求I所述一種鉆機動力頭，其特征在于，所述變速箱殼體采用鋁合金鑄造。
7.根據權利要求I所述一種鉆機動力頭，其特征在于，所述循環流體為水或空氣。
全文摘要
本發明涉及一種鉆機動力頭，包括動力機、離合器模塊和變速箱，所述動力機內設有動力機輸出軸，離合器模塊包括離心離合器、離合碟和鍵，變速箱包括變速箱殼體，變速箱殼體內設有輸入軸、傳動軸、輸出軸和九個齒輪，動力機輸出軸通過鍵與所述離合器聯接，離合器設置在所述離合碟內，離合器模塊的離合碟與變速箱的輸入軸上端聯接，變速箱的輸出軸由變速箱殼體下表面伸出變速箱殼體外部，變速箱殼體的下表面固定有一個水套，且水套套在所述輸出軸上，水套的一側固定有一個水嘴。本發明具有重量輕、體積小，傳動效率高；且具有高、中、低三個檔位，從而滿足了不同輸出轉速的需求；該動力頭結構緊湊，提高了鉆機的靈活性和可靠性。
文檔編號E21B3/02GK102926653SQ20121042534
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者宋殿蘭, 盧猛, 賈大忠, 譚春亮, 王景琲, 田樹偉 申請人:北京探礦工程研究所