旋轉沖擊式液壓錨桿鉆的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種液壓錨桿鉆機，具體涉及一種根據巷道巖層硬度通過離合機構在不停機狀態下進行純旋轉切削方式和沖擊旋轉切削方式任意轉換的旋轉沖擊式液壓錨桿鉆機。一種旋轉沖擊式液壓錨桿鉆機，包括液壓馬達、機箱、齒輪軸、從動齒輪、釬尾套、錐形摩擦離合機構、主動錐齒輪、從動錐齒輪和曲軸連桿沖擊機構。液壓馬達與齒輪軸聯接，經相嚙合的從動齒輪聯接釬尾套，齒輪軸與主動錐齒輪之間聯接有錐形摩擦離合機構，從動錐齒輪與主動錐齒輪的輪齒相嚙合，曲軸連桿沖擊機構與從動錐齒輪相聯接。本鉆機離合機構操作方便，在不停機狀態下根據巖層硬度變化情況快速轉換工作方式，沖擊機構沖程長，沖擊力大，提高了鉆孔的工作效率。
【專利說明】旋轉沖擊式液壓錨桿鉆機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及礦山巷道錨桿支護領域，特別是涉及一種根據巷道巖層硬度在不停機狀態下進行純旋轉切削方式和沖擊旋轉切削方式任意轉換的旋轉沖擊式液壓錨桿鉆機。
【背景技術】
[0002]錨桿支護是近年來發展較快的一種井巷支護方法，它通過錨入圍巖內的錨桿，改善圍巖本身的力學狀態，使支護體與圍巖本身形成一個統一的能夠承受載荷的結構體，阻止或延緩圍巖的變形發展，有效地保持圍巖的完整性和巷道的斷面形狀。錨桿鉆機是錨桿支護施工的關鍵設備，直接影響著錨桿支護的施工質量、工作效率和施工勞動強度。
[0003]錨桿鉆機按照動力源的不同可以分為電動式、氣動式和液壓式三種類型。
[0004]電動錨桿鉆機以電動機經減速機構驅動鉆具旋轉來進行破巖鉆孔。電動錨桿鉆機在巖石硬度適宜且變化不大的情況下，鉆進效果較好。電動錨桿鉆機的能量利用率較高，一般都在60%以上。但是，實際應用時，由于巖層性質變化較大，電動錨桿鉆機的抗過載能力較低，當鉆進過程中的阻力突然過大時，鉆機就會出現堵轉現象，電機容易被燒毀。同時，現行的電動錨桿鉆機都是采用濕式鉆孔，而且煤礦井下的工作條件非常惡劣，濕度較大，淋水大，一旦發生密封失效，很容易燒毀電機，發生事故。
[0005]氣動錨桿鉆機以壓縮空氣作為動力，驅動鉆具回轉進行錨桿孔鉆進作業。氣動錨桿鉆機在鉆進過程中，當鉆進阻力增大時，鉆具轉速降低，轉矩隨之增加，進而能取得較好的鉆進效果。但是，作為動力源的壓縮空氣的氣壓值對氣動錨桿鉆機的鉆進性能影響十分明顯，而且氣動錨桿鉆機工作所需的能量在轉換過程中的效率較低，導致此類錨桿鉆機的總效率遠低于電動式和液壓式。采用地面空壓機集中供氣的氣動錨桿鉆機的總效率僅僅有4?9%，若采用井下移動式空壓機進行供氣，由于管路的縮短，其總效率能上升到5?10%。另外，氣動錨桿鉆機工作時的噪聲較大，不利于工作人員的身心健康。
[0006]液壓錨桿鉆機以具有一定壓力的液體介質驅動液壓馬達帶動鉆具旋轉進行切削破巖。液壓錨桿鉆機的優點是工作壓力高、輸出扭矩大、抗過載能力強。在實際工作過程中，液壓錨桿鉆機的總效率低于電動式錨桿鉆機，但高于氣動式錨桿鉆機，一般其總效率約為18?32%。
[0007]另外，錨桿鉆機也可以按照破巖方式分為旋轉式，沖擊式和旋轉沖擊式三種。
[0008]旋轉式錨桿鉆機在巖石硬度小的場合中鉆進效率較高，但當巖石硬度較高，尤其是硬度達到HO時，鉆進效率大大降低，甚至無法破巖。在這種情況下一般需要采用沖擊式錨桿鉆機，沖擊作業使巖石局部應力集中，發生脆性破碎。但沖擊式錨桿鉆機在破碎較軟的巖石時效率較低。旋轉沖擊式錨桿鉆機結合前面兩種類型的優點，適應各種巖石情況。專利ZL200420053336.6提出了一種可在旋轉和沖擊間切換的沖擊式兩用錨桿鉆機。但是，由于其轉換機構的轉換需要轉動鉆機上的水套才能實現，轉換非常麻煩。申請號為200710135100.5的專利也提出了一種可在純旋轉切削和沖擊旋轉切削方式間切換的錨桿鉆機，其轉換機構的轉換是通過螺柱或拉銷前端與從動棘輪外壁面上的凹槽的配合來實現的。
[0009]由于礦山巷道巖層性質多變，軟巖層中經常存在著硬巖層。在打錨桿孔過程中，有時遇到軟巖有時遇到硬巖，尤其在打一個孔遇到軟硬交替的巖層時，需要不斷地轉換錨桿鉆機的純旋轉切削和沖擊旋轉切削兩種工作方式，而上述兩個專利提出的錨桿鉆機工作方式的轉換均需要在停機的狀態下完成，并分別采用齒形輪盤式沖擊機構和齒形棘輪式沖擊機構，這兩種沖擊機構沖程短，沖擊力小，極大的影響了鉆孔的速度，降低了工作效率。
【發明內容】
[0010]本實用新型的目的在于提供一種根據巷道巖層硬度通過離合機構在不停機狀態下進行純旋轉切削方式和沖擊旋轉切削方式任意轉換的旋轉沖擊式液壓錨桿鉆機。
[0011]本實用新型的技術方案是:
[0012]旋轉沖擊式液壓錨桿鉆機，包括液壓馬達、機箱、齒輪軸、從動齒輪、釬尾套、鉆桿、錐形摩擦離合機構、主動錐齒輪、從動錐齒輪和曲軸連桿沖擊機構。所述的液壓馬達固定在機箱上，液壓馬達的輸出軸與由軸承固定支承在機箱中的齒輪軸通過平鍵固定聯接，從動齒輪用軸承固定支承在機箱中并與齒輪軸的輪齒相嚙合，釬尾套放置在機箱的沖擊滑道中并通過花鍵與從動齒輪滑動聯接，釬尾套的末端安裝鉆桿。所述的錐形摩擦離合機構由凹形錐摩擦輪、凸形錐摩擦輪、撥叉控制桿和輸出軸組成，凹形錐摩擦輪通過平鍵固定聯接在齒輪軸上，凸形錐摩擦輪通過花鍵滑裝在輸出軸上，凸形錐摩擦輪具有凹槽，撥叉控制桿的一端卡在凹槽中，另一端用軸承固定支承在機箱上，輸出軸由軸承固定支承在機箱中并通過平鍵與主動錐齒輪固定聯接。所述的曲軸連桿沖擊機構由曲軸、連桿、銷軸、壓板和沖擊頭組成，所述的從動錐齒輪通過平鍵固定聯接在曲軸上并與主動錐齒輪的輪齒相嚙合，曲軸由軸承固定支承在機箱中，曲軸具有偏心的曲柄銷，連桿與曲軸的曲柄銷相鉸接，沖擊頭放置在機箱的沖擊滑道中，并將沖擊頭與連桿通過銷軸鉸接，用壓板將銷軸固定。
[0013]本實用新型的優點:
[0014]一、錐形摩擦離合機構轉換速度快，操作方便，在鉆機不停機的狀態下，根據巖層硬度變化情況，通過轉動撥叉控制桿實現凸形錐摩擦輪在輸出軸上的滑動，從而控制凸形錐摩擦輪和凹形錐摩擦輪的開合狀態。當錐形摩擦離合機構處于分離狀態時，曲軸連桿沖擊機構處于停止運動狀態，釬尾套只有旋轉，鉆機實現純旋轉切削工作方式。當錐形摩擦離合機構處于壓合狀態時，液壓馬達的動力由齒輪軸、錐形摩擦離合機構、主動錐齒輪和從動錐齒輪傳至曲軸連桿沖擊機構，曲軸連桿沖擊機構處于旋轉沖擊運動狀態，釬尾套一邊旋轉一邊產生沖擊，鉆機實現沖擊旋轉切削工作方式。
[0015]二、曲軸連桿沖擊機構處于旋轉沖擊運動狀態時，曲軸的旋轉運動經連桿轉化為沖擊頭的往復直線運動，沖擊頭的沖程長，沖擊力大，對硬巖進行沖擊旋轉切削時，巖石的破碎效率高，鉆孔速度快。
[0016]三、本鉆機適用的巖層硬度范圍廣。在軟巖中鉆孔時，采用純旋轉切削方式，在硬巖中鉆孔時，米用沖擊旋轉切削方式，在巖層軟硬交替變化或軟巖層中夾雜著硬巖層時，根據巖層硬度的變化情況，本鉆機可以在不停機的狀態下隨時轉換為純旋轉切削工作方式或沖擊旋轉切削工作方式，提高了鉆孔的工作效率。【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結構原理示意圖。
[0018]圖2為本實用新型在沖擊旋轉切削工作方式時的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本實用新型包括液壓馬達1、機箱2、齒輪軸3、從動齒輪25、釬尾套24、鉆桿(31)、錐形摩擦離合機構、主動錐齒輪14、從動錐齒輪16和曲軸連桿沖擊機構。所述的液壓馬達I固定在機箱2上，液壓馬達I的輸出軸36與由軸承5固定支承在機箱2中的齒輪軸3通過平鍵4固定聯接，從動齒輪25用軸承27和27’固定支承在機箱2中并與齒輪軸3的輪齒相嚙合，釬尾套24放置在機箱2的沖擊滑道32中并通過花鍵26與從動齒輪25滑動聯接，并由與機箱2螺紋聯接的端蓋30實現對釬尾套24的行程限制，釬尾套24的末端安裝鉆桿31。所述的錐形摩擦離合機構由凹形錐摩擦輪6、凸形錐摩擦輪8、撥叉控制桿11和輸出軸12組成，所述的凹形錐摩擦輪6通過平鍵7固定聯接在齒輪軸3上，凸形錐摩擦輪8通過花鍵9滑裝在輸出軸12上，凸形錐摩擦輪8上有凹槽34，撥叉控制桿11的一端卡在凹槽34中，另一端用軸承10固定支承在機箱2上，輸出軸12由軸承13固定支承在機箱2中并通過平鍵18與主動錐齒輪14固定聯接。所述的曲軸連桿沖擊機構由曲軸19、連桿20、銷軸21、壓板22和沖擊頭23組成，所述的從動錐齒輪16通過平鍵17固定聯接在曲軸19上并與主動錐齒輪14的輪齒相嚙合，曲軸19由軸承15和15’固定支承在機箱(2)中，曲軸19具有偏心的曲柄銷35，連桿20與曲軸19的曲柄銷35相鉸接，沖擊頭23放置在機箱2的沖擊滑道32中，并將沖擊頭23與連桿20通過銷軸21鉸接，用壓板22將銷軸21固定。
[0020]當轉動撥叉控制桿11，使其處于圖1所示的位置時，凹形錐摩擦輪6和凸形錐摩擦輪8處于分離狀態，錨桿鉆機為純旋轉切削工作方式。鉆孔時，液壓馬達I的輸出軸36帶動通過平鍵4固定聯接的齒輪軸3 —起旋轉，齒輪軸3通過齒輪傳動使從動齒輪25旋轉，從動齒輪25帶動由花鍵26滑動聯接的釬尾套24 —起旋轉，從而使安裝在釬尾套24上的鉆桿31進行旋轉切削破巖工作。
[0021]當轉動撥叉控制桿11，使其處于圖2所示的位置時，凹形錐摩擦輪6和凸形錐摩擦輪8處于壓合狀態,錨桿鉆機為沖擊旋轉切削工作方式。鉆孔時，液壓馬達I的輸出軸36帶動通過平鍵4固定聯接的齒輪軸3 —起旋轉，齒輪軸3通過齒輪傳動使從動齒輪25、釬尾套24和鉆桿31—起旋轉進行旋轉切削破巖工作的同時，在摩擦力的作用下，壓緊的凸形錐摩擦輪8和固定聯接在齒輪軸3上的凹形錐摩擦輪6 —起旋轉，凸形錐摩擦輪8帶動由花鍵9滑動聯接的輸出軸12旋轉，輸出軸12帶動由平鍵18固定聯接的主動錐齒輪14旋轉，經過錐齒輪傳動，從動錐齒輪16帶動由平鍵17固定聯接的曲軸19 一起旋轉，經過與曲軸19的曲柄銷35相鉸接的連桿20以及與連桿20相鉸接的沖擊頭23的運動，將曲軸19的旋轉運動轉化為沖擊頭23在機箱2的沖擊滑道32中的往復直線運動，從而使沖擊頭23不斷撞擊釬尾套24的端部，由于釬尾套24與從動齒輪25之間通過花鍵26滑動聯接，釬尾套24便在旋轉的同時，不斷通過安裝在釬尾套24上的鉆桿31對煤巖產生沖擊，從而使鉆桿31進行沖擊旋轉切削破巖工作。[0022]所述的釬尾套24具有中心水孔33，由兩個密封圈29在釬尾套24與機箱2之間構成密閉腔37，沖洗水經接頭28和密閉腔37進入中心水孔33，再經鉆桿31的中心水孔到達孔底，將經純旋轉切削工作方式或沖擊旋轉切削工作方式截割破碎下來的煤屑排出孔外。
【權利要求】
1.旋轉沖擊式液壓錨桿鉆機，包括液壓馬達(I)、機箱(2)、齒輪軸(3)、從動齒輪(25)、釬尾套(24)、鉆桿(31)、錐形摩擦離合機構、主動錐齒輪(14)、從動錐齒輪(16)和曲軸連桿沖擊機構，其特征在于:所述的液壓馬達(I)固定在機箱(2)上，液壓馬達(I)的輸出軸(36)與由軸承(5 )固定支承在機箱(2 )中的齒輪軸(3 )通過平鍵(4)固定聯接，從動齒輪(25 )用軸承(27)和(27’)固定支承在機箱(2)中并與齒輪軸(3)的輪齒相嚙合，釬尾套(24)放置在機箱(2)的沖擊滑道(32)中并通過花鍵(26)與從動齒輪(25)滑動聯接，釬尾套(24)的末端安裝鉆桿(31)，所述的齒輪軸(3)與主動錐齒輪(14)之間聯接有錐形摩擦離合機構，從動錐齒輪(16)與主動錐齒輪(14)的輪齒相嚙合，曲軸連桿沖擊機構與從動錐齒輪(16)相聯接。
2.根據權利要求1所述的旋轉沖擊式液壓錨桿鉆機，其特征在于:所述的錐形摩擦離合機構由凹形錐摩擦輪(6)、凸形錐摩擦輪(8)、撥叉控制桿(11)和輸出軸(12)組成，所述的凹形錐摩擦輪(6 )通過平鍵(7 )固定聯接在齒輪軸(3 )上，凸形錐摩擦輪(8 )通過花鍵(9 )滑裝在輸出軸(12)上，凸形錐摩擦輪(8)具有凹槽(34)，撥叉控制桿(11)的一端卡在凹槽(34 )中，另一端用軸承(10 )固定支承在機箱(2 )上，輸出軸(12 )由軸承(13 )固定支承在機箱(2)中并通過平鍵(18)與主動錐齒輪(14)固定聯接。
3.根據權利要求1或2所述的旋轉沖擊式液壓錨桿鉆機，其特征在于:所述的曲軸連桿沖擊機構由曲軸(19)、連桿(20)、銷軸(21)、壓板(22)和沖擊頭(23)組成，所述的從動錐齒輪(16)通過平鍵(17)固定聯接在曲軸(19)上并與主動錐齒輪(14)的輪齒相嚙合，曲軸(19)由軸承(15)和(15’)固定支承在機箱(2)中，曲軸(19)具有偏心的曲柄銷(35)，連桿(20)與曲軸(19)的曲柄銷(35)相鉸接，沖擊頭(23)放置在機箱(2)的沖擊滑道(32)中，并將沖擊頭(23 )與連桿(20 )通過銷軸(21)鉸接，用壓板(22 )將銷軸(21)固定。
【文檔編號】E21B6/04GK203669736SQ201420033349
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】韓曉明, 千志科, 張龍列, 韓興鈺 申請人:河南理工大學