一种液压凿岩机的制作方法

1.本发明主要涉及凿岩机技术领域，尤其涉及一种液压凿岩机。


背景技术：

2.液压凿岩机是用高压油作为动力推动活塞冲击钎子，附有独立回转机构的一种凿岩机械。液压凿岩机控制活塞往复运动，带动钎子反复冲击岩石以实现其开凿功能。由于油压比气压的力高，可达10兆帕以上，工作效率更高。虽然液压凿岩机与风动凿岩机近似，但其活塞直径更小、长度更大、波形更好，从而具有钻速快、冲击功高、扭矩大、频率高等特点。
3.如图1所示，现有的液压凿岩机采用三段式结构，三段依次相连的结构体通过贯穿中间段结构体的长螺杆进行连接。由于液压凿岩机有钻速快、冲击功高、扭矩大、频率高等特点，意味着冲击活塞与钢钎之间、钢钎与外部岩石之间的撞击速度快、力度大，从而意味着凿岩机在工作状态下的振动频率高、幅度大。现有的液压凿岩机完全依靠长螺杆的拉力将三段结构结合成一体，但长螺杆的力臂较长，受力不佳，易发生弯曲，从而导致液压凿岩机的三段结构连接不牢，整机稳定性较差。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是克服上述现有技术中的不足，以解决现有液压凿岩机通过长螺栓固定结构不稳的问题。
5.为实现上述目的，本发明公开的一种液压凿岩机，包括：依次连接的第一功能部、第二功能部、第三功能部和第四功能部；
6.所述第一功能部后端形成一组第一通孔，所述第二功能部前端形成有一组适配第一通孔的第一螺孔，螺栓穿过第一通孔后插入第一螺孔，以连接所述第一功能部和所述第二功能部；
7.所述第二功能部后端形成一组第二螺孔，所述第三功能部前端形成有一组适配第二螺孔的第二通孔，螺栓穿过第二通孔后插入第二螺孔，以连接所述第二功能部和所述第三功能部；
8.所述第三功能部后端形成一组第三螺孔，所述第四功能部前端形成一组适配第三螺孔的第三通孔，螺栓穿过第三通孔后插入第三螺孔，以连接所述第三功能部和第所述四功能部。
9.作为上述技术方案的进一步改进：
10.所述第一功能部包括冲洗总成，所述第二功能部包括回转总成和缓冲总成，所述第三功能部和所述第四功能部共同组成冲击总成；
11.所述冲洗总成与所述回转总成共同形成有用于容纳钢钎的第一腔室；所述缓冲总成和所述冲击总成共同形成有用于容纳冲击活塞的第二腔室；所述第二腔室前端与所述第一腔室后端连通。
12.所述钢钎前段形成有前端开口的中心孔，所述冲洗总成能够向所述中心孔内注入
气体或/和液体；所述钢钎后段插入所述回转总成，所述回转总成能够驱动所述钢钎沿中心轴线旋转。
13.所述冲击活塞头部能够穿出第二腔室进入第一腔室并撞击所述钢钎尾端；所述冲击总成向第二腔室内部通入液压油，所述冲击活塞能够在液压油的推挤下沿第二腔室中心轴线往复运动。
14.所述缓冲总成包括止推环和缓冲活塞；
15.所述止推环套设在所述钢钎后端用以限制所述钢钎向后的轴向位移；
16.所述第二腔室沿径向扩展形成环形通道，所述缓冲活塞安装在第二腔室前端并封闭所述环形通道，所述环形通道内注有能够推动所述缓冲活塞向前移动以抵接所述止推环的液压油；
17.所述钢钎回弹时撞击所述止推环，继而所述止推环向后冲撞所述缓冲活塞，所述缓冲活塞遭受冲撞时发生后移并将液压油挤出所述环形通道。
18.所述缓冲总成形成有连通第二腔室的进油通道，进油通道用于向第二腔室注入所述液压油；
19.所述缓冲总成形成有连通第二腔室的出油通道，出油通道用于在所述缓冲活塞遭受冲撞时排出第二腔室内的液压油。
20.所述缓冲活塞形成有适配所述冲击活塞头部的锥形通孔，所述冲击活塞头部能够穿出所述锥形通孔并撞击所述钢钎尾端。
21.所述进油通道中段设置有阻尼孔，液体经所述阻尼孔后压力减小。
22.所述第三功能部上分别设有两个高压蓄能器和一个低压蓄能器；两个高压蓄能器位于所述第三功能部的相邻侧，低压蓄能器位于其中一个高压蓄能器的对侧，两个高压蓄能器间通过回油管路连通；
23.所述回油管路包括高压段和低压段，高压段与高压蓄能器相连通，低压段与低压蓄能器相连通。
24.所述高压蓄能器和所述低压蓄能器均为隔膜式蓄能器。
25.所述第三功能部的后端分别设有高压油口和低压油口；高压段的入口端与高压油口连接，低压段的出口端与低压油口连接。
26.所述冲击总成形成有安装腔，所述安装腔内可拆卸地固定有冲击缸套，所述冲击活塞位于所述冲击缸套内。
27.所述冲击缸套上形成有若干油路通道，液压油能够经所述油路通道进入第二腔室，并推动所述冲击活塞沿所述冲击缸套的轴向运动。
28.所述第四功能部包括换向机构；所述换向机构包括换向阀套、换向阀芯、冲击缸套和冲击活塞；
29.所述换向阀套的内腔中安装有所述换向阀芯，所述冲击缸套的内腔中安装有所述冲击活塞，且所述换向阀套的内腔和所述冲击缸套的内腔通过油管连通；
30.液压油推动所述换向阀芯和所述冲击活塞往复运动，且当所述换向阀芯左移预设距离，液压油推动所述冲击活塞前进；当所述冲击活塞前进预设距离，液压油推动所述换向阀芯右移；当所述换向阀芯右移预设距离，液压油推动所述冲击活塞后退；当所述冲击活塞后退预设距离，液压油推动所述换向阀芯左移，如此循环往复。
31.所述换向阀套与所述换向阀芯共同围成交替腔和信号腔，当所述换向阀芯左移预设距离，高压油注入所述交替腔内，当所述换向阀芯右移预设距离，低压油注入所述交替腔内；
32.所述换向阀芯形成有与所述信号腔适配的第一信号凸台，当高压油进入所述信号腔，高压油通过所述第一信号凸台推动所述换向阀芯左移；反之，所述换向阀芯右移；
33.所述冲击缸套与所述冲击活塞共同围成前腔和后腔，当所述冲击活塞前进预设距离，低压油注入所述前腔内，当所述冲击活塞后退预设距离，高压油注入所述前腔内；
34.所述冲击活塞形成有与所述后腔适配的第二信号凸台，当高压油进入所述后腔，高压油通过所述第二信号凸台推动所述冲击活塞前进，反之，所述冲击活塞后退；
35.所述前腔与所述信号腔连通，所述后腔与所述交替腔连通。
36.所述换向阀套内腔形成两道内凸环，所述换向阀芯外壁形成两道外凸环，以将所述换向阀套内腔分隔成交替腔、高压腔和低压腔；
37.所述低压腔内通入低压油，且位于所述交替腔的左侧；所述高压腔内通入高压油，且位于所述交替腔的右侧；
38.通过所述换向阀芯的往复运动，所述交替腔交替连通所述高压腔或所述低压腔。
39.所述冲击缸套的内壁形成有高压槽和低压槽，所述高压槽内通入高压油，且位于所述前腔的前侧；所述低压槽内通入低压油，且位于所述前腔的后侧；
40.所述冲击活塞外表面形成有环形槽，通过所述冲击活塞的移动，所述环形槽能够连通所述前腔和所述低压槽。
41.与现有技术相比，本发明的优点在于：
42.按照功能和结构的对应关系，将液压凿岩机拆分成四个相对独立的功能部，并依次利用短螺杆将其连接以形成整体，有效地替换了现有技术中使用长螺杆进行结构连接的方法。现有技术中，液压凿岩机的工作过程中因振动频率高和幅度大等原因造成长螺杆受力不佳、发生弯曲，最终导致液压凿岩机的三段结构连接不牢，整机稳定性较差的问题。相对于现有技术，本发明优化了结构受力，极大地增强了整体稳定性，从而能够大幅提升设备的可靠度。
附图说明
43.图1为现有技术示意图；
44.图2为本发明液压凿岩机的正视示意图；
45.图3为本发明液压凿岩机的立体示意图；
46.图4为本发明液压凿岩机的左视示意图；
47.图5为图4的d
‑
d剖面示意图；
48.图6为本发明液压凿岩机的局部剖面示意图；
49.图7为图6的h
‑
h剖面放大示意图。
50.图中各标号表示：1、第一功能部；2、第二功能部；3、第三功能部；4、第四功能部；71、止推环；72、缓冲活塞；73、环形通道；81、冲击活塞；82、冲击缸套；83、前腔；84、后腔；9、钢钎；91、中心孔；101、换向阀套；102、换向阀芯；103、交替腔；104、信号腔；105、高压腔；106、低压腔；111、第一信号凸台；112、第二信号凸台；113、内凸环；114、外凸环；115、高压
槽；116、低压槽；117、环形槽。
具体实施方式
51.以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
52.本发明公开了一种液压凿岩机。
53.实施例1
54.如图2至图5所示，本发明液压凿岩机的第一实施例中，包括：依次连接的第一功能部1、第二功能部2、第三功能部3和第四功能部4；
55.第一功能部1后端形成一组第一通孔，第二功能部2前端形成有一组适配第一通孔的第一螺孔，螺栓穿过第一通孔后插入第一螺孔，以连接第一功能部1和第二功能部2；
56.第二功能部2后端形成一组第二螺孔，第三功能部3前端形成有一组适配第二螺孔的第二通孔，螺栓穿过第二通孔后插入第二螺孔，以连接第二功能部2和第三功能部3；
57.第三功能部3后端形成一组第三螺孔，第四功能部4前端形成一组适配第三螺孔的第三通孔，螺栓穿过第三通孔后插入第三螺孔，以连接第三功能部3和第四功能部4。
58.按照功能和结构的对应关系，将液压凿岩机拆分成四个相对独立的功能部，并依次利用短螺杆将其连接以形成整体，有效地替换了现有技术中使用长螺杆进行结构连接的方法。现有技术中，液压凿岩机的工作过程中因振动频率高和幅度大等原因造成长螺杆受力不佳、发生弯曲，最终导致液压凿岩机的三段结构连接不牢，整机稳定性较差的问题。相对于现有技术，本发明优化了结构受力，极大地增强了整体稳定性，从而能够大幅提升设备的可靠度。
59.本实施例中，第一功能部1包括冲洗总成，第二功能部包括回转总成和缓冲总成，第三功能部3和第四功能部4共同组成冲击总成；
60.冲洗总成与回转总成共同形成有用于容纳钢钎9的第一腔室；缓冲总成和冲击总成共同形成有用于容纳冲击活塞81的第二腔室；第二腔室前端与第一腔室后端连通。
61.通过区分凿岩机的功能和结构，将其划分成冲洗总成、回转总成、缓冲总成和冲击总成，各总成之间可通过所属功能部进行拆卸。同时，冲洗总成和回转总成中部均形成有一通道，当与拼装时，两通道连成一体形成第一腔室，钢钎9可拆卸地安装在第一腔室内；缓冲总成和冲击总成中部也均形成有一通道，当和拼装时，两通道连成一体形成第二腔室，冲击活塞81位于第二腔室内。当局部发生故障，可将对应的总成、钢钎9或冲击活塞81单独拆解进行维修或更换，既降低了维修难度，又降低了维修成本。
62.本实施例中，钢钎9前段形成有前端开口的中心孔91，冲洗总成能够向中心孔91内注入气体或/和液体；钢钎9后段插入回转总成，回转总成能够驱动钢钎9沿中心轴线旋转。
63.钢钎9头部冲击岩石，岩石碎渣将积聚在冲击形成的孔洞内，影响成孔。在钢钎9前段设置中心孔91，并往其中注入气体或/和液体，气体或/和液体从钢钎9头部流出，将碎渣从孔洞中排出。同时，钢钎9每次冲击都将凿出一道凹槽，回转总成驱动钢钎9旋转，利用剪力将岩石进行破碎，从而形成圆形孔洞。
64.本实施例中，冲击活塞81头部能够穿出第二腔室进入第一腔室并撞击钢钎9尾端；冲击总成向第二腔室内部通入液压油，冲击活塞81能够在液压油的推挤下沿第二腔室中心轴线往复运动。
65.利用本发明液压凿岩机开凿岩石时，通过向第二腔室注入液压油来推动冲击活塞81做高频往复运动，不断地冲击钢钎9尾端，在冲击力的作用下钢钎9头部将岩石压碎并凿入一定深度，形成一道凹痕；冲击活塞81退回后，回转总成驱动钢钎9沿中心轴线旋转一定角度；冲击活塞81再次向前运动并冲击钢钎9尾端，又在岩石上形成一道新的凹槽。两道凹痕之间的扇形岩块被回转总成驱动钢钎9旋转产生的扭力剪碎。同时，冲洗总成向钢钎9的中心孔91持续输入压缩空气或/和压力水，压缩空气或/和压力水冲入岩孔并把岩渣排出，即形成一定深度的圆形钻孔。
66.实施例2
67.本发明液压凿岩机的第二实施例，该液压凿岩机与实施例1基本相同，区别在于：
68.本实施例中，缓冲总成包括止推环71和缓冲活塞72；
69.止推环71套设在钢钎9后端用以限制钢钎9向后的轴向位移；
70.第二腔室沿径向扩展形成环形通道73，缓冲活塞72安装在第二腔室前端并封闭环形通道73，环形通道73内注有能够推动缓冲活塞72向前移动以抵接止推环71的液压油；
71.钢钎9回弹时撞击止推环71，继而止推环71向后冲撞缓冲活塞72，缓冲活塞72遭受冲撞时发生后移并将液压油挤出环形通道73。
72.钎头撞击外部岩石发生回弹时，向后发生轴向移动的钢钎9撞击止推环71，止推环71继而推动缓冲活塞72后移，液压油在缓冲活塞72的挤压下逐渐排出；缓冲活塞72的设置既能限制钢钎9的回弹位移，又能缓解冲击，利用液压流体吸收冲击能量，实现缓冲作用，从而保护钎尾免收损坏。
73.本实施例中，缓冲总成形成有连通第二腔室的进油通道，进油通道用于向第二腔室注入液压油；
74.缓冲总成形成有连通第二腔室的出油通道，出油通道用于在缓冲活塞72遭受冲撞时排出第二腔室内的液压油。
75.为了便于液压油的进出，缓冲总成中分别形成有连通第二腔室的进油通道和出油通道。
76.本实施例中，缓冲活塞72形成有适配冲击活塞81头部的锥形通孔，冲击活塞81头部能够穿出锥形通孔并撞击钢钎9尾端。
77.为了减少中间传递造成的动能损失，缓冲活塞72尾部形成有锥形通孔，冲击活塞81前冲时，头部能够直接穿过该锥形通孔撞击钢钎9尾端，实现能量的直接传递。
78.本实施例中，进油通道中段设置有阻尼孔，液体经阻尼孔后压力减小。
79.为了更好地将腔内的液压油的压强调节至合适范围，在进油通道中段设置有阻尼孔，通过阻尼孔降低液压油的压强。
80.实施例3
81.本发明液压凿岩机的第三实施例，该液压凿岩机与实施例1基本相同，区别在于：
82.本实施例中，第三功能部3上分别设有两个高压蓄能器和一个低压蓄能器；两个高压蓄能器位于第三功能部3的相邻侧，低压蓄能器位于其中一个高压蓄能器的对侧，两个高压蓄能器间通过回油管路连通；
83.回油管路包括高压段和低压段，高压段与高压蓄能器相连通，低压段与低压蓄能器相连通。
84.通过设置与回油管路高压段相连通的高压蓄能器，高压蓄能器能够在冲击活塞81回程过程中临时容纳冲击活塞81后移所挤压的液压油，从而实现蓄能功能；在冲击活塞81冲程过程中，高压蓄能器中容纳的液压油被释放用于推动冲击活塞81，从而实现了能量的再次利用。不仅如此，通过设置与回油管路低压段相连通的低压蓄能器，低压蓄能器能够在液压较大时临时容纳液压油，并在液压较小时将其释放，从而实现滤除高低峰波、稳定液压的功能，进而解决了油管跳动幅度大的问题。
85.本实施例中，高压蓄能器和低压蓄能器均为隔膜式蓄能器。
86.相较于其他形式的蓄能器，隔膜式蓄能器具有性能稳定、使用方便等特点，隔膜式蓄能器通常包含补偿线路，能够有效控制偏差范围以提升稳定性。且隔膜式蓄能器多采用内置式压力产元件，并设置电子式开关，只需要通过按键就可进行参数设置，使用方便。
87.本实施例中，第三功能部3的后端分别设有高压油口和低压油口；高压段的入口端与高压油口连接，低压段的出口端与低压油口连接。
88.高压油口用于将高压状态的液压油从外部输入至回油管路，低压油口用于将低压状态下的液压油从回油管路中排至外部，二者是液压凿岩机油路中的一部分。
89.实施例4
90.本发明液压凿岩机的第四实施例，该液压凿岩机与实施例1基本相同，区别在于：
91.本实施例中，冲击总成形成有安装腔，安装腔内可拆卸地固定有冲击缸套82，冲击活塞81位于冲击缸套82内。
92.通过在冲击总成的安装腔内安装冲击缸套82，并将冲击活塞81设置于冲击缸套82内，有效地将冲击活塞81与安装腔分隔开。工作状态下，冲击活塞81高速往复运动，由于设置有冲击缸套82，冲击活塞81只与冲击缸套82内壁发生冲击、摩擦，从而能够保护冲击总成的其余结构免受损伤。又因为冲击缸套82为可拆卸安装结构，在使用一段时间后，冲击缸套82发生磨损，便可进行单独替换，避免了更换冲击总成，从而有效降低使用成本。
93.本实施例中，冲击缸套82上形成有若干油路通道，液压油能够经油路通道进入第二腔室，并推动冲击活塞81沿冲击缸套82的轴向运动。
94.由于液压凿岩机的冲击活塞81由液压油推挤驱动，从而能够冲击外部岩石，实现开凿功能，为了保证液压油能够顺利进出冲击缸套82内腔以推动冲击活塞81进行工作，在冲击缸套82上设置有若干油路通道，液压油经油路通道流入或流出冲击缸套82并到达预设位置，从而对冲击活塞81产生推力。
95.实施例5
96.如图6和图7所示，本发明液压凿岩机的第五实施例，该液压凿岩机与实施例1基本相同，区别在于：
97.本实施例中，第四功能部4包括换向机构；换向机构包括换向阀套101、换向阀芯102、冲击缸套82和冲击活塞81；
98.换向阀套101的内腔中安装有换向阀芯102，冲击缸套82的内腔中安装有冲击活塞81，且换向阀套101的内腔和冲击缸套82的内腔通过油管连通；
99.液压油推动换向阀芯102和冲击活塞81往复运动，且当换向阀芯102左移预设距离，液压油推动冲击活塞81前进；当冲击活塞81前进预设距离，液压油推动换向阀芯102右移；当换向阀芯102右移预设距离，液压油推动冲击活塞81后退；当冲击活塞81后退预设距
离，液压油推动换向阀芯102左移，如此循环往复。
100.通过设置通过油管连通的换向阀套101和冲击缸套82，形成循环空间。换向阀芯102能够在换向阀套101内沿中心轴线往复运动，冲击活塞81在冲击缸套82内也能够沿中心轴线往复运动，换向阀芯102往一端运动时，能够改变冲击缸套82内的液压状态，从而转变冲击活塞81的运动方向；而当冲击活塞81的运动方向发生改变时，又反向改变换向阀套101内的液压状态，从而转变换向阀芯102的运动方向，以此往复，二者相互影响，以自身的运动触发对方转向，从而实现联动。相对于现有的液压凿岩机用转向阀，本发明无需额外为转向阀提供动力，且转向阀的方向控制与冲击活塞81的运动状态密切关联，能够有效保证同步性。
101.本实施例中，换向阀套101与换向阀芯102共同围成交替腔103和信号腔104，当换向阀芯102左移预设距离，高压油注入交替腔103内，当换向阀芯102右移预设距离，低压油注入交替腔103内；
102.换向阀芯102形成有与信号腔104适配的第一信号凸台111，当高压油进入信号腔104，高压油通过第一信号凸台111推动换向阀芯102左移；反之，换向阀芯102右移；
103.冲击缸套82与冲击活塞81共同围成前腔83和后腔84，当冲击活塞81前进预设距离，低压油注入前腔83内，当冲击活塞81后退预设距离，高压油注入前腔83内；
104.冲击活塞81形成有与后腔84适配的第二信号凸台112，当高压油进入后腔84，高压油通过第二信号凸台112推动冲击活塞81前进，反之，冲击活塞81后退；
105.前腔83与信号腔104连通，后腔84与交替腔103连通。
106.冲击活塞81的运动方向由液压油的液压差决定，当换向阀芯102左右移动时，触发液压油进出交替腔103的开关，控制高压状态或低压状态的液压油交替进入交替腔103，而交替腔103的液压大小能够决定冲击活塞81的运动方向，换向阀芯102充当了冲击活塞81运动方向的调节开关。换向阀芯102的运动方向由液压油的液压差决定，当冲击活塞81前后移动时，触发液压油进出信号腔104的开关，控制高压状态或低压状态的液压油交替进入信号腔104，而信号腔104的液压大小能够决定换向阀芯102的运动方向，冲击活塞81又反向充当了换向阀芯102运动方向的调节开关。冲击活塞81的运动决定了前腔83内注入的液压油的油压，信号腔104内液压油的油压能够决定换向阀芯102的运动方向，而前腔83与信号腔104相连通，也就是冲击活塞81的运动能够调整换向阀芯102的运动方向，实现了用冲击活塞81为换向阀芯102换向的功能；同理，换向阀芯102的运动决定了交替腔103内注入的液压油的油压，后腔84内液压油的油压能够决定冲击活塞81的运动方向，而后腔84与交替腔103相连通，也就是换向阀芯102的运动能够反向调整冲击活塞81的运动方向，实现了用换向阀芯102为冲击活塞81换向的功能。
107.本实施例中，换向阀套101内腔形成两道内凸环113，换向阀芯102外壁形成两道外凸环114，以将换向阀套101内腔分隔成交替腔103、高压腔105和低压腔106；
108.低压腔106内通入低压油，且位于交替腔103的左侧；高压腔105内通入高压油，且位于交替腔103的右侧；
109.通过换向阀芯102的往复运动，交替腔103交替连通高压腔105或低压腔106。
110.为了能够使交替腔103内交替注入高压油或低压油，通过内凸环113和外凸环114的配合，交替地封闭高压腔105同时连通低压腔106或连通高压腔105同时封闭低压腔106。
通过设置低压腔106和高压腔105分别引入高压油和低压油，在换向阀芯102运动的过程中，低压腔106和高压腔105交替连通交替腔103，从而改变交替腔103内液压油的液压。
111.本实施例中，冲击缸套82的内壁形成有高压槽115和低压槽116，高压槽115内通入高压油，且位于前腔83的前侧；低压槽116内通入低压油，且位于前腔83的后侧；
112.冲击活塞81外表面形成有环形槽117，通过冲击活塞81的移动，环形槽117能够连通前腔83和低压槽116。
113.通过设置高压槽115和低压槽116分别引入高压油和低压油，在冲击活塞81运动的过程中，高压槽115和低压槽116交替连通前腔83，从而改变前腔83内液压油的液压。环形槽117作为连通前腔83和低压槽116的通道，当冲击活塞81退至后方时，环形槽117与前腔83断开连接，低压油无法进入前腔83，此时的前腔83内填充有高压油；当冲击活塞81进至前方时，环形槽117与前腔83连通，且高压槽115与前腔83的连接被断开，此时的前腔83内填充有低压油。
114.虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。