一种轻型坑道钻机用动力头的制作方法

1.本发明涉及钻探技术领域，尤其是涉及一种轻型坑道钻机用动力头。


背景技术：

2.目前，现有技术中的坑道钻机用动力头主要包含两个功能部件，分别为驱动主轴旋转的减速部件和通过驱动卡瓦移动以夹紧或者松开钻杆的卡盘部件，减速部件和卡盘部件之间通常设置有配套的第一轴承座和第一轴承，用于保证主轴旋转的平稳性，减小主轴旋转时产生的振动。
3.但是，上述坑道钻机用动力头大都体型庞大，仅适用于在深孔（600米以上）施工，而无法在浅孔（200米以内）施工，且由于体型庞大，造成动力头设备笨重，增加了用户的使用成本（包括运输、用电消耗等）。
4.因此，有必要对现有技术中的坑道钻机用动力头进行改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构紧凑、体型轻巧、降低使用成本且适用于浅孔施工的轻型坑道钻机用动力头。
6.为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种轻型坑道钻机用动力头，包括壳体，所述壳体上设置有绕自身轴心线旋转的主轴、驱动所述主轴旋转的驱动装置、套设于所述主轴外且与其连接的卡瓦座、套设于所述卡瓦座外的轴承外壳、驱动所述卡瓦座沿所述主轴轴向移动的平移装置、设置于所述卡瓦座和所述主轴之间的至少三个卡瓦，所述卡瓦座的内表面呈背对所述驱动装置的扩口状或者朝向所述驱动装置的收口状，所述卡瓦分布于以所述主轴横截面中心为圆心的圆周上，所述壳体上还设置有第一轴承，所述第一轴承套设于所述主轴外。
7.通过采用上述技术方案，将支撑主轴稳定旋转的第一轴承设置于壳体上，使得整个动力头装置取消了轴承座，进而减小了设备的整体长度，即减小了设备的体型，使得设备结构更为紧凑和轻便，方便运输，降低了使用成本，并适用于坑道内浅孔的施工。施工过程中，驱动装置启动，带动主轴旋转，主轴驱动连接卡瓦和卡瓦座，带动卡瓦和卡瓦座绕主轴的轴心线旋转，从而实现转动功能；通过平移装置驱动卡瓦座沿主轴的轴向移动，利用卡瓦座扩口状或收口状的内壁带动卡瓦沿主轴的径向靠近主轴移动，从而夹紧钻杆。
8.优选的，所述第一轴承设置有至少两个，沿所述主轴的轴向分布。
9.通过采用上述技术方案，增加了第一轴承的数量，进一步保证了主轴旋转的稳定性，减小了主轴旋转时的振动。
10.优选的，两个所述第一轴承为成对设置的圆锥滚子轴承。
11.通过采用上述技术方案，圆锥滚子轴承在承受主轴旋转时产生的径向负荷时，产生一个轴向分力，通过两个成对的圆锥滚子轴承使得两个轴向分力相互抵消，从而保证主轴旋转的平稳性，进一步减小主轴旋转过程中产生的振动。
12.优选的，所述壳体与所述卡瓦座紧邻设置。
13.通过采用上述技术方案，进一步缩小了设备的体型，从而有利于减小设备的重量，使得设备结构更加紧凑，适用于浅孔施工，并降低用户的使用成本。
14.优选的，所述轴承外壳和所述卡瓦座之间设置有第二轴承，所述第二轴承套设于所述卡瓦座外且与所述卡瓦座转动连接。
15.通过采用上述技术方案，利用第二轴承减小卡瓦座旋转时的振动，保证其转动时的平稳性。
16.优选的，所述轴承外壳和所述卡瓦座之间设置有密封套设于所述卡瓦座外的密封圈；所述密封圈设置有两个，分设于所述卡瓦座的两端。
17.通过采用上述技术方案，防止轴承外壳与卡瓦座之间的润滑油泄露，通过润滑油对轴承进行润滑，减少其受到的磨损，延长使用寿命。
18.优选的，所述密封圈为毛毡圈。
19.通过采用上述技术方案，利用毛毡圈防止卡瓦座在旋转过程中由于相对摩擦产生凹痕，如此，保证了润滑油的密封效果，并且延缓了卡瓦座的升温速度，使得设备长期运行后，卡瓦座维持在稳定且合适的40℃温度附近，从而减少了卡瓦座的热变形，保证密封效果的同时大幅度延长其使用寿命。
20.优选的，所述壳体上设置有密封套设于所述主轴外的耐磨环。
21.通过采用上述技术方案，在壳体和耐磨环之间设置耐磨环，防止主轴发生磨损；当耐磨环发生损坏后，仅需对其仅需更换，而无需更换主轴等体型较大的零件，因此大幅度降低了更换成本，且更换方便，减轻了工人的工作量，从而有利于提高工作效率。
22.优选的，所述耐磨环设置有两个，分设于所述壳体的两侧。
23.通过采用上述技术方案，增加了耐磨环的数量，保证壳体的两侧免于与主轴接触，进一步防止主轴与壳体之间产生磨损。
24.优选的，所述平移装置包括油缸，所述油缸的缸筒与所述壳体连接，所述油缸的活塞杆与所述卡瓦座连接。
25.通过采用上述技术方案，利用改变油缸缸筒内的液压油量，驱动活塞杆移动，活塞杆带动轴承外壳移动，轴承外壳通过轴承将位移传递给卡瓦座。
26.综上所述，本发明轻型坑道钻机用动力头与现有技术相比，无需轴承座，从而大幅度减小了设备长度和整体体型，使结构更紧凑轻便，方便运输和在浅孔内施工，并降低了用户的使用成本。
附图说明
27.图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的剖面图；图3是图2的a部放大图；图中：1.壳体，2.主轴，3.驱动装置，3a.液压马达，3b.驱动齿轮，3c.从动齿轮，4.卡瓦座，5.轴承外壳，6.平移装置，7.卡瓦，8.第一轴承，9.第二轴承，10.密封圈，11.耐磨环。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
29.如图1
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图2所示，本发明的轻型坑道钻机用动力头，包括壳体1，壳体1上设置有绕自身轴心线旋转的主轴2和驱动主轴2旋转的驱动装置3，驱动装置3包括固定于壳体1上的液压马达3a、同轴心线固定于液压马达3a输出端的驱动齿轮3b和同轴心线固定于主轴2外的从动齿轮3c，驱动齿轮3b与从动齿轮3c啮合，液压马达3a为变速马达。
30.当需要驱动主轴2旋转时，液压马达3a启动，带动驱动齿轮3b绕其自身轴心线旋转，驱动齿轮3b作用在与其啮合的从动齿轮3c上，进而带动从动齿轮3c旋转，实现主轴2的旋转。
31.主轴2外套设有卡瓦座4，主轴2与卡瓦座4驱动连接，卡瓦座4和主轴2之间设置有三个及以上的卡瓦7，卡瓦7均匀分布在以主轴2横截面中心为圆心的圆周上，卡瓦座4的内表面呈背对驱动装置3的扩口状；卡瓦座4连接有驱动其沿主轴2轴向移动的平移装置6，平移装置6包括油缸，油缸的缸筒与壳体1连接，油缸的活塞杆与轴承外壳5连接，轴承外壳5通轴承9与卡瓦座4连接。需要说明的是，卡瓦7的数量仅需保证在三个及以上，即能夹紧钻杆；此外，油缸也可以采用其他方式与卡瓦座4连接，以实现卡瓦座4沿主轴2周向的位移。
32.主轴2旋转时，带动卡瓦7和卡瓦座4同步绕主轴2的轴心线旋转，实现转动功能，此时作为平移装置6的油缸运行，增加其缸筒内的油量，从而驱动活塞杆移动，带动轴承外壳5移动，轴承外壳5将位移传递给卡瓦座4，使卡瓦座4沿主轴2轴向远离壳体1移动，由于卡瓦座4的内表面呈背对驱动装置3的扩口状，进而带动卡瓦7沿主轴2的径向靠近主轴2移动，最终夹紧钻杆。需要说明的是，卡瓦座4的内表面也可以是朝向驱动装置3的收口状，同样能够达到上述技术效果。
33.如图3所示，壳体1上设置有两个套设于主轴2外的第一轴承8，两个第一轴承8为成对设置且分设于从动齿轮3c两侧的圆锥滚子轴承；壳体1与卡瓦座4紧邻设置。
34.该坑道钻机用动力头中，由于两个第一轴承8设置于壳体1上，用于支撑主轴2进行平稳转动，减小主轴2旋转时的振动，因此无需额外安装轴承座以安装第一轴承8。紧邻设置的壳体1与卡瓦座4进一步减小了设备的整体长度和重量，因此相比于现有的坑道钻机用动力头，该动力头结构更加紧凑，小巧轻便，适用于浅孔（200米以内）的施工，且降低了用户的使用成本。两个第一轴承8为成对设置且分设于于从动齿轮3c两侧的圆锥滚子轴承，采用该结构方式，在主轴2旋转过程中，两个圆锥滚子轴承在承受径向负荷的同时，产生两个方向相反的轴向分力，从而进一步保证主轴2的平稳转动。
35.轴承外壳5和卡瓦座4之间设置有第二轴承9，第二轴承9套设于卡瓦座4外且与卡瓦座4转动连接，第二轴承9设置有两个，分别为圆锥滚子轴承和深沟球轴承；卡瓦座4的两端还设置有密封圈10，密封圈10为密封套设于主轴2外的羊毛毡圈。
36.采用上述结构，利用两个第二轴承9支撑卡瓦座4进行平稳转动，通过卡瓦座4两端的密封圈10进行密封，防止润滑油泄露；密封圈10为羊毛毡圈，能够防止设备长期运行后卡瓦座4表面产生凹痕磨损，从而保证了密封效果，防止润滑轴承的润滑油泄露，进而保证第二轴承9的使用寿命；并且传统的橡胶密封件进行密封后，在设备长期运行后，容易达到70
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80℃的高温，导致卡瓦座4热变形，缩短卡瓦座4的使用寿命，影响密封性，而采用羊毛毡圈
后，能够延缓卡瓦座4的升温量，经测验，设备在连续运行后，卡瓦座4的表面温度为40℃，由于温度大幅度降低，从而减少了热变形量，一方面保证了密封性，另一方面延长了卡瓦座4的使用寿命；需要说明的是，密封圈10也可以是其他类型的毛毡圈，同样能够达到上述技术效果。
37.壳体1上设置有套设于主轴2外的耐磨环11，耐磨环11设置有两个，分设于壳体1的两侧。
38.通过耐磨环11防止主轴2与壳体1直接接触，从而避免了主轴2产生磨损，延长了其使用寿命；随着使用时间的增加，耐磨环11磨损后，可对其进行更换，而无需更换主轴2等大型零部件，一方面更换操作方便，减轻了工人的工作量，提高了工作效率，而另一方面降低了更换成本，从而降低了用户的使用成本。
39.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。