一种坑道钻机用动力头的制作方法

1.本实用新型涉及动力头技术领域，尤其是涉及一种坑道钻机用动力头。


背景技术：

2.目前，全液压钻机动力头主要包含两个功能部件：一是减速部件，由齿轮组和主轴组成，作用是将液压马达的扭矩通过齿轮组的减速与转速传递给主轴，二是配油部件，由进油接头、配油套、主轴和卡盘部件等组成，液压油通过进油接头、配油套和主轴进入卡盘部件内驱动卡盘的开合，从而实现钻杆的夹紧和松开。
3.现有技术中，通常采用骨架油封在动力头的轴承部位进行密封，但是在动力头运行过程中，由于摩擦产生较多的热量，升温过快，且卡瓦座的密封面容易产生磨损，缩短使用寿命且影响密封效果；不仅如此，设备运行过程中，由于磨损导致轴承周围间隙不一致，影响了主轴的稳定旋转；此外，现有动力头两端的减速部件和卡盘部件之间存在着重量差，影响了轴承旋转的稳定性，导致主轴旋转时振动较大。
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.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种改善密封性能、延长卡瓦座寿命、保证主轴和轴承稳定旋转的坑道钻机用动力头。
6.为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案为：一种坑道钻机用动力头，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传动连接的卡瓦座、设置于所述卡瓦座和所述主轴之间的至少三个卡瓦和驱动所述卡瓦座沿所述主轴轴向移动的平移装置，所述卡瓦座的内表面为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，所述卡瓦座外套设有轴承外壳，所述轴承外壳和所述卡瓦座之间设置有毛毡圈，所述毛毡圈的周向内壁与所述卡瓦座的周向外缘密封连接。
7.上述技术方案的坑道钻机用动力头使用时，驱动装置启动，带动主轴旋转，主轴再驱动卡瓦和卡瓦座转动，从而实现转动功能，而后由平移装置驱动卡瓦座沿主轴的轴向进行移动，利用主轴扩口状或收口状的内表面，推动卡瓦沿主轴径向靠近主轴移动，从而夹紧钻杆。该动力头的卡盘部件中，利用毛毡圈对卡瓦座的周向外缘进行密封，相比于传统的骨架油封，产生的热量少，延缓了升温速度，保护卡瓦座的摩擦面，减少其磨损，从而延长卡瓦座的使用寿命，并保证密封效果。
8.优选的，所述毛毡圈设置有两个且分设于所述卡瓦座的两端。
9.通过采用上述技术方案，保证密封效果的同时节省毛毡圈的用量，降低密封成本。
10.优选的，所述毛毡圈的材料为羊毛。
11.通过采用上述技术方案，进一步延缓了轴承座和毛毡圈的升温速度，保护卡瓦座，保证动力头长期运行后，卡瓦座的表面温度稳定维持在40℃附近，延长卡瓦座的使用寿命。
12.优选的，所述主轴外套设有轴承座，所述轴承座的两端均设置有与所述主轴连接的轴承。
13.通过采用上述技术方案，减轻动力头运行时主轴的振动，保证设备的稳定运行。
14.优选的，所述轴承座两端的轴承分别为圆锥滚子轴承和深沟球轴承。
15.通过采用上述技术方案，利用平移装置带动整个卡盘进行轴向位移，然后通过卡瓦座将轴向力分解成径向分力和轴向分力，径向分力通过卡瓦夹紧主轴，而轴向分力通过卡瓦传递到主轴，主轴再传递给圆锥滚子轴承，从而为轴承提供预紧力，如此，圆锥滚子轴承在使用过程中产生的磨损量会由平移装置自动补偿，使得该装置免于维护，避免轴承磨损。
16.优选的，所述圆锥滚子轴承设置于所述轴承座与所述驱动装置相邻的一端。
17.通过采用上述技术方案，方便对圆锥滚子轴承进行更换。
18.优选的，所述轴承座设置于所述卡瓦座和所述驱动装置沿所述主轴长度方向的中心位置。
19.通过采用上述技术方案，使轴承座两边的重量比接近5:5分配，从而提升了轴承旋转的稳定性。
20.优选的，所述驱动装置包括固定于所述壳体上的液压马达、设置于所述液压马达输出端的驱动齿轮和两个与所述主轴同轴心线连接且外径相异的从动齿轮，所述驱动齿轮为与其中一个从动齿轮相啮合的双联齿轮。
21.通过采用上述技术方案，液压马达启动，带动驱动齿轮旋转，作用于其中一个从动齿轮上，从而带动主轴旋转；由于驱动齿轮为双联齿轮，因此当驱动齿轮与另一个从动齿轮啮合后，能够改变主轴的转速，从而进行调节。
22.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。
23.通过采用上述技术方案，保证了平移装置的工作效率，并有利于实现卡瓦座的稳定移动。
24.优选的，所述卡瓦设置有三个，均匀分布于以所述主轴横截面中心为圆心的圆周上。
25.通过采用上述技术方案，在保证能够夹紧钻杆的基础上节省了卡瓦的数量，从而降低了设备的生产成本。
26.综上所述，本实用新型坑道钻机用动力头利用毛毡圈对卡外座周向外缘密封的同时，延缓了升温速度，降低升温量，避免在卡瓦座上形成凹坑磨损，保证了设备长期良好的密封性，并延长了卡瓦座的使用寿命。
附图说明
27.图1是本实用新型坑道钻机用动力头的剖面视图；
28.图2是本实用新型坑道钻机用动力头平移装置的剖面视图；
29.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.平移装置，5.卡瓦座，6.卡瓦，7.轴承外壳，8.毛毡圈，9.轴承座，10.圆锥滚子轴承，11.深沟球轴承，12.后盖。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例，对本实用新型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实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
31.如图1和图2所示，本实用新型的坑道钻机用动力头，包括壳体1，壳体1上设置有绕自身轴心线旋转的主轴2、驱动主轴2旋转的驱动装置3、套设于主轴2外且与其传动连接的卡瓦座5、设置于卡瓦座5和主轴2之间的三个卡瓦6和驱动卡瓦座5沿主轴2轴向移动的平移装置4；其中，卡瓦座5的内表面为背对驱动装置3的扩口状以形成圆台形并供主轴2穿设的内腔，三个卡瓦6均匀分布于以主轴2横截面中心为圆心的圆周上，卡瓦座5外套设有轴承外壳7 ；轴承外壳7和卡瓦座5之间设置有毛毡圈8，毛毡圈8的周向内壁与卡瓦座5的周向外缘密封连接；毛毡圈8设置有两个且分设于卡瓦座5的两端；毛毡圈8的材料为羊毛。
32.本实用新型的坑道钻机用动力头使用时，驱动装置3启动，带动主轴2旋转，主轴2驱动卡瓦6和卡瓦座5转动，从而实现转动功能；需要夹紧钻杆时，平移装置4启动，推动卡瓦座5沿着主轴2的长度方向移动，使得主轴2内径较小的部位靠近卡瓦6；卡瓦座5保持平移并与卡瓦6接触，驱动卡瓦6沿主轴2的径向靠近主轴2移动；由于卡瓦6有三个且均匀分布在以主轴2横截面中心为圆心的圆周上，最终三个卡瓦6抵接于主轴2的周向外缘上，从而夹紧钻杆。需要说明的是，卡瓦座5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.卡瓦座5的外部套设轴承外壳7，并利用轴承外壳7和卡瓦座5之间的毛毡圈8对卡瓦座5的两端部进行密封，相比于现有的骨架油封，利用毛毡圈进行密封，能够大幅度延缓设备运行时卡瓦座5的升温速度，降低升温量，并且毛毡圈8采用羊毛制成，避免卡瓦座5旋转过程中，由于相对摩擦造成的磨损，从而防止在卡瓦座5的摩擦面上形成凹陷，保证了密封效果。经过实际检测，该动力头持续运行24小时后，卡瓦座5的温度约为40℃（而采用骨架油封密封时，同等条件下，卡瓦座5的温度为70～80℃），因此，大幅度降低了卡瓦座5的温度，从而延长了其使用寿命，并保证密封效果。
34.卡瓦6设置有三个，并均匀分布于以主轴2横截面中心为圆心的圆周上，在保证能够夹紧钻杆的基础上，减少了卡瓦6的数量，从而降低了设备的成本。
35.主轴2外套设有轴承座9，轴承座9的两端均设置有与主轴2连接的轴承，轴承座9两端的轴承分别为圆锥滚子轴承10和深沟球轴承11，圆锥滚子轴承10设置于轴承座9与驱动装置3相邻的一端，轴承座9设置于卡瓦座5和驱动装置3沿主轴2长度方向的中心位置。
36.采用上述结构方式，将轴承座9设置于卡瓦座5和驱动装置3沿主轴2长度方向的中心位置，使得轴承座9两端的重量比接近5:5，从而提升了轴承旋转的稳定性，减小了设备运行时产生的振动；此外，抛弃了传统的圆锥滚子轴承配对使用的方式，采用圆锥滚子轴承与深沟球轴承的组合方式，使得设备在运行过程中，产生的磨损量由平移装置4自动补偿，保证在轴承报废之前，使动力头免于维护。其具体工作原理如下所述：
37.平移装置4启动，带动整个卡盘进行轴向位移，然后通过卡瓦座5将轴向力分解成径向分力和轴向分力，其中径向分力用于夹紧卡瓦6，而轴向分力通过卡瓦6传递到主轴2，主轴2再传递给圆锥滚子轴承10，从而为轴承提供预紧力，实现自动补偿功能，使装置免于维护，避免由于设备运行时磨损产生间隙，导致主轴2产生较大的振动。
38.平移装置包括油缸，油缸的缸筒与壳体1连接，所述油缸的活塞杆通过后盖12与轴承外壳7连接，轴承外壳7通过轴承与卡瓦座5连接。通过改变油缸缸筒内的液压油量，驱动活塞杆移动，活塞杆通过后盖12带动轴承外壳7移动，通过轴承外壳7和轴承，将位移传递到卡瓦座，从而带动卡瓦座5进行轴向移动。需要说明的是，油缸也可以采用其他的方式与卡瓦座5连接，驱动卡瓦座5沿主轴2的轴向进行移动。
39.驱动装置3包括固定于壳体1上的液压马达3a、设置于液压马达3a输出端的驱动齿轮3b和两个与主轴2同轴心线连接且外径相异的从动齿轮3c，驱动齿轮3为与其中一个从动齿轮3c相啮合的双联齿轮。
40.在驱动主轴2旋转时，液压马达3a启动，带动驱动齿轮3b旋转，使得其中一个从动齿轮3c发生转动，进而带动与该从动齿轮3c同轴连接的主轴2旋转。由于驱动齿轮3b为双联齿轮，其可以与两个从动齿轮3c进行切换啮合，从而改变主轴2的旋转速度，实现对主轴2的调速，满足不同的使用需求。
41.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。