煤礦用乳化液鑽機的製作方法

2023-06-21 08:11:51

專利名稱：煤礦用乳化液鑽機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種煤礦用鑽機，尤其是涉及一種煤礦用鑽機的馬達結構。
背景技術：
鑽機，如手持式電煤鑽、風煤鑽是目前煤礦井下採煤作業的主要工具，它從馬達 輸出軸獲得動力，利用鑽杆進行鑽孔作業。在本實用新型作出之前，為鑽機提供動力 的馬達種類主要有以下幾種電動馬達、氣動馬達和液壓馬達，前二種馬達由於轉速 高、噪聲大、轉矩小，而且又必須通過多級齒輪減速才能使用，因此，工作效率低(一 般不足10%)。採用液壓馬達的鑽機具有工作效率高、工作噪聲低的明顯優勢，現有液 壓馬達大多採用齒輪馬達、葉片馬達、擺線馬達等結構形式。但是，上述液壓馬達均 以易燃的礦物油為工作介質，因此，在煤礦井下使用其安全性得不到保證，存在易燃、 易爆的安全隱患；另外，馬達輸出軸經齒輪傳動驅動鑽杆輸出動力，由於採用的是外 嚙合圓柱齒輪輸出動力，還存在工作強度低的問題。
現有手持式煤礦用液壓鑽機的結構由鑽機體部件、馬達部件及其傳動部件三部分 構成，鑽機體部件包括左右操控手柄，左右操控手柄上分別設有調速閥、控水閥，以 及進液、進水接頭。馬達部件固定設置在鑽機體內，其輸出軸通過齒輪驅動傳動部件 中的動力輸出軸旋轉，使動力輸出軸帶動安裝在鑽杆接頭上的鑽杆旋轉，進行鑽孔作 業。
發明內容
為解決上述技術問題，本實用新型旨在提供一種具有新型結構的煤礦用乳化液鑽 機，該鑽機能以目前在煤礦井下普遍使用的高壓乳化液為工作介質而獲得動力源，具 有轉速適中，工作扭矩大，工作效率高的優點。
為實現上述目的，本實用新型採用了如下的技術方案這種煤礦用乳化液鑽機， 包括鑽機體部件、馬達體部件及其傳動部件，馬達體部件固定設置在鑽機體內，其動 力輸出軸通過齒輪驅動傳動部件中的動力輸出軸旋轉，動力輸出軸帶動鑽杆旋轉，其 特徵是馬達體部件的馬達體內腔中設有轉子、活塞、偏心軸，馬達體上設有前端蓋、 後端蓋及其進液口、排液口；馬達體的內腔呈圓柱狀，圓柱形轉子通過兩端的軸承支 撐在內腔中，兩個圓柱形活塞安置在轉子的兩個相互垂直的缸孔內，偏心軸上的兩個 偏心軸頸分別套置在兩個活塞的中心孔內，偏心軸的兩端的主軸頸通過軸套支撐在前 後端蓋的軸套孔內，偏心軸的一端伸出前端蓋，其軸頭上安裝有輸出齒輪。
所述的這種煤礦用乳化液鑽機，其特徵是偏心軸的軸頭上的輸出齒輪經兩隻行 星齒輪與傳動部件輸出軸上的內齒輪相嚙合。
與現有技術相比，由於採用了轉子活塞式動力機構，使得轉子活塞式動力機構的 零部件容易採用工程塑料來製作，克服了齒輪式等動力機構難以用工程塑料來製作的 缺陷，因此，本馬達非常適合以高壓乳化液作為工作介質，解決了現有液壓馬達採用 液壓油作為工作介質的問題，不但安全性得以保證，消除了易燃、易爆的安全隱患， 而且使用成本也明顯降低。另外，轉子活塞式動力機構與傳統的齒輪馬達、葉片馬達、 擺線馬達等結構形式的動力機構相比，顯然具有轉速適中，工作扭矩大，工作效率高
的優點。


圖1為本實用新型-一個實施例的局部剖視整體結構外形示意圖。
圖2為圖1中馬達部件的整體軸向剖視圖。
圖3為圖2中的A — A的橫向剖視圖。
圖中序號分別表示鑽杆接頭l，傳動部件2，馬達部件3，機體部件4，右操縱 手把5，進液接頭6，進液口6a，進液通道6b，調速閥7，進水接頭8，排閥口8a，排 液接頭8b，左操縱手把9，控水閥IO，行星齒輪ll，前端蓋12，轉子軸承13，活塞 14，馬達體15，轉子16，偏心軸頸17，偏心軸17a，活塞軸套18，偏心軸主軸磁19， 後端蓋20，馬達體中心線21，馬達中心21a,偏心軸中心線22，偏心軸中心22a，內齒 輪23，傳動部件輸出軸24，活塞中心25，進液腔26，排液腔27，偏心距e。
參見圖1，該圖以手持式煤礦用乳化液鑽機為例。這種煤礦用乳化液鑽機結構由 鑽機體部件4、馬達部件3及其傳動部件2三部分構成，鑽機體部件4包括左右操控 手柄5, 9，左右操控手柄5， 9上分別設有調速閥7、控水閥10，以及進液接頭6、進水 接頭8。馬達部件3固定設置在鑽機體內，其輸出軸通過齒輪驅動傳動部件2中的動 力輸出軸旋轉，動力輸出軸帶動鑽杆接頭1的鑽杆旋轉進行鑽孔作業。進液接頭6採 用軟管快裝接頭接入高壓乳化液，通過調速閥7來調控鑽機的轉速和停機；鑽機的排 液接頭8b設在鑽機體左側，也採用快裝接頭引出。進水接頭8同樣採用軟管快裝接頭 接入溼式鑽孔用的衝洗水，控水閥10來控制進水(乾式鑽孔時不用衝洗水)。鑽杆接 頭1可以根據不同鑽杆形式進行更換，例如更換成卡銷式接頭或內六角接頭分別用於 連接螺旋鑽杆或六角形鑽杆。傳動部件2的動力輸出軸上採用行星式內齒輪與馬達輸 出軸上的行星齒輪機構相聯接，使裝配簡單，受力均勻，轉矩大，強度高。
參見圖2，並結合圖3，這是-種雙缸雙作用的轉子活塞式液力馬達，在圓柱形的 馬達體15的中間位置兩側，設置進液口 6a和排液口 8a，馬達體15內有一個可以旋 轉的轉子16，轉子16靠兩端的轉子軸承13支承固定在馬達體15上。在轉子16的圓 柱體上開有兩個相互垂直的圓柱形缸孔，兩個缸孔的中心線均垂直於轉子16的軸線； 在每個缸孔內各有一個兩頭對稱的圓柱形活塞14，每個活塞14的中心位置有一個活 塞套18，與偏心軸17a上的偏心軸頸17相互配合，可以自由轉動，該偏心軸17a也 就是本實用新型馬達的動力輸出軸；而這兩個偏心軸頸17在軸上是互相成180°錯開 布置的。
這根偏心軸17a則是由兩端的軸頸通過主軸套19，與兩端的馬達的前端蓋12和 後端蓋20來支承的。
應當注意的是，偏心軸軸心線22與轉子軸心線21之間存在一個偏心距e，這是 這種運動機構的關鍵，而且轉子16與偏心軸17a的轉速是不相同的，兩者存在2比1
的關係。
為了進一歩說明這種轉子式液力的工作原理，我們從圖2沿A — A線截取一個缸孔 的橫剖視圖，如圖3所示，馬達體15的右側為進液口 6a、左側為排液口8a;在馬達 體15的內腔壁上，與進液口 6a相通的開有月牙形的進液腔26，與排液口8a相通的 也丌有月牙形的排液腔27，這兩個月牙形空腔的上、下位置能與轉子16上的缸孔相 通的開、閉點A、 B、 C、 D四點的位置，是有嚴格的定位要求的，如圖3所示的缸孔處 在垂直位置，活塞14處於下死點的位置，活塞14的上腔內進液結束，活塞14的下腔 內排液結束，此時的月牙形進、排液腔的開、閉點全部關死。 一旦轉子16向逆時針方 向轉過一點角度，活塞14的上腔立即與排液腔27接通，洩壓排液；活塞14的下腔立 即與高壓進液腔26接通而進液，產生推力。
圖3上顯示的馬達中心21a(也是轉子的中心)，偏心軸中心22a，活塞中心25(也 是偏心軸頸的中心)，這三個中心各偏心一個e的距離。偏心軸17a和轉子16各圍繞 自己的中心旋轉。圖3所示的位置，這三個中心處在同一直線上，也就是說，作用在 活塞14上的力，不會對偏心軸17a和轉子16產生力矩，處在力矩的死點位置， 一旦 轉過這個死點位置，活塞14的推力就會對偏心軸17a和轉子16產生力矩。而且，另 一個缸孔內的活塞，現在正處在水平位置，它正對偏心軸17a和轉子16施加--個較大 的力矩，促使偏心軸17a與轉子16旋轉。所以說，這兩個相互垂直的缸孔內的活塞是 相互交替地對偏心軸17a與轉子16產生旋轉力矩的，促使馬達高速旋轉。 一旦改變馬 達的進、排液口的方向，也就會改變馬達的旋轉方向。由於偏心軸中心22a對轉子中 心的偏心距e是固定的，所以偏心軸17a每轉過一圈，轉子16隻轉過半圈，使轉子缸 孔內的活塞14從一端移到另一端，而且它的下死點位置也是固定的。這樣一來，缸孔 內活塞的行程正好是4e，活塞14的長度與轉子16的直徑也正好相差4e。從上述的工 作原理中，可以明顯地看出，偏心距e、缸徑、轉子直徑和缸孔數目，是這種轉子式 液力馬達的重要結構參數，其中e值是關鍵的結構參數。
由於本實用新型馬達結構採用了雙活塞轉子式結構，使得在設計中可大量地採用 工程塑料與金屬材料相結合的複合材料，其目的在於使產品更適應在煤礦井下使用的 工作條件和輕便操作的作業要求。作為礦用鑽機產品，在易燃易爆、陰暗潮溼的井下 惡劣環境中作業，其安全性和防腐蝕性能是最重要的，尤其是鑽機以水劑乳化液為動 力以後，其馬達的耐蝕性和可靠性是不容忽視的，所以，我們在鑽機的結構設計中除 了主要受力構件採用金屬材料外，殼體件和大多操作件都採用了比重小、耐蝕、阻燃 的高強度工程塑料，來降低產品的重量，降低成本，提高產品的工藝性，美化產品外 觀。
權利要求1、一種煤礦用乳化液鑽機，包括鑽機體部件(4)、馬達體部件(3)及其傳動部件(2)，馬達體部件(3)固定設置在鑽機體內，其動力輸出軸通過齒輪驅動傳動部件中的動力輸出軸(24)旋轉，動力輸出軸(24)帶動鑽杆旋轉，其特徵是馬達體部件(3)的馬達體(15)內腔中設有轉子(16)、活塞(14)、偏心軸(17a)，馬達體(15)上設有前端蓋(12)、後端蓋(20)及其進液口(6a)、排液口(8a)；馬達體(15)的內腔呈圓柱狀，圓柱形轉子通過兩端的軸承支撐在內腔中，兩個圓柱形活塞(14)安置在轉子(16)的兩個相互垂直的缸孔內，偏心軸(17a)上的兩個偏心軸頸(17)分別套置在兩個活塞(14)的中心孔內，偏心軸(17a)的兩端的主軸頸通過軸套支撐在前後端蓋的軸套孔內，偏心軸(17a)的一端伸出前端蓋(12)，其軸頭上安裝有輸出齒輪。
2、 如權利要求1所述的這種煤礦用乳化液鑽機，其特徵是偏心軸(17a)的軸 頭上的輸出齒輪經兩隻行星齒輪與傳動部件輸出軸(24)上的內齒輪相嚙合。
專利摘要一種煤礦用乳化液鑽機，馬達體內腔中設有轉子、活塞、偏心軸，馬達體上設有前端蓋、後端蓋及其進液口、排液口；馬達體的內腔呈圓柱狀，圓柱形轉子通過兩端的軸承支撐在內腔中，兩個圓柱形活塞安置在轉子的兩個相互垂直的缸孔內，偏心軸上的兩個偏心軸頸分別套置在兩個活塞的中心孔內，偏心軸的兩端的主軸頸通過軸套支撐在前後端蓋的軸套孔內，偏心軸的一端伸出前端蓋。與現有技術相比，由於採用了轉子活塞式動力機構，使得其零部件適合採用工程塑料製作，從而能以高壓乳化液作為工作介質，解決了現有液壓馬達採用液壓油作為工作介質，存在易燃、易爆安全隱患的缺陷；以行星齒輪輸出動力具有轉速適中，工作扭矩大，工作效率高的優點。
文檔編號E21C37/22GK201071724SQ20072011157
公開日2008年6月11日 申請日期2007年7月4日 優先權日2007年7月4日
發明者倪桂樵, 葉武立, 徐卸南 申請人:浙江衢州煤礦機械總廠有限公司