用於高轉速坑道鑽機的鑽具扶正裝置的製作方法
2023-10-27 01:25:50 2
本發明涉及坑道鑽探的技術領域，尤其涉及一種用於高轉速坑道鑽機的鑽具扶正裝置。
背景技術：
高轉速坑道鑽機主要應用於坑道內取心勘探，相對於常規的地表鑽探能節省大量的工程量，並方便實現多角度鑽探施工，達到沿礦床層帶鑽探的目的，並能避開上部採空區，是老礦區對深部資源進行勘探的理想方法。
坑道鑽探角度多樣，尤其是水平孔鑽進時，鑽杆的重力方向垂直於其迴轉軸線方向，轉動慣量會帶動鑽杆柱振動，鑽機的轉速越高，振動越劇烈。卡盤和夾持器是鑽機的關鍵部件，相互配合可完成起、下鑽工序，尤其是聯動功能可大幅提高起、下鑽效率，為了提高配合效率，卡盤和夾持器的開合量往往設計的較小，也就是卡盤和夾持器張開時，其與鑽杆的間隙小，在高轉速正常鑽進時，夾持器就會損傷振動的鑽杆。合理的對鑽具扶正能有效減少鑽杆柱的振動，使鑽機能在高轉速下穩定工作，高效發揮鑽頭的優勢，但目前適用於高轉速坑道鑽機的扶正裝置還不完善。
目前對於相關領域的孔深測量，檢索到的國內外相關文獻和專利情況如下：中國專利ZL201310028054.4涉及到開合式鑽具扶正裝置，可在安裝鑽具對鑽具進行扶正，但是正常高轉速鑽進時，結構中的滾輪和銷軸就會磨損嚴重，所以，該發明裝置不能滿足高轉速鑽機正常鑽進使用要求。
中國專利ZL201420324613.6涉及到牙輪鑽機的鑽杆扶正裝置，其主要應用於牙輪鑽機上鑽杆對鑽杆進行扶正，使鑽杆與動力頭保持同心，正常鑽進時不具備扶正功能。
中國專利ZL201520265385.4涉及到鑽杆扶正器，主要應用於水平定向鑽機，僅適用單一規格鑽杆，滾輪和銷軸在高轉速情況下磨損嚴重，不適用於高轉速鑽機。
中國專利ZL201310622559.3涉及到工程鑽機孔內鑽杆用的扶正器，其應用場合是孔內扶正鑽杆，防止孔斜，不適用於高轉速鑽機。
中國專利ZL201420069462.4涉及到鑽機用扶正裝置，該專利提供一種滑動的扶正裝置，主要配合大型的桅杆或鑽塔適用，不能滿足坑道內狹小的作業環境對設備的需求。
為此，本發明的設計者有鑑於上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產業的經驗和成果，研究設計出一種用於高轉速坑道鑽機的鑽具扶正裝置，以克服上述缺陷。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種用於高轉速坑道鑽機的鑽具扶正裝置，其結構簡單，裝卸便利，降低鑽杆振動，減少磨損，提高使用壽命和鑽機精度。
為解決上述問題，本發明公開了
一種用於高轉速坑道鑽機的鑽具扶正裝置，該高轉速坑道鑽機包含機架、動力頭、鑽杆、鑽頭和夾持器，所述動力頭和夾持器分別設置於機架上的兩側，所述鑽頭設置於鑽杆的前端，所述鑽杆穿過動力頭和夾持器，所述卡盤可抱緊鑽杆，帶動鑽杆迴轉和推進，完成鑽進工序，所述卡盤與夾持器配合可完成鑽杆擰卸，其特徵在於：
所述鑽具扶正裝置包括前扶正組件和後扶正組件，所述前扶正組件可拆卸的固定於機架上，其由前扶正套、套管、軸承和支座組成，所述支座的上端設有供套管套入的環形件，所述環形件與套管間安裝有兩個軸承，所述套管內設有前扶正套；
所述後扶正組件安裝在所述動力頭，其包含套設於鑽杆的後扶正套。
其中：所述前扶正組件還包含一端蓋，所述套管外表面設有固定兩個軸承內圈的凸臺，所述環形件的內壁一端設有固定其中一個軸承外圈的孔內凸臺，另一端通過端蓋封閉，所述端蓋設有伸入環形件內壁以固定另一軸承外圈的突起。
其中：所述前扶正套通過套管內壁的一側凸臺和另一側凹槽內安裝的彈性擋圈固定於套管內。
其中：所述前扶正套和後扶正套用銅、尼龍或橡膠等製成。
其中：所述前扶正套和後扶正套的內孔端面設有倒角。
通過上述結構可知，本發明的用於高轉速坑道鑽機的鑽具扶正裝置具有如下效果：
1、能應用於高轉速坑道鑽機及其它具有鑽孔作業的施工機械上，具有鑽孔施工時扶正鑽具的功能，有效降低鑽杆振動，減少夾持器對鑽杆的磨損。
2、結構簡單，裝卸便利，適用廣泛。
本發明的詳細內容可通過後述的說明及所附圖而得到。
附圖說明
圖1顯示了本發明的用於高轉速坑道鑽機的鑽具扶正裝置的結構示意圖。
圖2顯示了本發明前扶正組件的結構示意圖。
圖3顯示了本發明後扶正組件的結構示意圖。
圖4顯示了本發明動力頭的結構示意圖。
圖5顯示了本發明卡環的結構示意圖。
圖6顯示了本發明起、下鑽狀態位置示意圖。
附圖標記：
1—後扶正組件、2—動力頭、3—鑽杆、4—機架、5—前扶正組件、6—螺栓、7—夾持器、8—鑽頭、9—端蓋、10—螺釘、11—彈性擋圈、12—前扶正套、13—套管、14—軸承、15—支座、16—橡膠帽、17—螺釘、18—後蓋、19—後扶正套、20—主軸、21—卡環、22—O型圈、23—馬達、24—軸承、25—小齒輪、26—大齒輪、27—卡盤、28—後鑽杆、29—孔內鑽具
具體實施方式
參見圖1至圖6，顯示了本發明的用於高轉速坑道鑽機的鑽具扶正裝置，該高轉速坑道鑽機主要用於取心鑽探，參見圖1和圖4，其包含機架4、動力頭2、鑽杆3、鑽頭8和夾持器7，所述動力頭2和夾持器7分別設置於機架4上的兩側，所述鑽頭8設置於鑽杆3的前端，所述鑽杆3穿過動力頭2和夾持器7，既通過動力頭2上的卡盤27驅動旋轉，以實現鑽入，卡盤27與夾持器7配合實現鑽杆的擰卸，所述動力頭2的轉速高、鑽進角度多樣，其中，所述動力頭2可包含本體、馬達23、齒輪傳動組件、主軸20和卡盤27，所述本體可拆卸的固定於機架4，所述馬達23連接於本體，可選的是，所述馬達23可設置於本體外，也可設置於本體內，所述齒輪傳動組件設置於本體內且可包含小齒輪25和大齒輪26，所述主軸20可旋轉的穿設於本體，其前端設有可將鑽杆3卡固並共同旋轉的卡盤27，所述主軸20供鑽杆3穿置，所述小齒輪25連接至馬達23的輸出軸，以將動力輸出，所述大齒輪26嚙合於小齒輪25且連接於所述主軸20，從而馬達23的動力可驅動主軸20旋轉，進而帶動所述卡盤27以及鑽杆3進行旋轉鑽入操作。
其中，所述主軸20的兩端分別通過軸承24支承於本體內，所述軸承24可為相對的圓柱滾子軸承，以提高支承強度和精度。
由此，在圖示實施例中，馬達23經過一級齒輪傳動，也可根據設計轉速需求採用多級齒輪傳動來驅動主軸20和卡盤27高速迴轉。正常鑽進時，卡盤27夾緊鑽杆3，在馬達23的驅動下高速旋轉，夾持器7張開，但夾持器7與鑽杆3間隙較小，由於鑽杆3轉動過程中有振動，夾持器7會磨損鑽杆3，容易導致鑽杆3損壞。
由此，本發明的鑽具扶正裝置包括前扶正組件5和後扶正組件1，所述前扶正組件5可拆卸的固定於機架4上，參見圖1和圖2，其可由端蓋9、彈性擋圈11、前扶正套12、套管13、軸承14和支座15組成，所述支座15可通過螺栓6與機架連接，所述支座15的上端設有供套管13套入的環形件，所述環形件與套管13間安裝有兩個軸承14，所述套管13外表面設有固定兩個軸承14內圈的凸臺，所述環形件的內壁一端設有固定其中一個軸承14外圈的孔內凸臺，另一端通過端蓋9封閉，所述端蓋9可通過間隔設置於周緣的多個螺釘10固定於環形件，且端蓋9設有伸入環形件內壁以固定另一軸承14外圈的突起，所述端蓋9也設有供鑽杆穿置的通孔，所述套管13內設有前扶正套12，所述前扶正套12通過套管13內壁的一側凸臺和另一側凹槽內安裝的彈性擋圈11來進行固定，從而通過前扶正套12和套管13可扶正鑽杆3並隨鑽杆3一起轉動。
所述後扶正組件1安裝在所述動力頭2的本體上，其可設置於主軸20的後端，參見圖1和圖3，所述後扶正組件1可由橡膠帽16、後蓋18、後扶正套19、卡環21、O型圈22等組成，所述卡環21可通過加工後一分為二，從而方便的卡在主軸20端部的凹槽內(參見圖5)，所述卡環21的外側可設有O型圈22，所述後蓋18可通過多個螺釘17固定於卡環21，所述卡環21的端面設有多個螺紋孔，以供螺釘17穿固，所述後扶正套19插入主軸20內孔並通過後蓋18壓緊，從而後扶正組件1可扶正鑽杆3並隨主軸20和卡盤27一起轉動。
其中，為提高扶正效果，所述前扶正套12和後扶正套19可選用銅、尼龍、橡膠等材料，保護鑽杆3表面，更換不同尺寸的前扶正套12和後扶正套19可適用不同規格的鑽杆3，有效提高適用範圍。
在具體操作時，參見圖6，所述鑽杆3包含後鑽杆28和孔內鑽具29，下鑽時卡盤27和後扶正組件1可固定後鑽杆28，所述夾持器7和前扶正組件5固定孔內鑽具29，後鑽杆28和孔內鑽具29均為兩點支撐，保證處於同一軸線，便於卡盤27迴轉將後鑽杆28與孔內鑽具29連接，不會損傷鑽杆絲扣。起鑽時，每卸下一根鑽杆，夾持器7和前扶正組件5固定孔內鑽具29，使孔內鑽具與卡盤27處於同一軸線，便於卡盤27快速穿過孔內鑽具29。
由此，本發明保證鑽杆3、動力頭2、孔內鑽具保持在同一條直線上，即可在正常鑽進時減少鑽杆3的振動及磨損，也可扶正鑽杆3，使鑽杆與卡盤27和夾持器7處於同一軸線上，便於鑽杆進出卡盤27和夾持器7，提高起、下鑽效率。
其中，所述前扶正套12和後扶正套19的內孔端面設有倒角，便於鑽杆進入；材質選用銅、橡膠或者尼龍等材料，保護鑽杆表面不被劃傷；更換不同規格的前扶正套和後扶正套，可適用不同鑽杆的鑽進需求。
由此可見，本發明的優點在於：
1、能應用於高轉速坑道鑽機及其它具有鑽孔作業的施工機械上，具有鑽孔施工時扶正鑽具的功能，有效降低鑽杆振動，減少夾持器對鑽杆的磨損。
2、結構簡單，裝卸便利，適用廣泛。
顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發明的公開內容、應用或使用。雖然已經在實施例中描述過並且在附圖中描述了實施例，但本發明不限制由附圖示例和在實施例中描述的作為目前認為的最佳模式以實施本發明的教導的特定例子，本發明的範圍將包括落入前面的說明書和所附的權利要求的任何實施例。