矿用回转钻机用机械振动机构.pdf

本实用新型涉及一种矿用回转钻机用机械振动机构，可广泛用于各种动力和结构型式的回转类钻机，特别适用于瓦斯抽放、爆破、探水探瓦斯、放顶煤、锚杆支护、过断层、顶板管理等各种井下钻孔作业。它由激振组件、套筒式中心轴和壳体三部分构成，壳体与钻机外壳紧固连接或采用一体化设计，激振组件由固定片、振动片和强力弹簧组成，固定片固定在壳体上，振动片固定在套筒式中心轴的外轴上，弹簧固定在固定片与振动片之间；套筒式中心轴由内轴和外轴组成，内轴是钻机马达部分的输出轴，外轴是钻机整机的输出轴。具有对岩石负荷自适应性，特别在煤、半煤岩和软岩的复杂地质条件起到重要作用，结构简单紧凑，加工难度低，易于实现。

1、  一种矿用回转钻机用机械振动机构，其特征在于它由激振组件、套筒式中心轴和壳体三部分构成，壳体与钻机外壳紧固连接或采用一体化设计；激振组件由固定片、振动片和强力弹簧组成，固定片固定在壳体上，振动片固定在套筒式中心轴的外轴上，弹簧固定在固定片与振动片之间；套筒式中心轴由内轴和外轴组成，内轴是钻机马达部分的输出轴，外轴是钻机整机的输出轴。

2、  如权利要求1所述的矿用回转钻机用机械振动机构，其特征在于激振组件中的固定片和振动片有不同的牙型结构。

3、  如权利要求1所述的矿用回转钻机用机械振动机构，其特征在于套筒式中心轴中的内轴和外轴有平键式、花键式和正多边形型式配合。

4、  如权利要求1所述的矿用回转钻机用机械振动机构，其特征在于可加工成独立的机械振动机构，使用时振动器的内轴与钻机的输出轴同轴固定安装，振动器的壳体与钻机壳体固定安装。

矿用回转钻机用机械振动机构
技术领域
本实用新型涉及一种矿用回转钻机用机械振动机构，可广泛用于各种动力和结构型式的回转类钻机，特别适用于瓦斯抽放、爆破、探水探瓦斯、放顶煤、锚杆支护、过断层、顶板管理等各种井下钻孔作业。
背景技术
目前用于矿山钻进的钻机从破岩机理方面主要可以分为冲击式和回转式两大类。其中，冲击式钻机通过冲击机构产生冲击能，并通过钎具将冲击能传递给岩石，通过冲击方式实现岩石破碎，代表性产品有气动凿岩机、液压凿岩机、气镐、液压破碎锤等；回转式钻机是将回转马达的回转转矩通过钻具传递给岩石，通过切削方式实现岩石破碎，代表性产品有煤电钻、气动锚杆钻机、液压锚杆钻机等。从适应性方面来讲，冲击式钻机主要适用于坚硬岩石的钻进，但钻孔速度相对较低；回转式钻机主要适用于较软岩石的钻进，钻孔速度相对较高，但无法克服较硬岩层。
而在煤矿大量使用探水钻机、防突钻机、锚杆钻机等多种形式的回转式钻机，由于煤矿地质条件非常复杂，地质构造极不稳定，在软岩钻进中常常遇到夹矸等局部坚硬岩石，回转式钻机无法克服，必须更换其他形式钻机，造成设备设置的复杂和作业效率的下降。
实用新型目的
本实用新型的目的就是要提供一种在保证高钻进效率的同时提高回转式钻机对坚硬岩石的适应性，使回转式钻机的使用条件得到大大拓展。
实用新型内容
本实用新型的目的是这样实现的，它由激振组件、套筒式中心轴和壳体三部分构成，壳体与钻机外壳紧固连接或采用一体化设计；激振组件由固定片、振动片和强力弹簧组成，固定片固定在壳体上，振动片固定在套筒式中心轴的外轴上，弹簧固定在固定片与振动片之间；套筒式中心轴由内轴和外轴组成，内轴是钻机马达部分的输出轴，外轴是钻机整机的输出轴。
显著特点
本实用新型的显著特点在于：
1、通过机械结构实现振动，在不改变回转式钻机基本结构的前提下，提高了钻机对岩石的适应性；
2、振动机构中的激振组件牙型与套筒式中心轴的内、外轴转矩传递方式均有不同形式，因此可以组合而成多种振动器形式；
3、机构对岩石负荷具有自适应性，当钻进煤或软岩时，钻进速度快，钻机承受的推力负荷小，激振组件不产生振动，钻机采取纯回转破岩方式；当钻进较硬岩石时，钻进速度减慢，钻机承受的推力负荷增大，激振组件产生振动，钻机采取回转振动破岩方式；
4、在煤矿大量使用探水钻机、防突钻机、锚杆钻机等多种形式的回转式钻机条件下，本实用新型在煤、半煤岩和软岩的复杂地质条件起到重要作用；
5、其结构简单紧凑，加工难度低，易于实现。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图
图2为本实用新型中激振组件固定片结构示意图
图3为本实用新型中激振组件振动片结构示意图
图4为本实用新型套筒式中心轴内轴结构示意图
图5为本实用新型套筒式中心轴外轴结构示意图
图6为本实用新型激振组件中固定片和振动片的直线齿型示意图
图7为本实用新型激振组件中固定片和振动片的曲线齿型示意图
图8为本实用新型中内外轴平键型配合示意图
图9为本实用新型中内外轴花键型配合示意图
图10为本实用新型中内外轴正多边形型配合示意图
实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明
一种矿用回转钻机用机械振动机构，该机构分为激振组件、套筒式中心轴和壳体三部分，如图1所示，外轴1、振动片2、强力弹簧3、固定片4、内轴5、壳体6和平键7。壳体6与钻机外壳紧固连接或采用一体化设计。激振组件由固定片4、振动片2和强力弹簧3组成，如图2为固定片结构示意图，图3为振动片结构示意图，固定片4固定在壳体6上，作用是承受振动力和推进力；振动片2固定在套筒式中心轴的外轴1上，作用是将钻机的振动力和回转转矩传递给钻具；弹簧3固定在固定片4与振动片2之间，作用是在钻机承受较小推力负荷的情况下进行纯回转破岩，在钻机承受较大推力负荷的情况下进行回转振动破岩。套筒式中心轴由内轴5和外轴1组成，如图4、5所示，既能传递转矩而不发生相对转动，又能相对轴向滑动而不传递轴向力。振动机构与钻机一体化设计时，内轴5是钻机马达部分的输出轴，作用是将马达的回转转矩传递给外轴，外轴1是钻机整机的输出轴，作用是将钻机的振动力、推进力和回转转矩传递给钻具。本实用新型还可以加工成独立的机械振动器，使用时振动器的内轴与钻机的输出轴同轴固定安装，振动器的壳体与钻机壳体固定安装。
固定片4通过键或其他方式固定连接在壳体6上，振动片2通过键或其他方式固定连接在外轴1上。内轴5是马达的输出轴。当马达驱动内轴5转动时，通过下图8、9、10所示配合将转矩传递给外轴1。当钻机承受的推力小于弹簧3的预紧力时，固定片4在弹簧力与推力的合作用下与振动片2分离，外轴1作纯回转运动。当钻机承受的推力大于弹簧3的预紧力时，固定片4在弹簧力与推力的合作用下与振动片2接触，振动片2上的各齿在转矩作用下与固定片4上的各齿依次啮合，带动外轴1产生振动，因此外轴1在马达与激振组件的联合作用下作回转振动运动。
激振组件的振动可以通过固定片4和振动片3的不同牙型得到不同的振动效果。激振组件的基本牙型可以分为图6直线齿型和图7曲线齿型两大类。其中，调整直线齿型α的α、β角和齿高h，调整曲线齿型的曲线方程，即可得到不同的齿型、齿数和振幅。套筒式中心轴结构的作用是在外轴可以在内轴上作轴向运动的同时将内轴的回转转矩传递给外轴。内外轴的配合型式可以有平键型、花键型和正多边形型等多种型式，如图8、9、10所示。