一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机制造技术

本发明专利技术涉及一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机，该型取样钻机包括动力源、激振器两大部分，动力源包括锂电池组、电缆、大功率电机、连接法兰、转换连接接头和霍尔传感器，主要负责钻机的动力输入；激振器包括轴承端盖、转速显示器、箱盖、输入轴、壳体、振子、凸轮轴承随动器、空间凸轮机构、握把、振动切换离合器、回转切换离合器、钻机控制器、输出轴、行星减速器、钻杆转换连接头、钻杆、钻头和卡簧，主要用来产生振动\回转动作，并通过钻杆传递至目标岩样以钻取岩石样品，具有体积小、重量轻、便于安装拆卸、方便运输、可单人操作的特点，还可方便快速的对取样形式进行选择，能够完成多种复杂取样对象的样本获取工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机
本专利技术属于地质勘探领域，具体涉及一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机。
技术介绍
地质资源勘探与开发工作常常是在地势较为复杂和偏远的地域展开，这些地域普遍存在着交通不便、设备难以运达工作位置点的问题；即使顺利运达并开展工作，其耗费的人力、物力也是非常巨大的。传统的便携式取样钻机往往只具备振动或回转一种工作模式，对地层性质的适应能力较差；同时，传统钻机常常采用双偏心轮或活塞式的原理进行设计制造，钻机体积较大、重量较高，且对配套设备要求较高的问题。因此，设计一种便于携带和安装拆卸的钻机对于浅层地质勘探工作显得尤为重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的公开了一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机，具体地说是一种利用电机作为动力源且可以单人操作的浅层地质勘探钻机，主要由动力源、激振器两部分组成，钻机集声频振动和回转工作模式为一体，解决上述类型钻机技术和对不同地质条件适应能力上的不足。本专利技术的提供一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机，包括动力源和激振器两部分，所述动力源和所述激振器通过一连接法兰进行连接，所述动力源包括用于钻机动力输入的动力机构和用于为所述动力机构提供电力的电源组件；所述激振器包括内为空腔的壳体、位于所述壳体内的第一离合器和振动机构以及位于所述壳体底部的第二离合器和钻进机构，所述壳体顶端设有一箱盖，一输入轴沿所述壳体轴心方向穿插入所述壳体中心处，所述输入轴一端延伸至所述箱盖外连接所述动力机构，用于接收并传递所述动力机构的输入动力；位于所述壳体内的所述输入轴通过第一离合器连接所述振动机构，以驱使所述振动机构动作，使所述激振器产生振动；所述输入轴另一端延伸至所述壳体底部外通过所述第二离合器连接所述钻进机构，实现钻机的回转钻进；所述壳体外对称固设有若干手持部，其中一所述手持部上设有钻机控制器，所述钻机控制器电连接所述第一离合器、第二离合器、动力机构和电源组件。进一步地，所述动力机构为大功率电机，所述电源组件为锂电池组，所述锂电池组通过电缆连接所述大功率电机。进一步地，所述大功率电机的输出轴通过一转换连接接头连接所述输入轴。进一步地，所述连接法兰四周设有通孔，便于观察所述转换连接接头与所述大功率电机和所述输入轴的连接情况，所述连接法兰上固设有霍尔传感器，可实时监测大功率电机输出转速，所述箱盖上通过铰链设有转速显示器，所述转速显示器和所述霍尔传感器相连，可实时显示霍尔传感器所测得的电机输出轴转速。进一步地，所述第一离合器和第二离合器均包括主动部分和从动部分，所述主动部分和从动部分沿轴向布置，且二者的旋转轴线相重合，所述从动部分内设有电磁线圈，所述钻机控制器电连接所述第一离合器和第二离合器的电磁线圈，当所述钻机控制器控制所述电磁线圈通电时，所述主动部分和从动部分的结合面紧密贴合在一起，并通过相互之间的摩擦力传递力矩。进一步地，位于所述壳体内的所述输入轴上固定连接所述第一离合器的主动部分，所述第一离合器的从动部分固定连接所述振动机构，所述振动机构包括空间凸轮机构、若干振子和凸轮轴承随动器，所述空间凸轮机构顶部固定连接所述第一离合器的从动部分，所述空间凸轮机构外壁设有波纹状的沟槽，若干所述振子与所述凸轮轴承随动器通过螺纹一一对应连接，所述凸轮轴承随动器包括轴承滚轮和螺栓柱，所述螺栓柱一端固定在所述振子上，另一端转动连接所述轴承滚轮，所述轴承滚轮置于所述沟槽内，当所述空间凸轮机构高速旋转时，可带动对称分布的凸轮轴承随动器和振子做上下的高频运动，实现钻机的振动钻进。进一步地，所述壳体底部间设有若干与所述振子一一对应连接的活塞缸，用作所述振子高频振动时的轨道。进一步地，所述输入轴延伸至所述壳体底部外一端连接所述第二离合器的主动部分，所述第二离合器的从动部分固定连接所述钻进机构，所述钻进机构包括输出轴、行星减速器、钻杆转换接头、钻杆、卡簧和钻头，所述输出轴通过平键连接所述行星减速器的输入轴，所述行星减速器的输出轴通过所述钻杆转换接头连接所述钻杆，所述钻杆底端螺纹连接所述钻头，所述卡簧通过钻头限位固定于所述钻杆内部。进一步地，所述第二离合器外的所述壳体底部设有护罩。进一步地，所述箱盖上设有轴承座，且所述箱盖通过螺栓连接一轴承端盖，通过转动螺栓可调整所述轴承端盖内轴承的间隙。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：1、本专利技术能够任意在振动钻进和回转钻进的工作模式间进行切换或组合，能够极大地提高钻机对不同地质条件的适应能力；2、结构简单，体积小，重量轻，方便运输和拆装，可以满足单人操作的要求；3、该钻机具有转速实时显示功能，可根据不同地质条件调整钻杆转速，最大程度的提高取芯效率；4、该钻机全部使用电子元器件，因此动力源仅需要一套锂电池组便可满足整套系统的动力需求，降低了整套系统的复杂程度，方便后期维护。附图说明图1是本专利技术实施例一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机的结构示意图；图2是本专利技术实施例的结构剖视图。图中：1-动力机构，2-连接法兰，3-霍尔传感器，4-转速显示器，5-箱盖，6-手持部，7-壳体，8-钻杆转换连接头，9-钻杆，10-钻头，11-转换连接接头，12-轴承端盖，13-电缆，14-钻机控制器，15-电源组件，16-行星减速器，17-输入轴，18-第一离合器，19-空间凸轮机构，20-凸轮轴承随动器，21-振子，22-第二离合器，23-输出轴，24-卡簧。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参考图1和图2，本专利技术的实施例公开了一种基于空间凸轮机构19的柱塞式振动回转取样钻机，包括动力源和激振器两大部分，所述动力源包括动力机构1、电源组件15和转换连接接头11，所述动力机构1为大功率电机，所述大功率电机为可变速、输出扭矩较大的交流电机，主要负责钻机的动力输入，所述大功率电机包含一电机输出轴，所述电机输出轴端部通过平键连接在所述转换连接接头11其中一端；所述动力机构1通过电缆13连接有电源组件15，所述电源组件15为锂电池组，所述锂电池组采用具有高储存能量密度的锂离子电池，该锂电池组相较于传统的铅酸电池在质量方面有很大的优化，方便整套系统的运输工作，锂电池组通过电缆13为所述大功率电机提供电力；所述激振器包括壳体7、箱盖5、轴承端盖12、输入轴17、振子21、凸轮轴承随动器20、空间凸轮机构19、第一离合器18、第二离合器22、钻机控制器14、输出轴23、行星减速器16、钻杆转换连接头8、钻杆9、卡簧24和钻头10，主要用来产生振动\回转动作并通过钻杆9传递至目标岩样以钻取岩石样品。在本实施例中，所述第一离合器18为振动切换离合器，所述第二离合器22为回转切换离合器。所述振动切换离合器和回转切换离合器均包括主动部分和从动部分，所述主动部分和从动部分沿轴向布置，且二者的旋转轴线相重合，所述从动部分内设有电磁线圈，所述钻机控制器14电连接所述振动切换离合器和回转切换离合器的电磁线圈，当所述钻机控制器14控制所述电磁线圈通电时，所述主动部分和从动部分的结合面紧密贴合在一起，并通过相互之间的摩擦力传递力矩。所述壳体7内为空腔，所述壳体7顶端安装所述箱盖5，且所述箱盖5上加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机，包括动力源和激振器两部分，其特征在于：所述动力源和所述激振器通过一连接法兰进行连接，所述动力源包括用于钻机动力输入的动力机构和用于为所述动力机构提供电力的电源组件；所述激振器包括内为空腔的壳体、位于所述壳体内的第一离合器和振动机构以及位于所述壳体底部的第二离合器和钻进机构，所述壳体顶端设有一箱盖，一输入轴沿所述壳体轴心方向穿插入所述壳体中心处，所述输入轴一端延伸至所述箱盖外连接所述动力机构，用于接收并传递所述动力机构的输入动力；位于所述壳体内的所述输入轴通过第一离合器连接所述振动机构，以驱使所述振动机构动作，使所述激振器产生振动；所述输入轴另一端延伸至所述壳体底部外通过所述第二离合器连接所述钻进机构，实现钻机的回转钻进；所述壳体外对称固设有若干手持部，其中一所述手持部上设有钻机控制器，所述钻机控制器电连接所述第一离合器、第二离合器、动力机构和电源组件。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机，包括动力源和激振器两部分，其特征在于：所述动力源和所述激振器通过一连接法兰进行连接，所述动力源包括用于钻机动力输入的动力机构和用于为所述动力机构提供电力的电源组件；所述激振器包括内为空腔的壳体、位于所述壳体内的第一离合器和振动机构以及位于所述壳体底部的第二离合器和钻进机构，所述壳体顶端设有一箱盖，一输入轴沿所述壳体轴心方向穿插入所述壳体中心处，所述输入轴一端延伸至所述箱盖外连接所述动力机构，用于接收并传递所述动力机构的输入动力；位于所述壳体内的所述输入轴通过第一离合器连接所述振动机构，以驱使所述振动机构动作，使所述激振器产生振动；所述输入轴另一端延伸至所述壳体底部外通过所述第二离合器连接所述钻进机构，实现钻机的回转钻进；所述壳体外对称固设有若干手持部，其中一所述手持部上设有钻机控制器，所述钻机控制器电连接所述第一离合器、第二离合器、动力机构和电源组件。2.如权利要求1所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机，其特征在于：所述动力机构为大功率电机，所述电源组件为锂电池组，所述锂电池组通过电缆连接所述大功率电机。3.如权利要求2所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机，其特征在于：所述大功率电机的输出轴通过一转换连接接头连接所述输入轴。4.如权利要求3所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机，其特征在于：所述连接法兰四周设有通孔，便于观察所述转换连接接头与所述大功率电机和所述输入轴的连接情况，所述连接法兰上固设有霍尔传感器，可实时监测大功率电机输出转速，所述箱盖上通过铰链设有转速显示器，所述转速显示器和所述霍尔传感器相连，可实时显示霍尔传感器所测得的电机输出轴转速。5.如权利要求1所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机，其特征在于：所述第一离合器和第二离合器均包括主动部分和从动部分，所述主动部分和从动部分沿轴向布置，且二者的旋转轴线相重合，所述从动部分内设有电磁线圈，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，张振东，徐凯，周天福，田德天，何超，王锡霖，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42