一种全方位深孔钻机制造技术

本发明专利技术公开了一种全方位深孔钻机，包括机架，机架下安装履带和撑腿油缸，机架上安装液压泵、油箱及操纵部件，在所述的机架上设置变幅单元、滚动摩擦单元及钻机单元；变幅单元的非摆动端固设在机架上，变幅单元的摆动端上设置滚动摩擦单元，滚动摩擦单元上设置钻机单元，通过变幅单元可以调整滚动摩擦单元和钻机单元在0～105°范围内摆动，滚动摩擦单元可带动钻机单元沿其轴向进行滚动式行走。本发明专利技术的全方位深孔钻机能在800～3000mm的范围内实现0～26°的斜孔钻进作业；钻机通过变副油缸、支腿油缸和回转总成的调整，可实现向上、向下的垂直孔,以及与这些垂直孔成任意角度的钻孔作业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钻探设备领域，具体为一种全方位深孔钻机。
技术介绍
在煤矿开采领域，随着技术的发展，各种功能的新型钻机实现应用，其基本结构相似，基本功能相同，已基本实现了水平孔、斜孔、垂直孔的打钻功能。以往的钻机设计在采用传统技术时，由于井下空间的狭小的原因，导致了钻机功能的设计瓶颈，主要归纳为：1.钻机桅杆的推进机构都采用齿轮齿条倍速传动机构，这种结构的优点在于解决空间不足的问题，可以使钻机的行程增加一倍，其缺点为使推进力减半，齿轮、齿条直接裸露在外，损害较快；2.桅杆采用滑动结构行走，就是油缸推着U形槽在轨道上滑动实现行走。其缺点在于滑动阻力大，由于井下粉尘大，大量粉尘进入U形槽，难以清理，使行走阻力增大并加速滑轨的损坏；3.桅杆的角度调整机构结构复杂，稳定性差。典型的为曲柄连杆机构做固定受力支撑，钻机在打钻作业中振动严重；4.钻机支撑依靠顶天立地的油缸支撑，不能对桅杆进行全方位角度支撑；5.焊接结构多，整体结构强度差；井下腐蚀强度高，焊缝裂纹容易产生间隙腐蚀，加速重要结构件损坏；6.狭小的井下空间要求钻机体积小，对于小体积大推力的要求，钻机难以实现伸缩功能。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术的目的在于提供了全方位深孔钻机，该全方位深孔钻机能在800～3000mm的范围内实现0～26°的斜孔钻进作业；四个机架支腿油缸和两个托架支撑油缸形成稳定的平面三点支撑和空间多点支撑作用，钻机通过变副油缸、支腿油缸和回转总成的调整，可实现向上、向下的垂直孔,以及与这些垂直孔成任意角度的钻孔作业。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种全方位深孔钻机，包括机架，机架下安装履带和撑腿油缸，机架上安装液压泵、油箱及操纵部件，在所述的机架上设置变幅单元、滚动摩擦单元及钻机单元；变幅单元的非摆动端固设在机架上，变幅单元的摆动端上设置滚动摩擦单元，滚动摩擦单元上设置钻机单元，通过变幅单元可以调整滚动摩擦单元和钻机单元在0～105°范围内摆动，滚动摩擦单元可带动钻机单元沿其轴向进行滚动式行走。进一步的，在所述的变幅单元的变幅端与滚动摩擦单元之间还设置回转单元，回转单元可带动滚动摩擦单元进行360°的回转。更进一步的，连接回转单元与滚动摩擦单元还设置辅助支撑油缸。还有，变幅单元的非摆动端通过变幅单元支撑油缸固设在机架上，变幅单元支撑油缸可以在竖向的0～26°范围内对变幅单元进行支撑。具体的，所述的变幅单元包括横梁、角度调节油缸、摆幅架和钻机安装件，所述的摆幅架的一端活动式安装在横梁的端部，摆幅架的另一端与角度调节油缸的活塞端活动式连接，角度调节油缸的非活塞端活动式悬设在横梁下，钻机安装件固定设置在摆幅架上；所述的横梁为可伸缩横梁，横梁包括相互套设的伸缩梁和固定梁，伸缩梁为光滑的梁体结构；固定梁的端部固设在机架上，滚动摩擦单元安装在钻机安装件上。优选的，所述的摆幅架的一端通过第二铰接轴安装在横梁的端部，摆幅架的另一端通过第一铰接轴与角度调节油缸的活塞端连接，角度调节油缸的非活塞端与设置在伸缩梁下的靠近摆幅架的支撑座通过摆动轴活动连接；所述的第一铰接轴与第二铰接轴之间的水平投影距离L3为271mm，第二铰接轴与摆动轴之间的水平投影距离L2为562mm，第二铰接轴与摆动轴之间的垂直投影距离h2为256mm，所述的角度调节油缸的行程g2为0～472mm。还有，所述的伸缩梁与固定梁通过埋设的伸缩油缸实现伸缩运动，伸缩油缸的活塞端与固定梁的端部固定连接，伸缩油缸的非活塞端与伸缩梁固定连接；所述的伸缩油缸的行程g1为0～550mm。具体的，所述的滚动摩擦单元包括桅杆框架，在桅杆框架上活动式设置滚动承托部件，在桅杆框架内嵌设驱动油缸和驱动油缸活塞杆，滚动承托部件与驱动油缸沿轴向固定连接，驱动油缸活塞杆的端部固定在桅杆框架上；滚动承托部件上安装钻机单元，驱动油缸带动滚动承托部件沿桅杆框架滚动式来回移动。具体的，所述的滚动承托部件包括第一滚动件和承托板，承托板通过第一滚动件滚动式设置在桅杆框架上；第一滚动件包括沿竖向并列设置的两个第一滚轮，两个第一滚轮夹持在桅杆框架上并沿桅杆框架滚动；沿长度方向在桅杆框架上设置板状的滑轨，两个第一滚轮夹持在滑轨轨面上沿桅杆框架滚动，且第一滚轮的轴向与滑轨的轨面平行；在所述的第一滚动件上还设置第一偏心轴，第一偏心轴与第一滚轮同轴并列设置在轴芯上。还有，所述的滚动承托部件还包括第二滚动件，第二滚动件包括与承托板固定连接的第二滚轮，第二滚轮沿滑轨的边缘滚动；所述的第二滚轮的轴向与滑轨轨面垂直，在第二滚动件上还设置第二偏心轴，第二偏心轴与第二滚轮同轴并列设置在轴芯上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的全方位深孔钻机能在800～3000mm的范围内实现0～26°的斜孔钻进作业；四个机架支腿油缸和两个托架支撑油缸形成稳定的平面三点支撑和空间多点支撑作用，钻机通过变副油缸、支腿油缸和回转总成的调整，可实现向上、向下的垂直孔,以及与这些垂直孔成任意角度的钻孔作业。钻机的工作范围:钻机可在高度和宽度大于2300mm的巷道内做打孔作业，对于超过托架支撑油缸范围的巷道，可通过加长油缸活塞杆来保证油缸支撑范围；支腿油缸对变幅机构的调整角度为26°，变幅油缸调整角度为105°，所以钻杆可实现131°内的任意角度钻孔作业；回转总成可使托架360°回转，所以钻杆的作业角度为262°进行水平钻孔作业时，钻杆的水平高度作业范围为406～2452mm；在这个高度的内任意位置时，回转总成调整角度可使钻杆与水平面成任意角度，实现同一平面内(如：垂直平面)任意角度的钻孔作业；(2)本专利技术的滚动摩擦钻机构件采用油缸直接驱动代替齿轮倍速机构，可使起拔力和进给力不再减半，直接为驱动油缸的进给力，同比相同起拔力的倍速机构可使油缸直径减小30％；桅杆行走机构不再采用滑轨结构，而是采用滚动方式，推进阻力减小，拆装更加方便，敞开轨道上的煤粉更加容易清理，传统的滑动结构的衬板一般一个月就需要更换一次，而本专利技术的滚动承托部件的设计寿命在半年以上；本专利技术的滚动件采用滚轮的滚动形式，桅杆框架使用了方形型钢作为主体，焊缝明显减少，结构强度明显增强，桅杆框架的轨面完全裸漏在外部，当煤渣落在上面可轻松清除，防止煤渣对滚轮的损害；(3)为了对滚动承托部件的滚动进行限位，滚动承托部件还包括第二滚动件，第二滚动件为沿滑轨边缘滚动的滚轮，对滚动承托板进行限位；同时，为了保证对滑轨摩擦的补偿或对滑轨边缘的补偿，在第一滚动件和第二滚动件上都设置了偏心轴，以达到补偿滑轨的目的；(4)本专利技术的钻机变幅机构主要通过摆幅架、横梁与角度调节油缸的伸缩组成大承载旋转机构；大幅简化角度调整的结构，其结果使钻机高度大幅降低；伸缩的横梁可实现行程550mm的伸缩，替代履带的移动，减小井下大型钻机的移动，方便操作；通过角度调节油缸的伸缩实现摆幅架能在0～105°内旋转，并实现任意角度最小支撑力臂不小于150mm，可以支撑更大的翻转力矩；第一铰接轴、第二铰接轴和摆动轴形成任意三角形的稳定结构，提高结构的刚度和稳定性；(5)本专利技术的伸缩梁采用180*180*8的方钢做主体，伸缩油缸直接布置在方钢内部，采用活塞杆端部设置进/出油口，可布置最大外径的油缸；角度调节油缸的铰支点设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全方位深孔钻机，包括机架(7)，机架(7)下安装履带(8)和撑腿油缸(16)，机架(7)上安装液压泵(12)、油箱(13)及操纵部件，其特征在于，在所述的机架(7)上设置变幅单元(2)、滚动摩擦单元(1)及钻机单元；变幅单元(2)的非摆动端固设在机架(7)上，变幅单元(2)的摆动端上设置滚动摩擦单元(1)，滚动摩擦单元(1)上设置钻机单元，通过变幅单元(2)可以调整滚动摩擦单元(1)和钻机单元在0～105°范围内摆动，滚动摩擦单元(1)可带动钻机单元沿其轴向进行滚动式行走；所述的变幅单元(2)包括横梁(2‑3)、角度调节油缸(2‑2)、摆幅架(2‑1)和钻机安装件(2‑4)，所述的摆幅架(2‑1)的一端活动式安装在横梁(2‑3)的端部，摆幅架(2‑1)的另一端与角度调节油缸(2‑2)的活塞端活动式连接，角度调节油缸(2‑2)的非活塞端活动式悬设在横梁(2‑3)下，钻机安装件(2‑4)固定设置在摆幅架(2‑1)上；所述的横梁(2‑3)为可伸缩横梁，横梁(2‑3)包括相互套设的伸缩梁(2‑31)和固定梁(2‑32)，伸缩梁(2‑31)为光滑的梁体结构；固定梁(2‑32)的端部固设在机架(7)上，滚动摩擦单元(1)安装在钻机安装件(2‑4)上。...

【技术特征摘要】
1.一种全方位深孔钻机，包括机架(7)，机架(7)下安装履带(8)和撑腿油缸(16)，机架(7)上安装液压泵(12)、油箱(13)及操纵部件，其特征在于，在所述的机架(7)上设置变幅单元(2)、滚动摩擦单元(1)及钻机单元；变幅单元(2)的非摆动端固设在机架(7)上，变幅单元(2)的摆动端上设置滚动摩擦单元(1)，滚动摩擦单元(1)上设置钻机单元，通过变幅单元(2)可以调整滚动摩擦单元(1)和钻机单元在0～105°范围内摆动，滚动摩擦单元(1)可带动钻机单元沿其轴向进行滚动式行走；所述的变幅单元(2)包括横梁(2-3)、角度调节油缸(2-2)、摆幅架(2-1)和钻机安装件(2-4)，所述的摆幅架(2-1)的一端活动式安装在横梁(2-3)的端部，摆幅架(2-1)的另一端与角度调节油缸(2-2)的活塞端活动式连接，角度调节油缸(2-2)的非活塞端活动式悬设在横梁(2-3)下，钻机安装件(2-4)固定设置在摆幅架(2-1)上；所述的横梁(2-3)为可伸缩横梁，横梁(2-3)包括相互套设的伸缩梁(2-31)和固定梁(2-32)，伸缩梁(2-31)为光滑的梁体结构；固定梁(2-32)的端部固设在机架(7)上，滚动摩擦单元(1)安装在钻机安装件(2-4)上。2.如权利要求1所述的全方位深孔钻机，其特征在于，在所述的变幅单元(2)的变幅端与滚动摩擦单元(1)之间还设置回转单元(3)，回转单元(3)可带动滚动摩擦单元(1)进行360°的回转。3.如权利要求2所述的全方位深孔钻机，其特征在于，连接回转单元(3)与滚动摩擦单元(1)还设置辅助支撑油缸(17)。4.如权利要求1所述的全方位深孔钻机，其特征在于，变幅单元(2)的非摆动端通过变幅单元支撑油缸(15)固设在机架上，变幅单元支撑油缸(15)可以在竖向的0～26°范围内对变幅单元(2)进行支撑。5.如权利要求1、2、3或4所述的全方位深孔钻机，其特征在于，所述的摆幅架(2-1)的一端通过第二铰接轴(2-12)安装在伸缩梁(2-31)的端部，摆幅架(2-1)的另一端通过第一铰接轴(2-11)与角度调节油缸(2-2)的活塞端连接，角度调节油缸(2-2)的非活塞端与设置在伸缩梁(2-31)下的靠近摆幅架(2-1)的支撑座(2-313)通过摆动轴(2-314)活动连接；所述的第一铰接轴(2-11)与第二铰接轴(2-12)之间的水平投影距离L3为271mm，第二铰接轴(2-12)与摆动轴(2-314)之间的水平投...

【专利技术属性】
技术研发人员：文新国，胡重杰，靳党林，张文，
申请(专利权)人：陕西斯达防爆安全科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61