一种具有液压振动冲击功能的钻机动力头制造技术

本发明专利技术公开了一种具有液压振动冲击功能的钻机动力头。它包括液压马达、液压冲击组件、水尾组件和动力头固定架组件；液压马达与液压冲击组件上端面采用法兰连接，液压冲击组件下端面与水尾组件上端面采用法兰连接，水尾组件与动力头固定架组件铰接；液压马达与液压冲击外固定套通过法兰连接；液压冲击组件的动力头输出轴与马达输出轴通过滑动花键连接、与水尾组件的动力头水尾轴通过滑动花键连接；液压冲击过渡组件位于液压冲击组件与水尾组件之间；液压冲击过渡组件分别与液压冲击组件、水尾组件通过法兰连接。本发明专利技术具有能在传递马达输出的转速和扭矩的同时，对钻具施加冲击功，实现高效碎岩钻进的优点。高效碎岩钻进的优点。高效碎岩钻进的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有液压振动冲击功能的钻机动力头


[0001]本专利技术涉及地质装备领域，尤其涉及一种钻机的动力头装置，更具体地说它是一种具有液压振动冲击功能的钻机动力头。

技术介绍

[0002]在钻探领域，有多种地表钻进成孔方法，如回转钻进、冲击钻进和冲击回转钻进等，其中对于一些坚硬难破碎地层，冲击碎岩的方法比单纯的回转钻进效果更好。
[0003]目前，岩土体工程上大量采用全液压钻机来完成地表成孔作业，但市场上的主流全液压钻机大多采用液压缸顶驱动力头，动力头直接驱动钻杆柱，动力头和孔底钻具刚性连接的方案，这种方案无法采用冲击碎岩方法，否则会直接损坏液压缸。
[0004]此外，对于一些复杂工况，现有钻机仅靠回转钻进方法实施起来有诸多困难：如对于松散破碎地层，钻具要快速通过，要求动力头输出高转速低扭矩，而在地表开孔作业、大直径成孔作业或者深孔作业中，则要求动力头输出大扭矩低转速。为解决此困难，现有钻机提出了多种解决方案，如采用模块化设计方法，设计多种不同的动力头，针对不同工况更换使用；或者采用双马达驱动，动力头内部设计减速器，通过多个齿轮啮合位置获得不同范围的转速输出；或者采用变量马达，安装传感器，使用负载敏感液压系统设计，依负载需要实时调整马达的转速转矩输出。但总体上看，这些改进仍然是在单一回转钻进范围内做出的一定改良，且在解决了马达输出问题的同时又引入了新的困难，如钻机配件功率质量比降低，对施钻人员技术要求提高，现场恶劣环境下的工作可靠性等问题。
[0005]因此，开发一种能在传递马达输出的转速和扭矩的同时，对钻具施加冲击功，实现高效碎岩钻进的钻机动力头很有必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了提供一种具有液压振动冲击功能的钻机动力头，该动力头由马达、液压冲击组件、水尾组件和固定座组件组成，能在传递马达输出的转速和扭矩的同时，对钻具施加冲击功，实现高效碎岩钻进；解决复杂工况条件下，仅有回转功能的钻机动力头实施钻进困难的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种具有液压振动冲击功能的钻机动力头，其特征在于：包括液压马达、液压冲击组件、水尾组件和动力头固定架组件；液压马达与液压冲击组件上端面采用法兰连接，液压冲击组件下端面与水尾组件上端面采用法兰连接，水尾组件与动力头固定架组件铰接；
[0008]液压马达与液压冲击外固定套通过法兰连接；
[0009]液压冲击组件的动力头输出轴与马达输出轴通过滑动花键连接、与水尾组件的动力头水尾轴通过滑动花键连接；
[0010]液压冲击过渡组件位于液压冲击组件与水尾组件之间；液压冲击过渡组件分别与液压冲击组件、水尾组件通过法兰连接。
[0011]在上述技术方案中，液压冲击组件由液压冲击外固定套、液控换向阀、冲击器轴承压盖、第一圆锥滚子轴承、动力头输出轴、液压冲击活塞组成；
[0012]液控换向阀通过螺钉固定在液压冲击外固定套上，液压冲击外固定套为液压冲击组件与液压马达和水尾组件进行法兰连接的壳体，液压冲击外固定套分别与液压马达、水尾组件通过法兰连接；
[0013]动力头输出轴通过第一圆锥滚子轴承悬挂在液压冲击外固定套上，第一圆锥滚子轴承上安装有冲击器轴承压盖，冲击器轴承压盖通过螺钉垫圈固定组件固定安装在液压冲击外固定套上；液压冲击活塞圈套在动力头输出轴上；
[0014]液压冲击过渡组件包括格莱圈和耐磨环；
[0015]液压冲击活塞圈套在动力头输出轴上，液压冲击活塞与液压冲击外固定套之间通过格莱圈形成动密封，液压冲击外固定套内腔被封隔为上下两个密闭空腔。
[0016]在上述技术方案中，水尾组件包括水尾钢筒体、动力头水尾轴；动力头水尾轴通过第二圆锥滚子轴承悬挂在水尾钢筒体上。
[0017]在上述技术方案中，动力头水尾轴外设置水尾轴用铜套；动力头水尾轴的下端为多级阶梯轴；
[0018]第二圆锥滚子轴承由水尾支撑限位轴套和水尾轴承压盖支撑限位；
[0019]水尾轴承压盖上安装直水接头；
[0020]水尾钢筒体上安装油杯。
[0021]在上述技术方案中，动力头固定架组件由六角导轨和动力头托板组成；
[0022]动力头托架焊接在六角导轨上；
[0023]水尾组件与动力头托架铰接。
[0024]在上述技术方案中，液控换向阀通过螺钉安装在液压冲击外固定套上、并与液压冲击外固定套内部的油路连通。
[0025]本专利技术具有如下优点：
[0026](1)单马达直接驱动；本专利技术采用单个马达直接驱动动力头输出轴，马达输出轴和动力头输出轴之间通过内外花键连接，不经过减速机构或多级变速机构传递扭矩和转速的方案，这样可以避免能量流经中间机构造成损耗，提高能量利用率，同时使得动力头结构紧凑，质量和体积都较小，方便运输，尤其适用于偏远地形复杂地区的钻机运输；
[0027](2)液压振动冲击结构；本专利技术在回转动力头上设计安装液压振动冲击器，在动力头加压给进、带动孔底钻具回转破碎岩石的同时，液压振动冲击器以一定的频率施加钻具以冲击功，形成冲击回转复合钻进，能有效克服回转动力头实施困难的复杂工况；
[0028](3)多种螺纹接头的动力头水尾轴；本专利技术将动力头水尾轴连接钻杆柱一端做成多级阶梯轴形式，上面车上不同的配套螺纹，这样可以大大增强钻机动力头对不同类型钻杆的适用性，如普通钻杆，绳索取心钻杆，套管等；
[0029](4)旋转让开孔口方式和动力头托板浮动；本专利技术钻进中需要动力头持续给进，两个液压缸安装在动力头固定架组件的预留孔位上，同步动作，通过动力头托板带动动力头沿着六角导轨上下滑动、在连接关系上，动力头的马达，液压冲击组件，水尾组件之间刚性连接，水尾组件与动力头托板铰接，两根铰链中，一根较长，固定不动；另一根较短，可以分离；动力头可以绕较长铰链旋转，让开孔口位置，方便操作人员进行一些其他必要作业，同
时动力头可以在铰链上相对于动力头托板上下窜动一段距离，这样可以余出一段冲击距离，防止液压振动器的冲击功影响液压缸的给进动作。
[0030]本专利技术所述动力头由马达、液压冲击组件、水尾组件和固定架组件组成，在动力头上同时设置马达组件、液压冲击组件，能在传递马达输出的转速和扭矩的同时，对钻具施加冲击功，实现高效碎岩钻进；解决复杂工况条件下，仅有回转功能的钻机动力头实施钻进困难的问题。
附图说明
[0031]图1为本专利技术中的动力头剖视结构示意图。
[0032]图2为本专利技术中的动力头立体结构示意图一。
[0033]图3为本专利技术中的动力头立体结构示意图二。
[0034]图4为本专利技术中的动力头固定架组件立体结构示意图。
[0035]图5为本专利技术中的液压马达和液压冲击组件的连接剖视结构示意图。
[0036]图6为本专利技术中的水尾组件和动力头固定架组件的连接剖视结构示意图。
[0037]图中1
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液压冲击外固定套，2
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液控换向阀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有液压振动冲击功能的钻机动力头，其特征在于：包括液压马达(23)、液压冲击组件(24)、水尾组件(25)和动力头固定架组件(26)；液压马达(23)与液压冲击组件(24)上端面采用法兰连接，液压冲击组件(24)下端面与水尾组件(25)上端面采用法兰连接，水尾组件(25)与动力头固定架组件(26)铰接；液压马达(23)与液压冲击外固定套(1)通过法兰连接；液压冲击组件(24)的动力头输出轴(16)与马达输出轴通过滑动花键连接、与水尾组件(25)的动力头水尾轴(21)通过滑动花键连接；液压冲击过渡组件(4)位于液压冲击组件(24)与水尾组件(25)之间；液压冲击过渡组件(4)分别与液压冲击组件(24)、水尾组件(25)通过法兰连接。2.根据权利要求1所述的具有液压振动冲击功能的钻机动力头，其特征在于：液压冲击组件(24)包括液压冲击外固定套(1)、液控换向阀(2)、冲击器轴承压盖(14)、第一圆锥滚子轴承(15)、动力头输出轴(16)和液压冲击活塞(17)；液控换向阀(2)固定在液压冲击外固定套(1)上，液压冲击外固定套(1)为液压冲击组件(24)与液压马达(23)和水尾组件(25)进行法兰连接的壳体；动力头输出轴(16)通过第一圆锥滚子轴承(15)悬挂在液压冲击外固定套(1)上，第一圆锥滚子轴承(15)上安装有冲击器轴承压盖(14)，冲击器轴承压盖(14)通过螺钉垫圈固定组件(11)固定安装在液压冲击外固...

【专利技术属性】
技术研发人员：项洋，肖冬顺，姚震桐，颜慧明，马明，胡郁乐，周治刚，曾立新，丁晔，任永佳，苏传洋，张涛，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：