【技术实现步骤摘要】
本申请涉及高端装备制造的领域，尤其是涉及一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器。
技术介绍
1、矿山、地铁和隧道等地下工程发生事故灾害时，由于坍塌冒落、巷道积水等造成矿井巷道堵塞，导致作业人员被困，救援实践证明通过地面钻探大直径救援孔，形成救援通道将被困人员提升至地面是一种快速有效的救援手段，快速和安全是大直径救援孔施工准则，通过减少钻探施工时间能有效提高被困人员生还率。
2、目前，大直径钻孔由于采用泥浆钻进工艺施工，极易发生泥浆灌入地下工程造成二次伤害；而常规的气动潜孔锤由于采用气体直接驱动活塞冲击破岩，在深孔应用时，因气体压缩性造成冲击活塞工作不稳定，造成深孔钻进效率低甚至无法使用；我国在深孔气动钻具方面尚处空白。本专利技术避免了气体直接驱动活塞直线运动，通过采用高压驱动的旋转动力驱动偏心机构产生直线运动冲击，且利用气体的爆炸性和不稳定可产生的较好的碎岩效果，可大幅提高钻进效率，缩短救援时间。
技术实现思路
1、为了进一步提升钻探救援效率，本申请提供一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器。
2、本申请提供的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器采用如下的技术方案：
3、一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，包括：
4、依次设置的多螺杆耦合旋转动力总成、万向节总成以及锤头总成；
5、振动体总成，设置在所述锤头总成和所述万向节总成之间，包括振动体主轴以及振动体组件，所述振动体组件沿所述振动体主轴间隔设置有多个，所述振动体组件包括穿设在所述振动体
6、振动体侧边阶梯偏心横轴，设置有多组，所述振动体侧边阶梯偏心横轴与所述振动体侧边齿轮相键连接，每组所述振动体侧边阶梯偏心横轴包括多个偏心块和与所述偏心块相垂直连接的偏心轴。
7、通过采用上述技术方案，当高压气体驱动多螺杆耦合旋转动力总成产生动力，动力通过万向节总成传递给安装在振动体总成中的振动体主轴，振动体主轴将动力传递给安装在振动体主轴上的振动体驱动锥齿轮，在振动体驱动锥齿轮下方设置的四个侧面啮合的振动体侧边齿轮将动力传递给振动体双联背向齿轮和下方的四个振动体侧边齿轮。当螺杆总成开始工作时，动力通过万向节总成传递到振动体主轴上，偏心块之间的相位差使得振动体产生的周期性变化的轴向分量方向相同，能够在水平方向保持平衡，所以在钻进密实土层或含有砾石的砂质土层时通过冲击提升钻探救援效率。
8、可选的，多组所述振动体侧边阶梯偏心横轴沿所述振动体主轴的圆周方向均匀布置，相邻两个偏心块之间形成的夹角为90°，每个相对设置的所述偏心块呈对角线布置。
9、通过采用上述技术方案，四个偏心块之间的相位差使得振动体产生的周期性变化的轴向分量方向相同，且周期同步，故相互叠加，而水平方向上的离心力分量以及扭转力矩方向相反，且周期同步，相互抵消，使得整个螺杆冲击器输出竖直方向上周期性的激振力，在水平方向上保持平衡，且没有水平方向的振动产生，保证了气动潜孔冲击器的锤头总成的平稳输出。
10、可选的，每个所述振动体侧边阶梯偏心横轴所构成的一组所述偏心块与相邻的所述振动体侧边阶梯偏心横轴所构成的一组所述偏心块的运动频率设置为相同，转动的方向设置为相反。
11、通过采用上述技术方案，振动体侧边阶梯偏心横轴的偏心块所产生的离心力的径向分量一直为垂直于平面向内，所产生的轴向分量，则为从向下逐渐减少到零然后向上逐渐增加，另一侧振动体侧边阶梯偏心横轴的偏心块所产生的离心力的径向分量一直为垂直于平面向外，所产生的轴向分量，则为从向下逐渐减少到零然后向上逐渐增加，在这个过程中两侧的振动体侧边阶梯偏心横轴的偏心块所产生的离心力的径向分量相互抵消，但是会产生与动体驱动锥齿轮旋转方向相同的力矩。
12、可选的，所述偏心块的外侧设置有振动体外筒，所述振动体外筒外套设有振动体外壳，所述振动体外筒内部安装有顶环和弹簧，所述弹簧安装在顶环和万向节外筒之间的环状空间中。
13、通过采用上述技术方案，万向节外壳通过螺纹连接振动体外筒，弹簧安装在顶环和万向节总成之间的环状空间中，用来减少振动体总成产生的振动向上传递，从而减缓钻进密实土层或含有含有砾石的砂质土层时钻进的困难，进一步提升锤头总成的钻进效率。
14、可选的，所述振动体外筒内还设置有推力调心滚子轴承，所述振动体外筒与所述推力调心滚子轴承之间设置有橡胶垫。
15、通过采用上述技术方案，推力调心滚子轴承用来调整振动体总成上端和下端的同心度，橡胶垫同样用于吸收振动体总成产生的向上传递的振动，使得震动可以进一步减弱，从而减缓钻进密实土层或含有砾石的砂质土层时钻进的困难，进一步提升锤头总成钻进效率。
16、可选的，所述多螺杆耦合旋转动力总成设置在所述万向节总成远离所述偏心块的一端，所述多螺杆耦合旋转动力总成包括异形螺杆定子以及设置在所述异形螺杆定子上的多个耦合螺杆转子，所述耦合螺杆转子通过渐开线花键将动力传递至所述万向节总成。
17、通过采用上述技术方案，工作时，每个耦合螺杆转子通过渐开线花键与万向节总成连接在一起，再通过万向节将运动转化成为同心运动时，通过主动齿轮将扭矩传递至主传动齿轮处，主传动齿轮将扭矩传递至万向节轴处，从而实现动力的传递。
18、可选的，所述振动体外壳与所述振动体驱动锥齿轮之间设置有动静配合轴承。
19、通过采用上述技术方案，动静配合轴承的设置用来解决振动体总成的底部的齿轮和振动体侧边齿轮之间的动静配合问题，能够进一步保证动力的传递的稳定性。
20、可选的，振动体主轴上连接有压缩板，压缩板一侧连接有紧固螺母，紧固螺母外侧与振动体外壳相连接，振动体外壳的另一侧也连接有紧固螺母。
21、通过采用上述技术方案，压缩板和紧固螺母的设置将振动体外壳的位置固定住，从而能够减少固定体外壳的振动传递，从而能进一步保证施工过程中，即钻进过程中的稳定性。
22、可选的，所述锤头总成包括设置在所述振动体外壳远离所述万向节总成一侧的防掉环以及与所述防掉环相连接的锤头。
23、通过采用上述技术方案，锤头的设置使得在进行钻进时能够更加稳定，并且防掉环的设置也保证了锤头的稳定性，使得锤头能够更加的稳定钻进，保证了施工作业的质量。
24、可选的，所述万向节总成包括万向节左传动轴叉、穿设在所述万向节左传动轴叉上的万向节中传动轴叉、穿设在所述振动体主轴上的万向节传动齿轮以及设置在所述万向节中传动轴叉与所述万向节传动齿轮之间的万向节扭矩节。
25、通过采用上述技术方案，在工作时，多螺杆耦合旋转动力总成开始工作，耦合螺杆转子开始转动，动力通过渐开线花键传递到万向节左传动轴叉，并通过万向节扭矩节传递到万向节中传动轴叉，再次通过万向节扭矩节将动力传递到万向节本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：多组所述振动体侧边阶梯偏心横轴(32)沿所述振动体主轴(31)的圆周方向均匀布置，相邻两个所述偏心块(321)之间形成的夹角为90°，每个相对设置的所述偏心块(321)呈对角线布置。
3.根据权利要求2所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：每个所述振动体侧边阶梯偏心横轴(32)所构成的一组所述偏心块(321)与相邻的所述振动体侧边阶梯偏心横轴(32)所构成的一组所述偏心块(321)的运动频率设置为相同，转动的方向设置为相反。
4.根据权利要求3所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：所述偏心块(321)的外侧设置有振动体外筒(4)，所述振动体外筒(4)外套设有振动体外壳(5)，所述振动体外筒(4)内部安装有顶环(6)和弹簧(7)，所述弹簧(7)安装在顶环(6)和万向节外筒之间的环状空间中。
5.根据权利要求4所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：所述振动体外筒(4)内
6.根据权利要求1所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：所述多螺杆耦合旋转动力总成(1)设置在所述万向节总成(2)远离所述偏心块(321)的一端，所述多螺杆耦合旋转动力总成(1)包括异形螺杆定子(11)以及设置在所述异形螺杆定子(11)上的多个耦合螺杆转子(12)，所述耦合螺杆转子(12)通过渐开线花键将动力传递至所述万向节总成(2)。
7.根据权利要求4所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：所述振动体外壳(5)与所述振动体驱动锥齿轮(331)之间设置有动静配合轴承(8)。
8.根据权利要求5所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：振动体主轴(31)上连接有压缩板(16)，压缩板(16)一侧连接有紧固螺母(17)，紧固螺母(17)外侧与振动体外壳(5)相连接，振动体外壳(5)的另一侧也连接有紧固螺母(17)。
9.根据权利要求5所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：所述锤头总成(13)包括设置在所述振动体外壳(5)远离所述万向节总成(2)一侧的防掉环(131)以及与所述防掉环(131)相连接的锤头(132)。
10.根据权利要求1所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：所述万向节总成(2)包括万向节左传动轴叉(21)、穿设在所述万向节左传动轴叉(21)上的万向节中传动轴叉(22)、穿设在所述振动体主轴(31)上的万向节传动齿轮(23)以及设置在所述万向节中传动轴叉(22)与所述万向节传动齿轮(23)之间的万向节扭矩节(24)。
...【技术特征摘要】
1.一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：多组所述振动体侧边阶梯偏心横轴(32)沿所述振动体主轴(31)的圆周方向均匀布置，相邻两个所述偏心块(321)之间形成的夹角为90°，每个相对设置的所述偏心块(321)呈对角线布置。
3.根据权利要求2所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：每个所述振动体侧边阶梯偏心横轴(32)所构成的一组所述偏心块(321)与相邻的所述振动体侧边阶梯偏心横轴(32)所构成的一组所述偏心块(321)的运动频率设置为相同，转动的方向设置为相反。
4.根据权利要求3所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：所述偏心块(321)的外侧设置有振动体外筒(4)，所述振动体外筒(4)外套设有振动体外壳(5)，所述振动体外筒(4)内部安装有顶环(6)和弹簧(7)，所述弹簧(7)安装在顶环(6)和万向节外筒之间的环状空间中。
5.根据权利要求4所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：所述振动体外筒(4)内还设置有推力调心滚子轴承(9)，所述振动体外筒(4)与所述推力调心滚子轴承(9)之间设置有橡胶垫(10)。
6.根据权利要求1所述的一种深孔旋转驱动的气动潜孔冲击器，其特征在于：所述多螺杆耦合旋转动力总成(1)设置在所述万向节总成(...
【专利技术属性】
技术研发人员：周兢，苏世达，王瑜，吴浩，夏柏如，董袁，高玉林，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
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