专利名称：一种钻机动力头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动力头，尤其涉及一种轻便的多功能的钻机动力头。
背景技术：
一直以来，我国在交通不便的浅覆盖区的找矿都面临着巨大的困难。由于覆盖层的存在，常规的化探方法失去了应有的效果。浅钻与化探结合的技术方法成为覆盖区找矿的一种有效的新方法。目前这一找矿方法已经得到了广大化探工作者的普遍认同。浅覆盖区地表景观复杂多样，包含森林、沼泽、沙漠戈壁等多种类型，交通不便。为了实现快速钻进取样、快速转移的要求，需要将钻机做的轻便，易于人工搬运。钻机动力头作为钻机的核心功能部件，其重量约占钻机总重量的50%左右。为了实现使钻机轻便化的目标，我们必须将动力头做的足够轻便。覆盖层地质情况复杂多变，有腐殖质层、黄土层、粘泥层、砂层、碎石层、风化层、断裂带等多种复杂地层。在这些地层钻进需要用到螺旋钻进、硬质合金钻进及金刚石钻进等。这些钻进方法对动力头输出的转速和扭矩都有不同要求。另外在钻进、提钻及处理埋钻、卡钻事故等不同的钻进阶段也要求动力头输出不同的扭矩和转速。目前现有的钻机动力头结构重量大都在50kg以上，且功能单一，不能满足各行业浅层钻探取样的需求。综上所述，市场亟需一种可输出多种扭矩和转速的轻便的多功能的钻机动力头。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可输出多种扭矩和转速的轻便的多功能的钻机动力头。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种钻机动力头，包括动力机、离合器模块和变速箱，所述动力机内设有动力机输出轴，离合器模块包括离心离合器、离合碟和键，所述变速箱包括变速箱壳体，所述变速箱壳体表面设有一个变速把手，变速箱壳体内设有输入轴、传动轴、输出轴和九个齿轮，所述动力机输出轴通过键与所述离心离合器联接，所述离心离合器设置在所述离合碟内，所述离合器模块的离合碟与变速箱的输入轴上端联接，所述变速箱的输出轴由变速箱壳体下表面伸出变速箱壳体外部，所述变速箱壳体的下表面固定有一个水套，且水套套在所述输出轴上，所述水套的一侧固定有一个用于向钻具内提供循环流体的水嘴。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。进一步，所述输入轴、传动轴和输出轴的空间位置处于三角形的三个顶点上，所述九个齿轮包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、齿轮九，所述第一齿轮、第三齿轮、第五齿轮直接固定在输入轴上，且与输入轴同速转动，所述齿轮九通过间隙配合固定在输入轴上，其可在输入轴上自由转动；
所述第二齿轮的下端、第四齿轮上下两端、第六齿轮的上端各设有两个结合子，所述第二齿轮和第六齿轮通过滑动轴承固定在传动轴上，其可在传动轴上自由转动；所述第四齿轮通过平键固定所述传动轴上第二齿轮与第六齿轮之间的部分，且与第三齿轮啮合，或第四齿轮通过结合子与第二齿轮或第六齿轮结合，且固定在传动轴上，所述第四齿轮与传动轴同速转动，所述第七齿轮直接固定在传动轴上，其与传动轴同速转动；所述第八齿轮通过摩擦离合器固定在所述输出轴上，其与输出轴同速转动；所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，第五齿轮与第六齿轮啮合，第七齿轮与第八齿轮啮合，第八齿轮与齿轮九齿合。进一步,所述第一齿轮与第二齿轮的齿数比为15:19,第三齿轮与第四齿轮的齿数比为6:11,第五齿轮与第六齿轮的齿数比为11:52,第七齿轮与第八齿轮的齿数比为11:42。进一步，所述变速箱内第一至第六齿轮的模数为I. 5_，第七至第九齿轮的模数为2. 5mmο进一步，所述变速箱内还包括拨叉，所述变速把手通过拨叉与变速箱壳体内传动轴上的第四齿轮联接。进一步，所述变速箱壳体采用铝合金铸造。进一步，所述循环流体为水或空气。本发明的有益效果是本发明所述一种钻机动力头的变速箱变速箱壳体采用铝合金铸造，提高了钻机动力头在高转速、高负载、高冲击情况下的可靠性，减轻了动力头的重量；箱内齿轮为模数为I. 5mm和2. 5mm的小齿轮，并且变速箱内采用键加结合子的传动方式将输入轴、传动轴和输出轴及9个齿轮限制在最大直径不超过186mm的狭小空间中，并自带有稀油润滑系统，有效减轻了钻机动力头的重量、缩小了体积，提高了传动效率；动力机通过离合器与变速箱配合调速，变速箱内部的巧妙设计使其实现了高、中、低三个档位，从而满足不同输出转速的需求；该动力头结构紧凑，提高了钻机的灵活性和可靠性。
图I为本发明所述一种钻机动力头的结构示意图；图2为本发明所述一种钻机动力头的局部剖视图；图3为本发明所述一种钻机动力头的变速箱内部结构图。附图中，各标号所代表的部件列表如下I、动力机，2、离合器模块，3、变速箱，4、变速把手，5、水套，6、水嘴，201、离心离合器，202、离合碟，203、键，300、变速箱壳体，301、输入轴，302、传动轴，303、输出轴，301-1、第一齿轮，301-2、第三齿轮，301-3、第五齿轮，302-0、结合子，302-1、第二齿轮，302-2、第四齿轮，302-3、第六齿轮,302-4、第七齿轮,303-1、第八齿轮。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。如图I、图2、图3所示，本发明所述一种钻机动力头，包括动力机I、离合器模块2·和变速箱3，所述动力机I内设有动力机输出轴101，离合器模块2包括离心离合器201、离合碟202和键203，所述变速箱3包括变速箱壳体300，所述变速箱壳体300表面设有一个变速把手4，变速箱壳体300内设有输入轴301、传动轴302、输出轴303和九个齿轮，所述动力机输出轴101通过键203与所述离心离合器201联接，所述离心离合器201设置在所述离合碟202内，所述离合器模块2的离合碟202与变速箱3的输入轴上端联接，所述变速箱3的输出轴303由变速箱壳体300下表面伸出变速箱壳体300外部，所述变速箱壳体300的下表面固定有一个水套5，且水套套在所述输出轴303上，所述水套5的一侧固定有一个水嘴6。其中，水嘴6用于在钻进时向钻具内提供循环流体，循环流体可以是水或空气。图3为本发明所述一种钻机动力头的变速箱内部结构图，所述输入轴301、传动轴302和输出轴303的空间位置处于三角形的三个顶点上，所述九个齿轮包括第一齿轮
301-1、第二齿轮302-1、第三齿轮301-2、第四齿轮302-2、第五齿轮301-3、第六齿轮302-3、第七齿轮302-4、第八齿轮303-1、齿轮九301-4,
所述第一齿轮301-1、第三齿轮301-2、第五齿轮301_3直接固定在输入轴301上，且与输入轴301同速转动，所述齿轮九301-4通过间隙配合固定在输入轴301上，其可在输入轴301上自由转动；所述第二齿轮302-1的下端、第四齿轮302-2上下两端、第六齿轮302_3的上端各设有两个结合子302-0，所述第二齿轮302-1和第六齿轮302-3通过滑动轴承固定在传动轴302上，其可在传动轴302上自由转动；所述第四齿轮302-2通过平键固定在所述传动轴302上第二齿轮302-1与第六齿轮302-3之间的部分，且与第三齿轮301-2啮合，或第四齿轮302-2通过结合子302-0与第二齿轮302-1或第六齿轮302-3结合，且固定在传动轴302上，所述第四齿轮302-2与传动轴302同速转动，所述第七齿轮302-4直接固定在传动轴302上，其与传动轴302同速转动；所述第八齿轮303-1通过摩擦离合器固定在所述输出轴303上，其与输出轴303同速转动；所述第一齿轮301-1与所述第二齿轮302-1啮合，第五齿轮301_3与第六齿轮
302-3啮合，第七齿轮302-4与第八齿轮303-1啮合，第八齿轮303-1与齿轮九301-4齿合。其中,所述第一齿轮与第二齿轮的齿数比为15:19,第三齿轮与第四齿轮的齿数比为6:11,第五齿轮与第六齿轮的齿数比为11:52,第七齿轮与第八齿轮的齿数比为11:42。其中，所述变速箱内第一至第六齿轮的模数为I. 5_，第七至第九齿轮的模数为2. 5mmο其中，第八齿轮301-1与齿轮九301-4啮合形成齿轮泵，用于向变速箱3内部输送润滑油；但这种啮合结构在图中不能显现出来，这是因为输入轴301、传动轴302和输出轴303空间位置处于三角形的三个顶点上，所以在图3的平面图中不能显现出来。输入轴301与传动轴302通过第一齿轮301_1和第二齿轮302_1的啮合、第三齿轮301-2和第四齿轮302-2的啮合或第五齿轮301-3和第六齿轮303-3的啮合传动。传动轴302与输出轴303通过第七齿轮302_4与第八齿轮303_1的啮合传动。其中，所述变速箱3内还包括拨叉，所述变速把手4通过拨叉与变速箱壳体300内传动轴302上的第四齿轮302-2联接，使第四齿轮302-2沿传动轴302滑动，具体有三个工作位置，实现变速箱换挡，具体变速箱的变速比分别为3、5和17。本发明所述的钻机动力头的动力机I提供动力来源，通过动力机I的输出轴101与离合器201相联接，当动力机输出轴101达到一定转速时，离合器201与离合碟202相结合，带动变速箱3中的输入轴301转动。通过调节变速手把4，使变速箱3内的第四齿轮302-2位置发生变化，实现与第二齿轮302-1或第六齿轮302-3结合或单独工作。通过改变所述第四齿轮302-2的位置，可以改变变速箱3的输出转速第四齿轮302-2上端的结合子与第二齿轮302-1下端的结合子结合，动力由输入轴301传给第一齿轮301-1，通过第一齿轮301-1与第二齿轮302-1的啮合传给第二齿轮302-1，进而通过第二齿轮302-1传给第四齿轮302-2，再通过第四齿轮302-2传给传动轴302，此时第六齿轮302-3自由转动，此时，变速箱输出高转速；第四齿轮302-2单独工作，动力由输入轴301传给第三齿轮301_2，通过第三齿轮
301-2与第四齿轮302-2的啮合传给第四齿轮302-2，再通过第四齿轮302-2传给传动轴302，此时第二齿轮302-1和第六齿轮302-3自由转动，此时，变速箱输出中转速。第四齿轮302-2下端的结合子与第六齿轮302-3上端的结合子结合，动力由输入轴301传给第五齿轮301-3,通过第五齿轮301-3与第六齿轮302-3的啮合传给第六齿轮
302-3，进而通过第六齿轮302-3传给第四齿轮302-2，再通过第四齿轮302-2传给传动轴302，此时第二齿轮302-1自由转动，此时，变速箱输出低转速。其中，三种工作状态下，动力由传动轴302传到输出轴303都是通过第七齿轮
302-4和第八齿轮303-1的啮合完成的。其中，所述变速箱3的输出转速是通过实际参加传动的齿轮的齿数比决定的。如，在输出高转速的情况下，变速箱的变速比通过第一齿轮301-1和第二齿轮302-1的齿数比决定，此时变速箱的变速比为3 ;在输出中转速的情况下，变速箱3的变速比通过第三齿轮301-2和第四齿轮302-2的齿数比决定，此时变速箱的变速比为5 ;在输出低转速的情况下，变速箱3的变速比通过第五齿轮301-3和第六齿轮302-3的齿数比决定，此时变速箱的变速比为17。本发明所述钻机动力头的变速箱3采用变速箱变速箱壳体采用铝合金铸造，提高了钻机动力头在高钻速、高负载、高冲击情况下的可靠性，减轻了动力头的重量；箱内齿轮为模数为I. 5mm和2. 5mm的小齿轮，并且变速箱特殊设计的键加结合子的传动方式将输入轴301、传动轴302和输出轴303及9个齿轮限制在最大直径不超过186mm的狭小空间内，并自带有稀油润滑系统，有效减轻了钻机动力头的重量、缩小了体积，提高了传动效率，为实现钻机最大限度轻便化提供了可行性。以下施例中的动力机I以汽油机为例进行说明。本发明所述的动力机I通过离合器模块2与变速箱3配合调速。在装卸钻杆时，减小动力机I油门，使其处于怠速状态，此时在离心离合器202与离合碟203处于分离状态，由此离合碟203不能带动变速箱3内的输入轴301转动，变速箱3的输出轴303处于静止状态，在动力机I处于怠速状态下，旋转变速箱3上的变速手把4，使变速箱3内的齿轮啮合情况发生改变，产生不同的变速比，实现高、中、低三个档位，从而输出不同转速和扭矩，适用于金刚石钻进、合金钻进、螺旋钻进、空气钻进等多种钻进方法和工艺；当增大动力机I油门时，此时在离心离合器201与离合碟结合并带动离合碟202转动，离合碟202带动变速箱3输入轴301转动，开始钻进取样。此设计使动力头结构紧凑，提高了钻机的灵活性和可靠性。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种钻机动力头，其特征在于，包括动力机、离合器模块和变速箱，所述动力机内设有动力机输出轴，离合器模块包括离心离合器、离合碟和键，所述变速箱包括变速箱壳体，所述变速箱壳体表面设有一个变速把手，变速箱壳体内设有输入轴、传动轴、输出轴和九个齿轮， 所述动力机输出轴通过键与所述离心离合器联接，所述离心离合器设置在所述离合碟内，所述离合器模块的离合碟与变速箱的输入轴上端联接，所述变速箱的输出轴由变速箱壳体下表面伸出变速箱壳体外部，所述变速箱壳体的下表面固定有一个水套，且水套套在所述输出轴上，所述水套的一侧固定有一个用于向钻机内提供循环流体的水嘴。
2.根据权利要求I所述一种钻机动力头，其特征在于，所述输入轴、传动轴和输出轴的空间位置处于三角形的三个顶点上，所述九个齿轮包括第一齿轮至第九齿轮， 所述第一齿轮、第三齿轮、第五齿轮直接固定在输入轴上，且与输入轴同速转动，所述齿轮九通过间隙配合固定在输入轴上，其可在输入轴上自由转动； 所述第二齿轮的下端、第四齿轮上下两端、第六齿轮的上端各设有两个结合子，所述第二齿轮和第六齿轮通过滑动轴承固定在传动轴上，其可在传动轴上自由转动；所述第四齿轮通过平键固定所述传动轴上第二齿轮与第六齿轮之间的部分，且与第三齿轮啮合，或第四齿轮通过结合子与第二齿轮或第六齿轮结合，且固定在传动轴上，所述第四齿轮与传动轴同速转动，所述第七齿轮直接固定在传动轴上，其与传动轴同速转动； 所述第八齿轮通过摩擦离合器固定在所述输出轴上，其与输出轴同速转动； 所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，第五齿轮与第六齿轮啮合，第七齿轮与第八齿轮啮合，第八齿轮与齿轮九啮合。
3.根据权利要求2所述一种钻机动力头，其特征在于，所述第一齿轮与第二齿轮的齿数比为15:19,第三齿轮与第四齿轮的齿数比为6:11,第五齿轮与第六齿轮的齿数比为11:52,第七齿轮与第八齿轮的齿数比为11:42。
4.根据权利要求2所述一种钻机动力头，其特征在于，所述变速箱内第一至第六齿轮的模数为I. 5mm,第七至第九齿轮的模数为2. 5_。
5.根据权利要求I所述一种钻机动力头，其特征在于，所述变速箱内还包括拨叉，所述变速把手通过拨叉与变速箱壳体内传动轴上的第四齿轮联接。
6.根据权利要求I所述一种钻机动力头，其特征在于，所述变速箱壳体采用铝合金铸造。
7.根据权利要求I所述一种钻机动力头，其特征在于，所述循环流体为水或空气。
全文摘要
本发明涉及一种钻机动力头，包括动力机、离合器模块和变速箱，所述动力机内设有动力机输出轴，离合器模块包括离心离合器、离合碟和键，变速箱包括变速箱壳体，变速箱壳体内设有输入轴、传动轴、输出轴和九个齿轮，动力机输出轴通过键与所述离合器联接，离合器设置在所述离合碟内，离合器模块的离合碟与变速箱的输入轴上端联接，变速箱的输出轴由变速箱壳体下表面伸出变速箱壳体外部，变速箱壳体的下表面固定有一个水套，且水套套在所述输出轴上，水套的一侧固定有一个水嘴。本发明具有重量轻、体积小，传动效率高；且具有高、中、低三个档位，从而满足了不同输出转速的需求；该动力头结构紧凑，提高了钻机的灵活性和可靠性。
文档编号E21B3/02GK102926653SQ20121042534
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者宋殿兰, 卢猛, 贾大忠, 谭春亮, 王景琲, 田树伟 申请人:北京探矿工程研究所