一种履带式坑道钻机的机架结构的制作方法

本发明涉及一种煤矿用钻探设备，具体涉及一种钻机用的变幅机构。

背景技术：

液压坑道钻机是近年来发展起来的一种新钻机，用于钻勘探孔、抽放瓦斯孔、注水孔及其他工程用孔的钻机。钻机在应用过程中，需要根据实际情况选择钻孔的位置、角度等，这就对钻机提出了更高的要求。传统的钻机只能在有限的区域内进行作业，钻机的通用性较差，不能对钻机性能进行充分的利用。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种钻机翻转机构，用于调节打钻作业时的角度、位置，以增强钻机的通用性。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种履带式坑道钻机的机架结构，包括机架，在机架上安装有翻转机构，翻转机构包括活动式安装在机架前端部的一对第一支撑装置，第一支撑装置可相对于机架旋转，且第一支撑装置的两端可伸缩；第一支撑装置之间设置有用于安装桅杆总成的回转轴架，回转轴架通过一个翻转油缸驱动，通过翻转油缸调节回转轴架的角度；

所述的桅杆总成包括安装在回转轴架上的副滑轨座，副滑轨座上装配有可沿副滑轨座轴向滑动的桅杆，桅杆上装配有可沿桅杆轴向滑动的回转托架，所述的回转托架上安装有钻机头。

进一步地，所述的钻机头的钻杆通过机械夹持器进行夹持固定，该夹持器包括内部带有通槽的滑座，滑座中装配有一个夹持滑块，在滑座的前端设置有端盖，端盖上设置有导向柱，在导向柱上沿轴向开设有穿透导向柱以及端盖的螺纹孔，在导向柱中装配有一端与夹持滑块活动式连接的夹紧丝杆；在滑座的后端安装有一个夹持摇臂，夹持摇臂通过定位销安装于滑座上；该夹持器使用时，将钻杆穿过滑座的侧面，使钻杆经过夹持滑块与夹持摇臂之间，通过夹紧丝杆调节夹持滑块的位置，使钻杆被夹持在夹持滑块与夹持摇臂之间。

进一步地，所述的滑座包括顶板以及与顶板平行的底板，顶板与底板之间通过第一侧板、第二侧板连接；在第一侧板、第二侧板的后端对称开设有销孔，所述的夹持摇臂的前端伸入到滑座内部，利用所述的定位销依次穿过第一侧板上的销孔、夹持摇臂、第二侧板上的销孔以对夹持摇臂进行固定。

进一步地，所述的底板的底部沿所述的通槽的轴向开设有底槽，底槽贯穿底板的前端与后端，在底槽两侧的底板边缘上对称设置有安装板，安装板与底板平行设置，两个安装板之间的宽度大于滑座的宽度，且安装板上分布有贯穿安装板的固定孔；所述的滑座在安装时，通过通槽卡在桅杆总成上，然后利用固定件穿过安装板上的固定孔对滑座进行安装固定。

进一步地，所述的第一侧板上开设有第一缺口，第一缺口穿出第一侧板的后端部；第二侧板的上开设有第二缺口，第二缺口穿出第二侧板的后端，且第二缺口的宽度小于第一缺口的宽度；所述的第一侧板上设置有第一侧孔，第一侧孔为非闭合的圆孔，且第一侧孔与所述的第一缺口贯连；在第二侧板上开设有第二侧孔，第二侧孔为圆孔，且第二侧孔、第一侧孔同轴设置。

进一步地，所述的通槽内部在顶板、底板与第一侧板、第二侧板的连接处均沿通槽的轴向设置有方柱，方柱中开设有螺栓孔，所述的端盖通过固定螺栓和螺栓孔装配在滑座的前端；所述的顶板处的两个方柱之间、底板处的两个方柱之间形成了一对用于装配所述夹持滑块的滑槽。

进一步地，所述的夹紧丝杆为带有外螺纹的柱形结构，在夹紧丝杆的前端连接有一个四方头，夹紧丝杆的后端通过连杆连接有一个推盘，推盘的直径小于连杆的直径。

进一步地，所述的夹持滑块上以及夹持摇臂上对称设置有夹具，夹具包括四个夹持块，夹持块的纵向截面为直角梯形结构；夹持块在夹持滑块、夹持摇臂上均呈八字形结构设置一对，在夹持块上设置有防滑层。

进一步地，所述的机架包括一对间隔设置的架板，架板之间通过承载板连接；在每一个架板的前端均通过销轴活动式安装有回转支座，所述的销轴的轴向与架板的长度方向垂直；所述的一对第一支撑装置各自穿过一个回转支座设置，在架板上安装有角度油缸，角度油缸的输出端连接在所述的回转支座上。

进一步地，所述的第一支撑装置上均设置有转架，在这一对转架之间设置有调节轴；所述的回转轴架包括一个固定板架，固定板架的一侧设置有带有通孔的安装台，安装台通过通孔装配在调节轴上，并通过固定销穿过安装台上的侧孔插入到调节轴中以固定安装台与调节轴的相对位置；在固定板架上分布有安装孔。

进一步地，所述的转架包括紧固块，在紧固块的侧面上加工有弧形槽，紧固块上分布有固定孔；在每一个第一支撑装置上紧固块均设置一对，每一对紧固块将第一支撑装置夹在其中，然后通过螺栓进行固定；在两个第一支撑装置同一侧的紧固块上均设置有轴套，所述的调节轴的端部装配在轴套中。

进一步地，所述的架板前端设置有同步机构，同步机构安装在回转支座的下方，同步机构与所述的一对第一支撑装置连接；所述的翻转油缸安装在同步机构上，翻转油缸的输出端通过传力架与所述的调节轴连接。

进一步地，所述的同步机构包括轴板，轴板的侧面设置有带有通孔的耳板，在轴板的顶面上设置有一对固定台，固定台上开设有半圆槽；在每个固定台上装配有带有半圆槽的卡台，卡台以及固定台上对称开设有螺栓孔；当卡台与固定台拼合时，卡台上的半圆槽与固定台上的半圆槽拼合成用于固定所述第一支撑装置的圆槽。

进一步地，所述的机架的末端设置有一对第二支撑装置，第二支撑装置采用单头油缸，而第一支撑装置采用双头油缸；在单头油缸、双头油缸的输出轴上均设置有支撑盘。

进一步地，所述的架板为两端薄中间厚的条形结构，在所述的承载板后端的下侧下方设置有与承载板平行的装配板，在架板下侧设置有与承载板、装配板连接的侧立板；其中，装配板上安装用于驱动所述机架运动的动力装置，而承载板上安装油箱总成。

进一步地，所述的副滑轨座上安装有滑移油缸，滑移油缸的输出轴与桅杆连接；在桅杆的上表面开设有滑槽，所述的回转托架装配在滑槽上；在滑槽中安装有给进油缸，给进油缸的输出轴上安装有齿轮，在回转托架底部、滑槽中均铺设有所述的齿轮配合的齿条。

进一步地，所述的回转轴架上安装有通过回转马达驱动的回转转盘，所述的副滑轨座通过回转转盘安装在回转轴架上。

本发明与现有技术相比具有以下技术特点：

1.本发明的变幅机构在整机布置上能有效利用空间，当调位油缸处于回缩状态时，双头油缸与调位油缸平行紧挨，有效地降低了设备的整体尺寸；

2.本发明的双头油缸布置在前端用于固定机架，而调位油缸能承载支反力，整体机构更加合理；

3.本发明为钻机提供了一种更加高效的机架结构，可使钻机在大范围内调整打钻作业的角度、位置，有效地增强了钻机的通用性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为第一支撑装置旋转至机架上以后的结构示意图；

图4为本发明的俯视结构示意图；

图5为桅杆总成部分的侧视图；

图6为桅杆总成部分的俯视图；

图7为同步机构的结构示意图；

图8为机械夹持器的结构示意图；

图9为机械夹持器的纵向剖视示意图；

图10为机械夹持器前端盖部分的结构示意图；

图11为机械夹持器的斜俯视图(左斜俯视图)；

图12为机械夹持器的后端面的结构示意图；

图13为机械夹持器的斜俯视图(右斜俯视图)；

图中标号代表：

1—第二支撑装置，2—侧立板，3—架板，4—机架，5—机械夹持器，6—转架，7—支撑盘，8—安装台，9—回转轴架，10—调节轴，11—紧固块，12—第一支撑装置，13—翻转油缸，14—回转支座，15—角度油缸，16—承载板，17—装配板，18—传力架，19—销轴，20—同步机构，21—桅杆总成，22—钻机头，23—钻杆，24—扶正器，25—副滑轨座，26—回转托架，27—回转转盘，28—滑移油缸，29—给进油缸，30—齿条，31—耳板，32—轴板，33—固定台，34—卡台；

5-1—夹紧丝杆，5-2—端盖，5-3—顶板，5-4—夹持滑块，5-5—定位销，5-6—夹持块，5-7—底板，5-8—夹持摇臂，5-9—固定螺栓，5-10—四方头，5-11—底槽，5-12—安装板，5-13—导向柱，5-14—第一侧孔，5-15—第一侧板，5-16—固定孔，5-17—握杆，5-18—第一摇板，5-19—第二摇板，5-20—通槽，5-21—螺栓孔，5-22—销孔，5-23—方柱，5-24—滑槽，5-25—第一缺口，5-26—第二缺口，5-27—第二侧孔。

具体实施方式

遵从上述技术方案，如图1所示，本发明提供了一种履带式坑道钻机的机架结构，包括机架4，在机架4上安装有翻转机构，翻转机构包括活动式安装在机架4前端部的一对第一支撑装置12，第一支撑装置12可相对于机架4旋转，且第一支撑装置12的两端可伸缩；第一支撑装置12之间设置有用于安装桅杆总成21的回转轴架9，回转轴架9通过一个翻转油缸13驱动，通过翻转油缸13调节回转轴架9的角度；

所述的桅杆总成21包括安装在回转轴架9上的副滑轨座25，副滑轨座25上装配有可沿副滑轨座25轴向滑动的桅杆，桅杆上装配有可沿桅杆轴向滑动的回转托架26，所述的回转托架26上安装有钻机头22；

所述的钻机头22的钻杆23通过机械夹持器5进行夹持固定，该夹持器包括内部带有通槽的滑座，滑座中装配有一个夹持滑块，在滑座的前端设置有端盖，端盖上设置有导向柱，在导向柱上沿轴向开设有穿透导向柱以及端盖的螺纹孔，在导向柱中装配有一端与夹持滑块活动式连接的夹紧丝杆；在滑座的后端安装有一个夹持摇臂，夹持摇臂通过定位销安装于滑座上；该夹持器使用时，将钻杆23穿过滑座的侧面，使钻杆23经过夹持滑块与夹持摇臂之间，通过夹紧丝杆调节夹持滑块的位置，使钻杆23被夹持在夹持滑块与夹持摇臂之间。

本发明应用于钻机上，为了大范围内调节钻机的打孔位置，设计了一种变幅机构，该变幅机构主要包括在机架4前端的一对第一支撑装置12，第一支撑装置12有多个重要作用，例如对机架4前端在作业时起到稳固作用，并且其是活动式安装在机架4前端的，而桅杆总成21又装在翻转机构上，因此当第一支撑装置12相对于机架4前端旋转时，将带动桅杆总成21(桅杆总成21上安装有钻机头22)，也即钻机头22部分在大范围内进行旋转，这样在旋转的平面内，钻机头22可以到达任意一个作业位置，为钻机头22的作业提供了支持与保障。当到达某个位置后，钻机头22在作业时，此时可以调节钻机头22在桅杆总成21上的位置，即钻机头22可以在桅杆总成21上前后滑动，由此可使钻机头22上的钻杆23到达合适的作业位置，使整个钻机不用过于靠近作业点，钻杆23也能进行打孔作业，保证了钻机与作业面之间的距离，使作业安全性得以提高。

上述的机械夹持器55的结构如图8至图12所示。机械夹持器5的主体结构主要包括滑座、夹紧丝杆、夹持滑块以及夹持摇臂。其中，滑座起到固定安装的作用，在使用的时候滑座用来固定在钻机的桅杆上。滑座中有一个可以滑动的夹持滑块，夹持滑块和所述的夹持摇臂配合，共同用来对钻杆23进行夹持。夹持滑块的位置调整采用机械驱动方式，具体为，在滑座前端设置有端盖和导向柱，导向柱内部有螺纹孔，利用一个带有外螺纹的夹紧丝杆穿过螺纹孔，使夹紧丝杆的后端与夹持滑块活动式连接。在使用的时候，利用工具旋转夹紧丝杆，由于螺纹配合作用，将使夹紧滑块在滑座中前后移动；而夹持摇臂的位置是相对固定的，由此即可通过调整滑块的位置来对穿过夹持滑块以及夹持摇臂之间的钻杆23起到有效的夹持作用，并且调整过程非常方便。夹持滑块与夹持摇臂间距离最小为0，最大距离为34.5，可适应钻杆23直径为具有良好的通用性；其余机械夹持器5的详细结构，请参见发明内容中的记载。

本发明的变幅机构中，第一支撑装置12的两端是可以伸缩的，这样在作业时，第一支撑装置12的顶端和底端可以与作业巷道中的顶壁以及地面紧紧接触，将机架4有效地固定在巷道中，使得钻机头22在工作时能保持稳定。第一支撑装置12又是可以旋转的，那么在作业前，旋转至不同位置、角度后，再使其两端伸缩，也可以实现在旋转范围内的任意位置，第一支撑装置12两端均能有效地固定接触，这样在不同角度的情况下，钻机头22也能稳定作业。

本发明中，第一支撑装置12之间有回转轴架9，这是一个跟随着第一支撑装置12同步旋转的结构，将桅杆总成21安装在回转轴架9上，那么桅杆总成21将随着第一支撑装置12的旋转而转动。而回转轴架9自身又是可以转动的，那么第一支撑装置12提供一定范围内的旋转角度，回转轴架9又能提供一定范围内的旋转角度，二者结合，实现了桅杆总成21在大范围内的旋转，这样打孔位置能大幅度调节。

第一支撑装置12上均设置有转架6，在这一对转架6之间设置有调节轴10；所述的回转轴架9包括一个固定板架，固定板架的一侧设置有带有通孔的安装台8，安装台8通过通孔装配在调节轴10上，并通过固定销穿过安装台8上的侧孔插入到调节轴10中以固定安装台8与调节轴10的相对位置，那么在安装的时候，也可以通过分布在调节轴10上的不同插孔，调节固定板架安装时的初始角度，从而使回转轴架9具有更大的转动范围；在固定板架上分布有安装孔，用来和钻机头22进行连接。

进一步地，转架6包括紧固块11，在紧固块11的侧面上加工有弧形槽，紧固块11上分布有固定孔；在每一个第一支撑装置12上紧固块11均设置一对，每一对紧固块11将第一支撑装置12夹在其中，然后通过螺栓进行固定；在两个第一支撑装置12同一侧的紧固块11上均设置有轴套，所述的调节轴10的端部装配在轴套中；设置紧固块11这种固定结构，其好处是便于安装调节转架6在第一支撑装置12上的位置，同时能保持与第一支撑装置12之间的紧密连接。

如图所示，为本发明中机架4的结构示意图。机架4包括一对间隔设置的架板3，架板3的中间厚，两端较薄；架板3之间通过承载板16连接；在每一个架板3的前端均通过销轴19活动式安装有回转支座14，销轴19的轴向与架板3的长度方向垂直；所述的一对第一支撑装置12各自穿过一个回转支座14设置；在架板3上安装有角度油缸15，角度油缸15的输出端连接在所述的回转支座14上。回转支座14的设置，是为了满足安装第一支撑装置12的需求，将第一支撑装置12安装于回转支座14上，而将回转支座14与机架4活动式连接，可以有效地保证第一支撑装置12作业的稳定性，同时也便于角度油缸15对第一支撑装置12翻转角度的控制。

如图所示，架板3为两端薄中间厚的条形结构，在所述的承载板16后端的下侧下方设置有与承载板16平行的装配板17，在架板3下侧设置有与承载板16、装配板17连接的侧立板2；其中，装配板17上安装用于驱动机架4运动的动力装置，而承载板16上安装油箱总成，该油箱总成包括为动力装置提供燃油的油箱以及为本发明中油缸提供液压油的油缸。

为了保证桅杆总成21通过回转轴架9在旋转过程中的稳定性，那么就需要使两个第一支撑装置12在旋转时保持绝对的同步。为此，本方案中，架板3前端设置有同步机构20，同步机构20安装在回转支座14的下方，同步机构20与所述的一对第一支撑装置12连接；所述的翻转油缸13安装在同步机构20上，翻转油缸13的输出端通过传力架18与所述的调节轴10连接。同步机构20将两个第一支撑装置12连接为一体，在角度油缸15驱动回转支座14旋转时，由于同步机构20的作用，将使两个第一支撑装置12同步旋转，这就避免了二者旋转不一致而可能造成的结构损伤，保证结构的整体稳定性。同时同步机构20的另外一个作用是用来安装翻转油缸13，其为翻转油缸13提供了一个稳定的安装平台，使翻转油缸13的安装位置更加合适。翻转油缸13通过传力架18与调节轴10连接，传力架18是一个两端具有卡套的结构，一端安装在调节轴10上，另一端与翻转油缸13铰接，以传递不同方向的力，从而实现翻转油缸13驱动回转轴架9带动桅杆总成21旋转的目的。本发明中，回转支座14在角度油缸15的作用下绕机架4前端旋转的范围为0°～90°，所述的回转轴架9在翻转油缸13的作用下绕调节轴10的旋转范围为0°～37°。另外，桅杆总成21上安装有扶正器24，用于固定钻机头中钻杆的位置。

如图所示，提供了一种具体的同步机构20的结构图。同步机构20包括轴板32，轴板32的侧面设置有带有通孔的耳板31，用于和回转支座14安装连接；在轴板32的顶面上设置有一对固定台33，固定台33上开设有半圆槽；在每个固定台33上装配有带有半圆槽的卡台34，卡台34以及固定台33上对称开设有螺栓孔；当卡台34与固定台33拼合时，卡台34上的半圆槽与固定台33上的半圆槽拼合成用于固定所述第一支撑装置12的圆槽，该圆槽用以固定第一支撑装置12。

如图1至图3所示，机架4的末端设置有一对第二支撑装置1，第二支撑装置1采用单头油缸，而第一支撑装置12采用双头油缸；在单头油缸、双头油缸的输出轴上均设置有支撑盘7，支撑盘7提供了较大的接触面积。本发明中，为了保证第一支撑装置12在旋转调节过程中，两端尚未固定时整个装置的稳定性；在调节第一支撑装置12的角度时，首先使第二支撑装置1的下端伸长，与地面接触，这样第一支撑装置12就提供了稳定的基础，使第一支撑装置12整个机构在旋转调整角度过程中更加稳定；而在第一支撑装置12调节好角度以后，并且其两端进行伸缩固定后，在钻机头22进行打孔作业时，第二支撑装置1也能抵消部分反作用力。