一种挖掘机式炮眼钻机的制作方法

本实用新型涉及一种挖掘机式炮眼钻机，属于机械设备领域。

背景技术：

现有的挖掘机的破碎锤一般仅用于破碎地面，无法进行侧壁及顶面的钻孔和破碎。现有的凿岩机在钻孔时，虽然不受空间位置限制，可以任意位置任意角度的钻孔，但是，必须由操作人员手持凿岩机完成钻孔，钻孔时的强烈震动以及尘土碎石飞溅，都可能威胁到操作人员的人身安全，且人工钻孔费时费力。当需要在顶部钻孔或在危险地方钻孔时，加大了操作人员施工时的危险性。

现有的凿岩机的核心部件是破碎动力头，其主要功能是将回转所需的转矩和转速传递给钻杆，实现钻杆连续破碎岩石和延伸钻孔深度。授权公告号为 CN201288500Y的中国专利公开了一种带震动器的旋挖钻孔液压动力头，由液压马达、减速器和转动轴构成的液压动力头其上部设置液压震动器，液压动力头的液压马达其进油管、回油管和泄油回收管与主机体上的油箱连通，液压震动器的进油管通过控制阀与液压马达进油管连通，其回油管通过单向阀与液压马达回油管连通。其存在的问题在于：当动力头遇到坚硬的障碍物时，液压马达需要克服的阻力很大，降低工作效率，且长此以往会降低液压马达和该液压动力头的使用寿命。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种挖掘机式炮眼钻机，其利用挖掘机原有的液压系统和臂架系统，再配置旋转机构、支撑机构以及破碎动力头，将挖掘机改成钻机，实现多维度自由打孔，且能够在隧道内炮眼孔施工。

本实用新型的技术方案如下：

一种挖掘机式炮眼钻机，包括一挖掘机，所述挖掘机包括动臂、动臂油缸、斗杆以及斗杆油缸；所述动臂的后端铰接在挖掘机的回转平台上，所述动臂的前端铰接在斗杆的上部，所述动臂通过动臂油缸驱动，所述斗杆通过斗杆油缸驱动，所述炮眼钻机还包括一旋转机构、一支撑机构以及一破碎动力头，所述旋转机构设置在所述斗杆的另一端，所述支撑机构固定在所述旋转机构上，所述破碎动力头设置于所述支撑机构上；

所述旋转机构包括一支座、一连杆机构、一支座油缸以及一回转驱动，所述支座与所述斗杆铰接，所述支座上固定所述回转驱动，所述回转驱动的侧面固定所述支撑机构，通过所述回转驱动带动所述支撑机构360度旋转，进一步带动破碎动力头360度转动，所述连杆机构一端连接所述支座，另一端连接所述支座油缸，支座油缸控制支座转动，改变支撑机构与水平地面的角度，从而改变破碎动力头与水平地面的夹角。

更优地，所述支撑机构包括钻架、行走托架、链条、从动轮、主动轮以及电机，所述钻架一端部的侧面固定所述电机，所述电机的传动轴穿过所述钻架，所述传动轴的端部与轴承座转动连接，所述轴承座固定于钻架的另一侧面，所述主动轮固定于所述传动轴上，所述从动轮设置于所述钻架的内部且与所述主动轮相对设置，所述链条连接所述主动轮和从动轮，所述链条的首端和尾端之间设置所述行走托架，且首端和尾端分别连接行走托架的两端部，所述行走托架在链条的带动下，在钻架上前后移动，所述破碎动力头固定于所述行走托架上，所述电机由挖掘机供电。

更优地，所述破碎动力头，包括旋转破碎部、驱动部和破碎锤部；旋转破碎部包括壳体、套设于壳体内且前端穿出壳体的钎杆以及通过内花键套设于钎杆上的导向套，所述钎杆的前端部螺纹连接钻杆；导向套通过套设于其上的支撑轴承转动连接于壳体内；驱动部通过驱动导向套转动来驱使钎杆绕其自身的圆周方向转动；破碎锤部驱使钎杆向前推出，带动钻杆冲击坚硬障碍物。

更优地，所述驱动部包括通过内花键套设于导向套上的大齿轮、分别设于大齿轮两侧与所述大齿轮啮合的小齿轮以及两分别水平固定于壳体两侧的第一液压马达；两第一液压马达的转轴分别与两小齿轮中部固定连接。

更优地，所述破碎锤部包括液压缸、氮气室及缓冲液压回路中的压力和震动的储能器，钎杆后端与液压缸内的活塞杆前端抵靠，活塞杆上的活塞将液压缸内分隔为前腔和后腔，氮气室设在液压缸的后部且活塞杆后端伸入氮气室内；活塞杆的后端周面与氮气室开口密封设置；液压缸的顶部设置换向三通阀；换向三通阀控制后腔接通或断开高压油，实现活塞杆的往复运动。

更优地，所述导向套包括前后设置的第一导向套和第二导向套；第一导向套包括前后同轴设置的前筒和后筒；后筒内径大于前筒，前筒后端套设固定于后筒前端内，第二导向套的前端外壁向内收缩且套设于后筒内，位于后筒内部的第二导向套的前端面设置有挡块环；挡块环套设于钎杆上；所述大齿轮套设于后筒和第二导向套的连接处。

更优地，所述导向套外套设有两个推力轴承，推力轴承的外壁与壳体内壁固定连接，两个推力轴承分别套设于前筒外侧壁第二导向套外侧壁。

更优地，所述支撑轴承的数量为两个，且分别固定套设于第一导向套外侧壁和第二导向套的外侧壁；所述壳体前端设置有套设于钎杆上的挡水轴套；挡水轴套的后端面与壳体前端面固定连接；位于导向套前部的钎杆外周固定设有限制钎杆穿出壳体的限位凸台。

更优地，穿出壳体的钎杆上套设有水轴，所述水轴的外侧壁上设置一连接管，所述连接管的一端开口连接水管，另一端开口设于水轴的内侧壁上；所述水轴通过固定支架固定于所述壳体上。

更优地，所述钻架的两侧面均设有滑条，所述行走托架的下底面的两侧边均设有复数个L形滑槽，所述L形滑槽沿所述滑条滑动。

本实用新型具有如下有益效果：

1、将动力破碎头与挖掘机结合在一起，提供钻孔效率，降低钻孔难度，省时省力；

2、通过第二液压马达钻架可以360°旋转，通过支座油缸，钻架可向前翻转0-90°；

3、通过挖掘机自带的斗杆油缸和动臂油缸可以调整钻孔高度；

4、水管接到水轴上，高压水流会通过钻杆直接向前端喷射出来，这样可以大大降低粉尘，还可以把钻孔时的粉末变成泥浆排出；

5、破碎动力头设置有旋转破碎部和破碎锤部，该破碎动力头具有旋转钻破和液压推动钻破两种破碎方式，能够平稳破碎坚硬障碍物，工作效率高，使用寿命长。

6、破碎动力头通过设置于大齿轮两侧的小齿轮驱动大齿轮旋转，对称设置使得旋转破碎部前半部分的受力更加均匀。

7、破碎动力头中的第一导向套、第二导向套、挡块环和推力轴承的设置，能够使得壳体消化钎杆所受到的阻力，提供工作效率和延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为图1中B处的放大图；

图4为本实用新型支撑机构的示意图；

图5为图4中C-C处截面示意图；

图6为本实用新型中破碎动力头的整体结构示意图；

图7为图6的俯视结构示意图；

图8为图7的沿A-A线的剖面示意图；

图9为本实用新型中破碎动力头的大齿轮和小齿轮的啮合示意图；

图10为图7的D处的局部放大示意图。

图11为本实用新型的的破碎锤部工作示意图。

图中附图标记表示为：

100、挖掘机；101、动臂；102、动臂油缸；103、斗杆；104、斗杆油缸； 105、回转平台；200、旋转机构；201、支座；202、连杆机构；2021、支杆； 203、支座油缸；204、回转驱动；2041、第二液压马达；2042、内齿轮；2043、外齿轮；2044、外壳；300、支撑机构；301、钻架；302、行走托架；303、链条；304、从动轮；305、主动轮；306、电机；307、轴承座；308、滑条；309、 L形滑槽；310、限位单元；400、破碎动力头；410、旋转破碎部；411、壳体； 412、钎杆；413、导向套；4131、第一导向套；4132、第二导向套；4133、前筒；4134、后筒；4135、挡块环；414、支撑轴承；415、钻杆；420、驱动部； 421、大齿轮；422、小齿轮；423、第一液压马达；430、破碎锤部；431、液压缸；432、氮气室；4321、储能器；433、活塞杆；4330、活塞；434、前腔；435、后腔；436、换向三通阀；440、推力轴承；470、挡水轴套；481、限位凸台； 483、油泵；490、水轴；491、连接管；492、固定支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

请参阅图1至图2，一种挖掘机100式炮眼钻机，包括一挖掘机100，所述挖掘机100主要包括主机和工作装置，所述主机包括下部的履带行走机构和回转安装在履带行走机构上的回转平台105，所述工作装置包括动臂101、动臂油缸102、斗杆103以及斗杆油缸104，所述动臂101的后端铰接在主机的回转平台105上，所述动臂101的前端铰接在斗杆103的上部，斗杆油缸104的后端交接在动臂101的中部，斗杆油缸104的前端铰接于斗杆103的上部，所述动臂油缸102的后端铰接在回转平台105上，动臂油缸102的前端铰接在动臂101 上；所述动臂101通过动臂油缸102驱动，所述斗杆103通过斗杆油缸104驱动，所述炮眼钻机还包括一旋转机构200、一支撑机构300以及一破碎动力头 400，所述旋转机构200设置在所述斗杆103的另一端，所述支撑机构300固定在所述旋转机构200上，所述破碎动力头400设置于所述支撑机构300上；

请参阅图3，所述旋转机构200包括一支座201、一连杆机构202、一支座油缸203以及一回转驱动204，所述支座201与所述斗杆103铰接，所述支座 201上固定所述回转驱动204，所述回转驱动204的侧面固定所述支撑机构300，通过所述回转驱动204带动所述支撑机构300 360度旋转，进一步带动破碎动力头400 360°转动，所述连杆机构202一端连接所述支座201，另一端连接所述支座油缸203，支座油缸203控制支座201转动，改变支撑机构300与水平地面的角度，从而改变破碎动力头400与水平地面的夹角。所述回转驱动204包括一第二液压马达2041、内齿轮2042、外齿轮2043以及外壳2044，所述第二液压马达2041的传动轴上固定所述内齿轮2042，所述内齿轮2042的外周啮合所述外齿轮2043，所述内齿轮2042和外齿轮2043均设于所述外壳2044内且所述外齿轮2043与所述外壳2044固定在一起。当外齿轮转2043动时，带动外壳2044 以及与外壳2044固定连接的支撑机构300一起转动。所述连杆机构202由两支杆2021相互转动连接形成V形连杆,所述V形的底部铰接所述支座201油缸，所述V形连杆的两顶部分别连接支座201和斗杆103。

请参与图4，所述支撑机构300包括钻架301、行走托架302、链条303、从动轮304、主动轮305以及电机306，所述钻架301一端部的侧面固定所述电机306，所述电机306的传动轴穿过所述钻架301，所述传动轴的端部与轴承座 307转动连接，所述轴承座307固定于钻架301的另一侧面，所述主动轮305固定于所述传动轴上，所述从动轮304固定于所述钻架301的内部且与所述主动轮305相对设置，所述链条303连接所述主动轮305和从动轮304，所述链条 303的首端和尾端之间设置所述行走托架302，且首端和尾端分别连接行走托架 302的两端部，所述行走托架302在链条303的带动下，在钻架301上前后移动，所述破碎动力头400固定于所述行走托架302上，所述电机306由挖掘机100 供电。请参阅图5，所述钻架301的两侧面均设有滑条308，所述行走托架302 的下底面的两侧边均设有复数个L形滑槽309，所述L形滑槽309沿所述滑条 308滑动。在滑条308和L形滑槽309的接触面，还可以设置滑轮(未图示)，可以将滑轮固定在L形滑槽309的内侧面，以降低阻力。所述钻架301的端部设有用于固定钻杆415的限位单元310，所述限位单元310中间设置一用于穿设钻杆415的通孔，所述钻杆415与所述破碎动力头400固定连接。

以炮眼钻机在隧道内钻孔施工时，将钻杆415与钎杆412螺纹连接后，挖掘机100钻架301相对于施工断面的上下位置通过挖掘机100动臂101及斗杆 103动作调整实现，钻孔相对于隧道中轴线夹角通过挖掘机100自身回转实现。钻架301与钻孔工作面的贴紧通过支座油缸203和回转驱动204微调角度，第二液压马达2041通过回转支撑带动钻架301 360°旋转，支座油缸203通过连杆机构202可以使钻架301翻转0-90°。当钻顶部孔时，钻臂通过支座油缸203控制支座201翻转90度，再通过第二液压马达2041旋转钻架301，使钻杆415朝向顶部，启动电机306，带动行走托架302向前移动，使钻杆415靠近顶部工作面，然后启动动力破碎头，实现顶部钻孔；钻底部孔时，钻臂回转到底部实现底部钻孔。

实施例二

本实施给出了破碎动力头400的一种较优实施方式，该破碎动力头400具有边旋转边冲击的功能，能够平稳破碎坚硬障碍物，工作效率高，使用寿命长。

在本实施例中“前”指的图6中的E方向(即钎杆412伸出壳体411的方向)，“后”指的是图6中的F方向(即氮气室432所在方向)。

参见图6-10，一种可旋转冲击的破碎动力头400，包括旋转破碎部410、驱动部420和破碎锤部430；旋转破碎部410包括壳体411、套设于壳体411内且前端穿出壳体411的钎杆412以及通过内花键套设于钎杆412上的导向套413；钎杆412可沿导向套413轴向一定范围内移动；导向套413通过套设于其上的支撑轴承414转动连接于壳体411内；位于导向套413前部的钎杆412外周固定设有限制钎杆412穿出壳体411长度的限位凸台481；驱动部420通过驱动导向套413转动来驱使钎杆412绕其自身的圆周方向转动；破碎锤部430驱使钎杆412向前推出冲击坚硬障碍物；驱动部420包括通过内花键套设于导向套413 上的大齿轮421、分别设于大齿轮421两侧与所述大齿轮421啮合的小齿轮422 以及两分别水平固定于壳体411两侧的第一液压马达423；小齿轮422的轴向长度大于大齿轮421的轴向长度；在不影响大齿轮421和小齿轮422相互啮合的情况下，大齿轮421有一定的轴向移动空间；两第一液压马达423的转轴分别与两小齿轮422中部固定连接；破碎锤部430包括液压缸431、氮气室432及缓冲液压回路中的压力和震动的储能器4321(也可以叫缓冲器)，钎杆412后端与液压缸431内的活塞杆433前端抵靠，活塞杆433上的活塞4330将液压缸431 内分隔为前腔434和后腔435，氮气室432设在液压缸431的后部且活塞杆433 后端伸入氮气室432内；活塞杆433的后端周面与氮气室432开口密封设置；液压缸431的顶部设置换向三通阀436；换向三通阀436控制后腔435接通或断开高压油，实现活塞杆433的往复运动。

参见图11，所述破碎锤部430的工作过程：油泵483工作，换向三通阀436 左右位接通时，前腔434通高压油，后腔435接回油，在前腔434压力油的作用下，活塞4330回程，当回程到一定位置时，反馈至换向三通阀436，换向三通阀436接左位，后腔435接高压油，此时前腔434和后腔435都为高压油，但因后端面积大于活塞4330前端面积，活塞4330为冲程。当活塞杆433伸出后，换向三通阀436回位，液压缸431回位。

参见图8和图10，所述导向套413包括前后设置的第一导向套4131和第二导向套4132；第一导向套4131包括前后同轴设置的前筒4133和后筒4134；后筒4134内径大于前筒4133，前筒4133后端套设固定于后筒4134前端内，第二导向套4132的前端外壁向内收缩且套设于后筒4134内，位于后筒4134内部的第二导向套4132的前端面设置有挡块环4135；挡块环4135套设于钎杆412上；所述大齿轮421套设于后筒4134和第二导向套4132的连接处。

参见图8，所述导向套413外套设有两个推力轴承440，推力轴承440的外壁与壳体411内壁固定连接，两个推力轴承440分别套设于前筒4133外侧壁第二导向套4132外侧壁。设置有推力轴承440能更好承受轴向载荷，延长装置的使用寿命。

参见图8，所述支撑轴承414的数量为两个，且分别固定套设于第一导向套4131外侧壁和第二导向套4132的外侧壁。

参见图6-9，所述钎杆412的前端的头部外壁上设置有外螺纹，用于连接钻杆415。

参见图6-9，所述旋转破碎部410、驱动部420和破碎锤部430的下端面固定于所述行走托架302上。

参见图6，所述壳体411前端设置有套设于钎杆412上的挡水轴套470；挡水轴套470的后端面与壳体411前端面固定连接。可以在钻孔时往钎杆412头部注入水流，不但可以冷却高速旋转的钎杆412头部，还能有效减少粉尘。

穿出壳体411的钎杆412上套设有水轴490，所述水轴490的外侧壁上设置一连接管491，所述连接管491的一端开口连接水管，另一端开口设于水轴490 的内侧壁上；所述水轴490通过固定支架492固定于所述壳体411上。钻杆415 在钻孔工作时，通过连接管491向水轴内注入高压水流，高压水流会通过钻杆 415直接向前端喷射出来，大大降低粉尘，把钻孔时的粉末变成泥浆排出。

所述破碎动力头400的工作原理如下：

旋转钻破：两个第一液压马达423工作，小齿轮422转动，旋转带动大齿轮421旋转；大齿轮421带动导向套413旋转，导向套413带动钎杆412旋转；同时主机的移动装置带动该破碎动力头400整体向前移动，钎杆412行进钻孔；

旋转钻及破碎：上述旋转钻时钎杆412的头部向前遇到坚硬障碍物或厚实土层时；钎杆412后移，此时人为启动油泵483工作；第一液压马达423同时继续工作；前腔434进油；后腔435出油，活塞杆433向后移动，压缩氮气室 432气压，使得氮气室432压力增大，随后换向三通阀436换向，后腔435进油，活塞杆433在油压和气压作用下快速向前推进，使钎杆412高速旋转状态下向前顶，完成一次冲击，使钎杆412头部能迅速突破障碍物；同时储能器4321内部充满着氮气，在前一次打击的时候把剩余的能量和活塞杆433反冲的能量储存起来，在第二次打击的时候同时释放能量，增加打击能力；

阻力消除：钎杆412的头部受到岩石层或者土层的阻力，通过钎杆412把作用力传递到挡块环4135，挡块环4135把作用力传递到第一导向套4131和第二导向套4132，第一导向套4131和第二导向套4132再次把作用力传递到推力轴承440处，由壳体411消化钎杆412的头部受到的阻力。

上述的旋转钻破、旋转冲击破碎和阻力消除是本发明正常工作状态下同时具备的功能，并非各自独立的工作形态。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。