一种煤矿井下钻孔用轻型全液压钻机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钻机技术领域，具体涉及一种煤矿井下钻孔用轻型全液压钻机。
【背景技术】
[0002]随着我国煤炭的进一步开采，煤层薄、赋存深等特点日益明显，加之我国煤炭资源分布地域差异性，导致瓦斯抽排问题日益突出。瓦斯抽放钻机主要用于煤矿井下钻瓦斯抽排放孔、防突卸压孔、煤层注水孔等井下用孔。目前，应用于中小截面瓦斯抽放坑道的全液压钻机主要由泵站、主机、立柱框架和操纵台等四大部分组成，其中主机包括动力头、托板装置、机架、水辫、液压夹持器等。作业时，泵站、操纵台和立柱框架放置在地面上，机架固定在立柱框架上，动力头通过托板限位在机架上，托板和机架一起构成动力头的支撑导向机构，动力头的输出轴与液压卡瓦及水辫相连将动力传递到钻杆上，钻杆之间通过螺纹来连接，机架的前端安装液压夹持器，对钻杆进行夹持和导向，钻机通过纵向移动完成钻进作业。这种钻机还存在以下缺陷和不足:
[0003]1、钻机的主机整体结构复杂，不便于安装；可靠性低，维修工作量大，影响工作效率；体积大，重量大，不便于携带和搬运；对钻机进行解体和组装时费时费力，严重影响工作效率；
[0004]2、钻机动力头部分限位机构结构过于复杂，通过托板将动力头限位在机架的导轨上，同时在托板与导轨之间又设有中间座、铜板等零件，不但增加了整机的重量，而且影响了钻孔的定位精度，降低了钻机的钻进效率；导轨结构为向右开口的U形槽钢，其对称布置在机架上，该结构的缺点是在使用过程中易发生弹性变形，使导向精度变差，增加了钻机的振动，甚至会引发钻杆的折断，造成事故，影响了工作效率；
[0005]3、钻机是通过推进油缸和动力头协同工作完成钻进任务的，推进油缸活塞杆固定在托板上，液压推力通过托板作用于钻杆，该结构导致液压推力与钻孔阻力之间距离过大，由此产生很大作用力偶作用于托板上，导致托板发生弹性弯曲变形，进而影响动力头的导向精度，甚至会将钻杆折断；钻机的动力传输机构结构复杂，动力输入轴通过键连接在卡瓦空心轴上，卡瓦空心轴通过卡瓦将动力传递到卡瓦空心轴内的钻杆上，动力传递效率低，整机长度较长；
[0006]4、卡瓦的全液压夹紧机构结构复杂、密封性要求高，实际工作中，密封圈在钻进过程的强振动作用下容易导致失效，从而对钻杆的夹紧力变小；而且，夹紧卡瓦没有润滑且外露，钻机在仰角作业时，泥浆、煤粉等杂质会卡在卡瓦的移动槽内，导致钻杆的夹紧、松开难以实现，影响工作效率；
[0007]5、卡瓦为完全封闭式结构，在卡瓦内部，动力头输出轴通过刚性的螺纹连接将动力从动力头传递到钻杆，在钻进过程中，由于操作不当或地质变化会产生多大的扭矩导致螺纹连接胶合，使得钻杆不易拆卸，甚至使输出轴在螺纹连接处扭断，卡在卡瓦内部难以取除；
[0008]6、由于水辫轴高速的转动和径向的振动，经常导致壳体与水辫轴之间的密封圈磨损或压溃，密封圈使用寿命短，需要频繁更换，如果更换不及时，会导致漏水，且容易造成对水辫轴的损坏，而水辫轴损坏后，更换麻烦、成本高，更换密封圈和水辫轴影响施工进度，且给用户的安全生产带来了影响。
[0009]7、液压夹持器由三块钢板呈等边三角形布置并焊接在一起构成，为了保证钻进的精度，三块钢板必须严格的互成60°，但是在实际的焊接过程中很难保证；而且，由于整个支架为焊接结构，长时间振动和液压反作用力会导致焊接处开裂；另外，受焊接支架的影响，固连于支架上的盖板导向孔位置放生变化；在以上因素作用下，造成夹持器的卡瓦中心与钻机动力头中心不一致，添加的钻杆与夹持器夹紧的钻杆中心不一致，导致对中困难，钻杆之间的螺纹连接破坏，钻机的振动增大，甚至会使钻杆折断。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿井下钻孔用轻型全液压钻机，其结构紧凑，设计新颖合理，实现方便且成本低，降低了能耗，提高了动力传递效率，对钻杆的夹紧力稳定可靠，能够延长耐磨密封圈和水辫轴的使用寿命，减少了更换麻烦，保证了施工进度和安全生产，降低了钻机的振动，避免了钻杆被折断，夹持钻杆的可靠性高，使用效果好，便于推广使用。
[0011]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种煤矿井下钻孔用轻型全液压钻机，其特征在于:包括机架、钻杆和水辫，以及固定连接在机架顶部的导轨、推进液压缸和液压夹持器，所述导轨上滑动连接有钻机动力头；所述钻杆穿过液压夹持器与水辫后通过连接到钻机动力头上的水辫与钻机动力头连接；
[0012]所述液压夹持器包括与机架固定连接的夹持器底座和固定连接在夹持器底座顶部的支撑座，所述支撑座为一体式结构，所述支撑座的几何中心位置处开有供钻杆穿过的中心孔，所述支撑座的顶面、左侧面和右侧面上各开有一个与所述中心孔相连通的夹持液压缸安装槽，三个所述夹持液压缸安装槽呈等边三角形布设，每个所述夹持液压缸安装槽的中间位置处均固定连接有夹持液压缸，每个所述夹持液压缸的活塞杆均朝向夹持液压缸安装槽的几何中心布设，每个所述夹持液压缸的活塞杆上均固定连接有位于夹持液压缸安装槽内且用于夹持钻杆的夹持器卡瓦，三个夹持器卡瓦均匀布设在钻杆的周围，所述支撑座位于所述中心孔下部的位置处开有杂质排出通槽；
[0013]所述水辫包括水辫壳体和设置在水辫壳体内部的水辫轴，所述水辫轴的一端螺纹连接有伸出水辫壳体外部的水辫空心轴，所述水辫空心轴的轴向中心位置处和水辫轴的轴向中心位置处均设置有供钻杆穿过的钻杆孔，所述水辫空心轴上均匀开有多个用于容纳动力头卡瓦的动力头卡瓦安装槽；所述水辫轴与水辫壳体之间设置有间隔设置的两个耐磨环，两个耐磨环之间设置有与水辫轴过盈配合的隔离环，所述水辫壳体的前端固定连接有前端盖，所述水辫壳体的后端固定连接有后端盖，所述前端盖与水辫轴之间以及后端盖与水辫轴之间均设置有耐磨密封圈，所述水辫空心轴内设置有用于顶进钻杆尾部的凸台，所述凸台上设置有凸台进水通道，所述水辫空心轴上设置有与多个所述卡瓦安装槽相错开且与凸台进水通道相连通的空心轴水道，所述水辫轴上设置有与空心轴水道相连通的水辫轴进水通道，所述水辫壳体上正对水辫轴进水通道的位置处连接有进水接头，所述隔离环上设置有用于连通水辫轴进水通道与进水接头的隔离环水流通道；
[0014]所述钻机动力头包括与导轨滑动连接的减速箱体和设置在减速箱体底部且与推进液压杠的活塞杆固定连接的连接架，以及安装在减速箱体内部的齿轮轴和供水辫空心轴穿入的空心阶梯轴，所述减速箱体上安装有输出轴与齿轮轴固定连接的液压马达，所述空心阶梯轴上套装有弹簧安装座、弹簧限位座、端面挡圈和与齿轮轴相啮合的齿轮，所述弹簧限位座和端面挡圈分别位于齿轮的两侧且均与齿轮固定连接，所述弹簧安装座上套装有一直压处于压缩状态的碟型弹簧组，所述碟型弹簧组的两端分别紧靠在弹簧限位座上和弹簧安装座端部的凸起上，所述端面挡圈在碟型弹簧组的弹力作用下紧靠在空心阶梯轴的轴肩上，所述空心阶梯轴内设置有用于限制穿入空心阶梯轴内的水辫空心轴的径向位置的环形凸台，所述齿轮的内腔中沿周向均匀布设有多个动力头卡瓦限位槽，每个所述动力头卡瓦限位槽上均安装有用于夹紧水辫空心轴和钻杆的动力头卡瓦，所述减速箱体上安装有活塞杆朝向齿轮设置且用于推动齿轮以使动力头卡瓦夹紧水辫空心轴和钻杆的夹紧液压缸。
[0015]上述的一种煤矿井下钻孔用轻型全液压钻机，其特征在于:所述机架由三个并排设置的均具有矩形空腔结构的立方体形焊接箱构成，所述导轨与机架之间设置有减震板，所述导轨、减震板和机架通过螺栓和螺母固定连接；所述夹持器底座与机架之间设置有支撑块，所述夹持器底座、支撑块和机架通过螺栓和螺母固定连接，所述夹持器底座上设置有用于安装螺栓的安装螺纹孔；所述连接架与推进液压杠的活塞杆通过销钉固定连接，所述连接架上设置有用于安装销钉的销孔，所述推进液压杠的活塞杆上套有可伸缩防护罩，所述机架上固定连接有支座，所述推进液压杠的缸体通过销钉与支座固定连接；所述导轨的数量为两根且两根导轨间隔设置，两根所述导轨相对的一侧侧面上均设置有V形槽，所述减速箱体的底部位于两根导轨之间且减速箱体的底部两侧设置有滑动连接到所述V形槽中的V形凸起。
[0016]上述的一种煤矿井下钻孔用轻型全液压钻机，其特征在于:所述夹持器底座顶部与支撑座底部之间设置有楔形块，所述楔形块的一侧伸出夹持器底座外部且通过螺母连接有调节螺栓，所述夹持器底座的侧面设置有用于螺纹连接调节螺栓的连接螺纹孔。
[0017]上述的