一种带智能制动装置的履带式液压切削钻的制造方法
【专利摘要】一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，其推进机构采用链条加带减速器的液压马达，设有推进机构智能制动装置，钻臂上安装有链条润滑装置，空压机系统采用大风量螺杆式空压机，利用动臂内空腔作为专用储气罐，钻机动力头采用双速、双扭矩模式，钻杆旋转切削采用开关式液压电磁阀控制。该切削钻机运输或场地转移过程中可将推进机构和钻杆制动，避免因钻杆下落而发生安全事故和对机器造成损坏；钻孔时加压力大，提杆速度快，链条保养好、运行效率高、维护更换成本低、使用寿命长，空压机传动结构简单、排风量大，气压稳定，钻孔效率高，钻臂和钻杆强度高，抗扭、抗冲击性能好，可有效保护动力头输出轴、轴承和传动齿轮免受损坏。
【专利说明】一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工程机械，尤其涉及一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机。
【背景技术】
[0002]现有的液压切削钻存在如下问题:
1.钻机推进机构没有制动器，运输或场地转移过程中需要制动只能采用简单的方法、用钢棒插入链条实现制动，不仅容易发生安全事故，而且易对机器造成损坏；钻机推进多采用钢丝加油缸，提升速度慢，钢丝绳容易断裂、使用寿命短；
2.传动链条依靠人工润滑，劳动强度大，润滑不均匀，影响链条使用寿命；
3.空压机系统采用活塞式压缩机，气量小，空压机维护时间长，使用寿命短；空压机供气系统没有储气罐，供气气压和气量不稳定，造成钻孔时排碴不顺畅，导致钻孔和钻头排气孔堵塞，钻孔效率低；
4.钻杆动力头采用单速、单扭矩模式，不能适应不同硬度岩层的钻孔，钻杆易损坏，钻孔效率低；钻杆旋转切削采用脚踏板控制，机手劳动强度大；
5.钻机钻臂多采用钢板冲压或拼焊件，刚性差，在使用过程中容易变形、开裂；
6.钻杆采用普通煤矿用圆锥螺纹体，强度低，抗扭、抗冲击性能差，经常发生连接螺纹断裂和钻杆断裂；钻杆直接通过连接套与动力头轴相连，动力头轴、轴承、传动齿轮在交变载荷的冲击下造成损坏。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:设计一种风量大、寿命长、传动效率高、带智能制动装置的履带式液压切削钻机，以克服上述已有技术的不足之处。
[0004]为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是:一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，包括动臂、与动臂连接的钻臂、动力头、推进机构、空压机系统和压力油源，所述推进机构安装在钻臂上，所述动力头安装在钻臂的导轨上，安装在动力头内的切削马达通过变速箱总成与动力头轴及钻杆传动连接，所述动力头在推进机构的驱动下带动钻杆的进给和提升；所述切削马达的输入油路通过主控制阀与压力油源之主液压油源连通，所述空压机系统的主要部件安装在钻机机身、并通过安装在钻机动臂上的管路与钻臂的吹风管路连通；
所述钻臂顶部安装有用于制动推进机构的电液智能制动装置，所述推进机构包括链条、链轮和带减速器的进给马达，所述进给马达和链轮安装在钻臂顶部，所述链条安装在钻臂内腔、并通过链轮与进给马达传动连接，所述动力头通过滑座安装在钻臂的导轨上，所述滑座的上下端通过活动连接装置与链条连接，所述滑座和动力头在进给马达和链条的驱动下带动钻杆的进给和提升；
所述电液智能制动装置包括制动器和电磁阀，所述制动器包括制动油缸、制动器轴和制动片，所述制动器轴与链轮及进给马达同轴联接，所述制动油缸通过电磁阀与主液压油源连通，并在电磁阀的控制下接通或切断主液压油源，从而控制制动油缸的活塞伸缩，制动油缸的活塞与所述制动片连接、并通过活塞的伸缩带动制动片的张开或闭合，所述制动片安装在制动器轴的一端，制动片闭合时将制动器轴锁死从而将链轮及进给马达制动，制动片张开时制动器轴、链轮及进给马达恢复常态；
所述钻臂顶部安装有用于链条润滑的润滑装置，所述润滑装置包括带有出油口和加油口的油罐，所述加油口设在油罐一端的上部，所述出油口设在油罐的底部，所述出油口连接有流量控制阀，出油口下方所正对的钻臂顶部开有加油孔，所述加油孔正对下方的链条。
[0005]其进一步的技术方案是:所述空压机系统包括空压机马达、空压机和储气装置，所述空压机为大风量螺杆式空压机，所述驱动马达为液压马达，所述空压机通过皮带轮和传动皮带与液压马达传动连接；
所述储气装置安装在动臂上，包括储气罐、排气输送管和进气输送管，所述储气罐由封闭的钻机动臂内腔构成，所述动臂底部设有与储气罐连通的进气口和排气口，所述排气输送管和进气输送管安装在动臂的背部，所述进气输送管的一端通过软管与空压机供气系统连接，另一端通过送气管与储气罐的进气口连通，所述排气输送管的一端通过排气管与储气罐的排气口连通，排气输送管的另一端与钻机的钻杆和钻头的吹风管路连通，所述排气口安装有用于控制排气量的排气电磁阀，所述储气罐的底部安装有压力表和安全阀。
[0006]其更进一步的技术方案是:所述动力头内安装有双速、双扭矩控制装置和钻杆旋转控制装置，所述双速、双扭矩控制装置包括变量电磁阀和受变量电磁阀控制的变量油缸，所述切削马达为双速、双扭矩变量马达，所述切削马达的输入油路通过主控制阀与主液压油源连通，切削马达的排油油路与变量油缸连通并受变量电磁阀的控制，当变量电磁阀处在失电状态时，变量油缸使切削马达处于大排量，当变量电磁阀处在得电状态时，变量油缸使切削马达处于小排量；
所述钻杆旋转控制装置安装在主控制阀与先导液压油源之间，所述钻杆旋转控制装置为用于控制主液压油源通断的开关式液压电磁阀，开关式液压电磁阀所控制的先导液压油源的输出油路与主控制阀的控制开关连接，当开关式液压电磁阀得电时，先导液压油源导通，其输出油路推动主控制阀的控制开关换向，从而导通供给切削马达的主液压油源，使切削马达启动；先导液压油源在控制电磁阀失电的情况下切断，主控制阀的控制开关换向切断供给切削马达的主液压油源，切削马达停转；
所述钻臂的臂体由整体成型的方型钢管构成，所述方型钢管的一面开有人手孔；所述钻杆采用凿岩钎杆专用钢管材料制成，钻杆的一端为圆锥螺纹体，另一端为T型螺纹，钻杆通过圆锥螺纹体一端与钻头连接，钻杆带T型螺纹的一端通过带缓冲功能的联轴器与动力头轴连接。
[0007]由于采用上述技术方案，本发明之一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机具有如下有益效果:
1.本发明之一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，钻机设有用于制动推进机构的智能制动装置，运输或场地转移过程中可通过制动器将推进机构和钻杆进行制动，避免因钻杆下落而发生安全事故或对机器造成损坏；其推进机构采用链条加带减速器的液压马达，马达通过链轮、链条驱动动力头实现钻杆的进给和提升，钻孔时加压力大，提杆速度快，链条使用寿命长、维护更换成本低；
2.本发明之一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，在钻臂上安装有链条润滑装置，不仅省时省力，而且链条保养好、运行效率高、可提高链条的使用寿命；
3.本发明之一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，其空压机系统采用大风量螺杆式空压机，钻孔效率高、故障率低、使用寿命长、维护成本低、节约能源，工作时排风量大，利用动臂内空腔作为空压机供气系统的储气罐，不仅供气的气压和气量稳定，钻孔时排碴顺畅，而且节约空间和制造成本，空压机采用液压马达和传动皮带驱动，传动结构简单、紧凑、维护方便；
4.钻机动力头采用双速、双扭矩模式，即高速低扭和低速高扭，适应不同硬度岩层的钻孔，使得钻孔效率达到最佳；钻杆旋转切削采用开关式液压电磁阀控制，机手控制轻便、劳动强度低；
5.本发明之一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，其钻臂采用方型钢管，刚性好、强度高，抗扭、抗变形性能好，外形美观，同时在钻臂上开有人手孔，方便链条的安装与维护，减少钻钻臂的重量；
6.本发明之一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，其钻杆采用凿岩钎杆T型螺纹，强度高，抗扭、抗冲击性能好，使用寿命成倍提高，钻杆通过带缓冲功能的联轴器与动力头轴相连，可有效保护动力头轴、轴承以及传动齿轮在交变载荷的冲击下免受损坏。
[0008]下面结合附图和实施例对本发明之一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机的技术特征作进一步的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1:本发明之一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机总体结构示意图(总图);
图2:电液智能制动器结构示意图；
图3:动力头结构示意图；
图4~图5:推进机构结构不意图:
图4一主视图，图5—图4之A部放大图；
图6~图8:空压机系统结构不意图；
图6—总体布局图，图7—主视图，图8一图7之左视图；
图9:动臂储气装置结构示意图；
图10~图12:链条润滑装置结构示意图:
图10—主视图，图11一图10之B-B视图，图12—安装状态不意图，
图13:动力头双速、双扭矩控制装置和钻杆旋转控制装置结构示意图；
图14~图16:钻臂结构不意图:
图14一主视图，图15—图14之B-B剂视图，图16—钻臂之安装状态不意图；
图17:钻杆结构7]^意图；`
图18:钻杆与联轴器、动力头、钻头连接状态示意图。
[0010]图中:
1一切削钻机，2一空压机系统，201一底座,202一油气分尚系统，203一动力支架，204一从动皮带轮，205—传动皮带，206—皮带张紧螺栓，207—主动皮带轮，208—空压机马达，209—空压机，210—进气阀，211—空滤器进气管，212—空气预滤器，213—空滤器，214—油冷系统，3—动臂，31—储气罐，311—进气口，312—排气口，32—进气输送管，33—排气输送管,34一安全阀,35—压力表,36一排气电磁阀,37—排气管,38一送气管,4一推进机构，41一进给马达，42—链轮，43—链条，5—动力头，51—切削马达，52—双速、双扭矩控制装置，521—变量油缸，522—变量电磁阀，53—主控制阀，54—动力头轴，55—变速箱体，56—从动齿轮，57—主动齿轮，58 —开关式液压电磁阀，6—滑座，7—润滑装置，71—安装架，72—油罐，73—加油口，74—油罐盖，75—出油口，76—流量控制阀，77—进、排气管，771—油位标志，8—联轴器，9 一钻臂,91 一钻臂导轨，92 一钻臂臂体,921 一人手孔,93 一钻臂连接块，94一加油孔，10—钻杆，101—T型螺纹，102 —圆锥螺纹体，11—连接装置，111—链条接头块,112—连接块,12—扶杆器，13—钻头，14 一电液智能制动装置，141—制动器，1411—制动器轴，1412—制动油缸，1413—制动片，142—电磁阀，15—单向阀，PO —主液压油源，P1—先导液压油源，T一油箱。
【具体实施方式】
[0011]一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，包括动臂3、与动臂连接的钻臂9、动力头5、推进机构4、空压机系统2和压力油源，所述推进机构安装在钻臂上，所述动力头安装在钻臂的导轨上，安装在动力头内的切削马达51通过变速箱总成与动力头轴54及钻杆10传动连接，所述动力头在推进机构的驱动下带动钻杆的进给和提升；所述切削马达的输入油路通过主控制阀53与压力油源之主液压油源P0连通，所述空压机系统的主要部件安装在钻机机身、并通过安装在钻机动臂上的管路与钻臂的吹风管路连通；
所述钻臂9顶部安装有用于制动推进机构的电液智能制动装置14，所述推进机构包括链条43、链轮42和带减速器的进给马达41，所述进给马达和链轮安装在钻臂顶部，所述链条安装在钻臂内腔、并通过链轮与进给马达传动连接，所述动力头5通过滑座6安装在钻臂9的导轨91上，所述滑座的上下端通过活动连接装置11与链条连接，所述滑座和动力头在进给马达和链条的驱动下带动钻杆的进给和提升；
所述电液智能制动装置14包括制动器141和电磁阀142，所述制动器包括制动油缸1412、制动器轴1411和制动片1413，所述制动器轴与链轮42及进给马达41同轴联接，所述制动油缸1412通过电磁阀142与主液压油源P0连通，并在电磁阀的控制下接通或切断主液压油源P0，从而控制制动油缸的活塞伸缩，制动油缸的活塞与所述制动片连接、并通过活塞的伸缩带动制动片的张开或闭合，所述制动片安装在制动器轴的一端，制动片闭合时将制动器轴锁死从而将链轮及进给马达制动，制动片张开时制动器轴、链轮及进给马达恢复常态。
[0012]所述钻臂9顶部安装有用于链条润滑的润滑装置7，所述润滑装置包括带有出油口 75和加油口 73的油罐72，所述加油口设在油罐一端的上部，所述出油口设在油罐的底部，所述出油口连接有流量控制阀76，出油口下方所正对的钻臂顶部开有加油孔94，所述加油孔正对下方的链条。
[0013]所述空压机系统包括空压机马达208、空压机209和储气装置，所述空压机为大风量螺杆式空压机，所述驱动马达为液压马达，所述空压机通过皮带轮和传动皮带与液压马达传动连接；
所述储气装置安装在动臂3上，包括储气罐31、排气输送管33和进气输送管32，所述储气罐由封闭的钻机动臂内腔构成，所述动臂底部设有与储气罐连通的进气口 311和排气口 312，所述排气输送管和进气输送管安装在动臂的背部，所述进气输送管32的一端通过软管与空压机供气系统连接，另一端通过送气管38与储气罐的进气口 311连通，所述排气输送管33的一端通过排气管37与储气罐的排气口 312连通，排气输送管的另一端与钻机的钻杆和钻头的吹风管路连通，所述排气口安装有用于控制排气量的排气电磁阀36，所述储气罐的底部安装有压力表35和安全阀34。
[0014]所述动力头5内安装有双速、双扭矩控制装置52和钻杆旋转控制装置，所述双速、双扭矩控制装置52包括变量电磁阀522和受变量电磁阀控制的变量油缸521，所述切削马达51为双速、双扭矩变量马达，所述切削马达的输入油路通过主控制阀53与主液压油源P0连通，切削马达51的排油油路与变量油缸521连通并受变量电磁阀522的控制，当变量电磁阀处在失电状态时，变量油缸使切削马达处于大排量，当变量电磁阀处在得电状态时，变量油缸使切削马达处于小排量；
所述钻杆旋转控制装置安装在主控制阀53与先导液压油源P1之间，所述钻杆旋转控制装置为用于控制主液压油源P0通断的开关式液压电磁阀58，开关式液压电磁阀58所控制的先导液压油源的输出油路与主控制阀53的控制开关连接，当开关式液压电磁阀58得电时，先导液压油源P1导通，其输出油路推动主控制阀53的控制开关换向，从而导通供给切削马达的主液压油源P0，使切削马达启动；先导液压油源P1在控制电磁阀失电的情况下切断，主控制阀的控制开关换向切断供给切削马达的主液压油源，切削马达停转。
[0015]所述钻臂9的臂体92由整体成型的方型钢管构成，所述方型钢管的一面开有人手孔 921 ；
所述钻杆10采用凿岩钎杆专用钢管材料制成，钻杆的一端为圆锥螺纹体102，另一端为T型螺纹101，钻杆通过圆锥螺纹体一端与钻头13连接，钻杆带T型螺纹的一端通过带缓冲功能的联轴器8与动力头轴连接。
[0016]工作原理
1.智能制动:
41 一制动器，1411 一制动器轴，1412 一制动油缸，1413 一制动片，142 一电磁阀通过控制制动器的制动油缸1412，可以使制动片1413闭合从而制动制动器轴1411(不能转动)；由于制动器轴1411与链条链轮42及进给马达41同轴固定联接，即当制动器轴1411受制动时链条链轮及进给马达也受制动(不能转动)。
[0017]作业转场时:电磁阀142得电切断先导液压油源P1，制动油缸1412恢复常态，靠自身的弹簧力顶紧制动片使制动片闭合，从而使制动器轴1411制动，进而使进给马达41及链条链轮42制动；
作业时:电磁阀142失电，先导液压油源P1使制动油缸1412弹簧力压缩，活塞带动制动片1413分离打开，制动器轴1411、链条链轮42及进给马达41恢复常态可以自由动作；在停车时:先导液压油源P1为零，制动油缸1412靠自身的弹簧力顶紧制动片1413使制动器轴1411制动，进而使进给马达41及链条链轮42制动。
[0018]2.钻杆切削的控制:当开关式液压电磁阀58处在得电状态时，先导液压油源P1导通，其输出油路推动主控制阀53的控制开关换向接通供给切削马达的主液压油源P0，主液压油源通过主控制阀推动切削马达51旋转，切削马达通过变速箱总成带动动力头轴54旋转，实现切屑动作；反之，当开关式液压电磁阀58处在失电状态时，先导液压油源P1切断，主控制阀的控制开关换向切断供给切削马达的主液压油源，切削马达停转，实现钻杆旋转、即钻杆切削的控制。
[0019]3.双速、双扭矩的控制:
在流量压力一定的情况下，切削马达旋转速度的快慢与排量成反比，排量小旋转速度快，排量大速度慢；而马达输出扭矩的大小与排量成正比，即排量小输出扭矩小，排量大输出扭矩大；通过变量电磁阀可控制切削马达排量大小，从而实现双速、双扭矩的控制:
即当变量电磁阀处在失电状态下，变量油缸使切削马达处于大排量，即:在流量压力一定的情况下，切削马达处于低档状态，速度低，扭矩大，切削马达带动的动力头旋转输出速度低，扭矩大，即动力头旋转输出“低速大扭矩”;
当变量电磁阀处在得电状态下变量油缸使切削马达处于小排量，在流量压力一定的情况下，切削马达处于快速档状态，速度高，扭矩小，切削马达带动的动力头旋转输出速度高，扭矩小，即动力头旋转输出“高速低扭矩”。
[0020]在作业时，当岩层情况变化时可以灵活调整作业方式以提高作业效率，在岩层硬度较软，成孔所需扭矩较小，此时可使动力头处于“高速低扭矩”状态下，实现快速成孔提高作业效率；在岩层硬度较硬，成孔所需扭矩较大，此时可使动力头处于“低速大扭矩”状态下，实现稳定成孔提高作业效率，使得钻孔效率达到最佳。
[0021]上述实施例是本发明较佳的实施方案之一。
【权利要求】
1.一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，包括动臂(3)、与动臂连接的钻臂(9)、动力头(5)、推进机构(4)、空压机系统(2)和压力油源，所述推进机构安装在钻臂上，所述动力头安装在钻臂的导轨上，安装在动力头内的切削马达(51)通过变速箱总成与动力头轴(54)及钻杆(10)传动连接,所述动力头在推进机构的驱动下带动钻杆的进给和提升；所述切削马达的输入油路通过主控制阀(53)与压力油源之主液压油源(P0)连通，所述空压机系统的主要部件安装在钻机机身、并通过安装在钻机动臂上的管路与钻臂的吹风管路连通；其特征在于:所述钻臂(9)顶部安装有用于制动推进机构的电液智能制动装置(14)，所述推进机构包括链条(43)、链轮(42)和带减速器的进给马达(41)，所述进给马达和链轮安装在钻臂顶部，所述链条安装在钻臂内腔、并通过链轮与进给马达传动连接，所述动力头(5)通过滑座(6)安装在钻臂(9)的导轨(91)上，所述滑座的上下端通过活动连接装置(11)与链条连接，所述滑座和动力头在进给马达和链条的驱动下带动钻杆的进给和提升；所述电液智能制动装置(14)包括制动器(141)和电磁阀(142)，所述制动器包括制动油缸(1412)、制动器轴(1411)和制动片(1413)，所述制动器轴与链轮(42)及进给马达(41)同轴联接，所述制动油缸(1412)通过电磁阀(142)与主液压油源(P0)连通，并在电磁阀的控制下接通或切断主液压油源(P0)，从而控制制动油缸的活塞伸缩，制动油缸的活塞与所述制动片连接、并通过活塞的伸缩带动制动片的张开或闭合，所述制动片安装在制动器轴的一端，制动片闭合时将制动器轴锁死从而将链轮及进给马达制动，制动片张开时制动器轴、链轮及进给马达恢复常态；所述钻臂(9)顶部安装有用于链条润滑的润滑装置(7)，所述润滑装置包括带有出油口(75)和加油口(73)的油罐(72)，所述加油口设在油罐一端的上部，所述出油口设在油罐的底部，所述出油口连接有流量控制阀(76)，出油口下方所正对的钻臂顶部开有加油孔(94)，所述加油孔正对下方的链条。
2.根据权利要求1所述的一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，其特征在于:所述空压机系统包括空压机马达(208)、空压机(209)和储气装置，所述空压机为大风量螺杆式空压机，所述驱动马达为液压马达，所述空压机通过皮带轮和传动皮带与液压马达传动连接；所述储气装置安装在动臂(3)上,包括储气罐(31)、排气输送管(33)和进气输送管(32)，所述储气罐由封闭的钻机动臂内腔构成，所述动臂底部设有与储气罐连通的进气口(311)和排气口(312)，所述排气输送管和进气输送管安装在动臂的背部，所述进气输送管(32)的一端通过软管与空压机供气系统连接，另一端通过送气管(38)与储气罐的进气口(311)连通，所述排气输送管(33)的一端通过排气管(37)与储气罐的排气口(312)连通，排气输送管的另一端与钻机的钻杆和钻头的吹风管路连通，所述排气口安装有用于控制排气量的排气电磁阀(36),所述储气罐的底部安装有压力表(35)和安全阀(34)。
3.根据权利要求1或2所述的一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，其特征在于:所述动力头(5)内安装有双速、双扭矩控制装置(52)和钻杆旋转控制装置，所述双速、双扭矩控制装置(52 )包括变量电磁阀(522 )和受变量电磁阀控制的变量油缸(521)，所述切削马达(51)为双速、双扭矩变量马达，所述切削马达的输入油路通过主控制阀(53)与主液压油源(PO)连通，切削马达(51)的排油油路与变量油缸(521)连通并受变量电磁阀(522)的控制，当变量电磁阀处在失电状态时，变量油缸使切削马达处于大排量，当变量电磁阀处在得电状态时，变量油缸使切削马达处于小排量；所述钻杆旋转控制装置安装在主控制阀(53)与先导液压油源(P1)之间，所述钻杆旋转控制装置为用于控制主液压油源(P0)通断的开关式液压电磁阀(58)，开关式液压电磁阀(58)所控制的先导液压油源的输出油路与主控制阀(53)的控制开关连接，当开关式液压电磁阀(58)得电时，先导液压油源(P1)导通，其输出油路推动主控制阀(53)的控制开关换向，从而导通供给切削马达的主液压油源(P0)，使切削马达启动；先导液压油源(P1)在控制电磁阀失电的情况下切断，主控制阀的控制开关换向切断供给切削马达的主液压油源，切削马达停转。
4.根据权利要求3所述的一种带智能制动装置的履带式液压切削钻机，其特征在于:所述钻臂(9)的臂体(92)由整体成型的方型钢管构成，所述方型钢管的一面开有人手孔(921)；所述钻杆(10)采用凿岩钎杆专用钢管材料制成，钻杆的一端为圆锥螺纹体(101)，另一端为T型螺纹(102)，钻杆通过圆锥螺纹体一端与钻头(13)连接，钻杆带T型螺纹的一端通过带缓冲功能的联轴器(8)与动力头轴连接。
【文档编号】E21B7/02GK103643895SQ201310546090
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】周夏南, 陈宗宜, 赵慧, 唐中亮 申请人:桂林市华力重工机械有限责任公司