一种轻型液压锚杆钻机的制作方法

本实用新型涉及煤矿采掘设备，具体地说是一种轻型液压锚杆钻机。

背景技术：

目前煤矿井下大多采用锚喷支护工艺，其具有施工速度快、施工机械化程度高、成本低及节约材料等优点，锚喷支护包括锚杆和喷射混凝土支护，锚杆支护是通过锚入围岩内部的锚杆改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的，它是一种积极防御的支护方法。

掘锚护一体机是一款将掘进、锚护作业集成一体的大型设备，其设备集成化程度高，作业效率比现有技术大大提高。由于掘锚护一体机的空间受限，设计开发一款轻型液压锚杆钻机以适应掘锚护一体机成为一种必然趋势。

技术实现要素：

本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种轻型液压锚杆钻机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轻型液压锚杆钻机，其结构包括导轨以及设置于导轨上方的钻箱、固定板、顶紧装置和动力装置。钻箱表面固定有钻箱连接板，钻箱通过钻箱连接板固定在固定板表面；固定板滑动连接于导轨表面，顶紧装置和动力装置分别固定在导轨的两端，且动力装置的动力输出端间接驱动钻箱沿着导轨直线滑动以靠近或远离顶紧装置。

在上述结构的基础上，导轨包括相对滑动的长方形管和导轨本体，导轨本体为U型结构，导轨本体的U型端口向外折弯并向下滑动接触于长方形管的两个相邻外表面。长方形管的底面平行于地面，导轨本体的个数为两个，两个导轨本体对称放置在长方形管的上方两侧，且两个导轨本体的U型端口向外折弯并向下滑动接触于长方形管的两个相邻直角外表面，固定板平行于长方形管的底面并向下固定在两个导轨本体的顶部。

优选导轨本体采用1-5mm的薄钢板制成。

在上述结构的基础上，钻箱包括钻体、驱动轴、液压马达、端套、嵌套和配液板。钻体内侧壁上形成有三道密封沟槽、两个轴承安装孔和一个进水槽，三道密封沟槽内装配有机械密封；轴承安装孔分布在密封沟槽及进水槽的两侧，轴承安装孔用于收容轴承。驱动轴布置于钻体内并与所述机械密封和轴承相配合，驱动轴一端与钻体一侧的液压马达连接，驱动轴另一端与端套、嵌套连接，且驱动轴沿其轴向开设有与进水槽相贯通的进水通道。液压马达靠近液压马达端轴承的一侧开设泄油孔，上述钻体内侧壁的进水槽与液压马达端轴承之间置两道机械密封，该两道机械密封之间开设有泄流孔，上述钻体内侧壁的进水槽与嵌套端轴承之间布置一道机械密封。端套固定于驱动轴端部，端套外侧布置有防溅套，防溅套与钻体相连，且防溅套与端套之间设有防尘密封。嵌套布置于端套外侧并与驱动轴连接，嵌套端轴承与嵌套端轴承侧的机械密封之间布置有注油孔。配液板上布置有进水孔及进油孔，并分别与钻体及液压马达连接。

在上述结构的基础上，轻型液压锚杆钻机还包括夹钎机构，夹钎机构的结构包括顶板、支撑板和夹钎杆。顶板向下垂直连接于导轨，且顶板所在的竖直平面与钻箱的滑动方向相垂直。支撑板的数量为两根，两根支撑板对称设置并垂直连接于顶板的左右两侧，且支撑板远离顶板和钻箱的端部开设有通孔，该通孔的中心轴线平行于顶板。夹钎杆的其中一个端部开设有通孔，夹钎杆的另一个端部开设有半圆通孔，且通孔的中心轴线垂直于半圆通孔的中心轴线。夹钎杆的数量为两根，两根夹钎杆的通孔分别正对上述两根支撑板开设的通孔，固定螺栓穿过夹钎杆的通孔和支撑板的通孔并紧固有螺母；穿过同一根固定螺栓的夹钎杆和支撑板之间设置有使该夹钎杆平行于顶板的扭簧，扭簧的一端固定连接于支撑板，扭簧的另一端固定连接于夹钎杆；当两根夹钎杆分别平行于顶板时，两根夹钎杆远离支撑板的端部对接，使两根夹钎杆端部开设的半圆通孔形成圆形通孔。顶板边缘开设有正对钻箱中嵌的U型孔， U型孔还正对两根夹钎杆平行于顶板时形成的圆形通孔。

优选夹钎杆表面一体连接有扳头，以方便手动旋转夹钎杆。

在上述结构的基础上，动力装置包括钻机液压马达、减速机和链条传动组件。钻机液压马达和减速机相连并通过安装底座设置在导轨端部。链条传动组件的结构包括主动链轮、从动链轮、连接主动链轮和从动链轮的链条、以及张紧链条的链条张紧结构；主动链轮和从动链轮的轴端轴承安装在导轨两端，主动链轮的动力输入端连接于减速机的动力输出端，链条位于钻箱连接板和固定板之间，且链条固定连接于钻箱连接板，在动力装置工作时，链条带动钻箱连接板沿着导轨直线滑动。

在上述结构的基础上，顶紧装置包括顶紧支架、顶紧头、手轮和缠绕在手轮表面的钢丝绳。顶紧支架向上垂直于导轨端部。顶紧头为一端封闭的管状结构，顶紧头平行设置于导轨下方，顶紧头垂直穿过并滑动连接于顶紧支架，且顶紧头的封闭端相对远离动力装置的设置位置；顶紧头内部设置有平行于顶紧头中心线的弹性部件，弹性部件一端固定于顶紧头的封闭内端面，弹性部件另一端伸出顶紧头并固定于顶紧支架。手轮固定于导轨表面并相对远离顶紧头的封闭端，钢丝绳的自由端固定连接于顶紧头，转动手轮以通过拉动钢丝绳压缩顶紧头内部的弹性部件。

弹性部件优选螺旋弹簧或者橡胶弹簧。

本实用新型的一种轻型液压锚杆钻机与现有技术相比所产生的有益效果是：

本实用新型设计合理，结构简单，通过在导轨上合理布局钻箱、顶紧装置和动力装置，有效节约液压锚杆钻机的占用空间；通过对导轨、钻箱、顶紧装置和动力装置的结构改进，有效降低锚杆钻机的重量，提高锚杆钻机的运行可靠性；通过增设夹钎机构，进一步保证锚杆钻机的钻孔稳定性和精确性。

附图说明

附图1是本实用新型的结构主视图；

附图2是图1中导轨的放大结构左视图；

附图3是本实用新型中钻箱的放大结构剖面图；

附图4是本实用新型中链条传动组件的结构示意图；

附图5是本实用新型中夹钎机构的结构立体图；

附图6是本实用新型中顶紧装置的结构示意图。

图中各标号表示：

10、导轨，20、钻箱，30、固定板，40、顶紧装置，50、链轮传动组件，

60、夹钎机构，70、钻箱连接板；

11、长方形管，12、第一导轨本体，13、第二导轨本体；

21、钻体，22、驱动轴，23、液压马达，24、端套，25、嵌套，

26、防溅套，27、轴承一，28、注油孔，29、泄流孔，210、轴承二，

211、防尘密封，212、进水槽，213、机械密封，214、机械密封，

215、泄油孔；

41、顶紧支架，42、顶紧头，43、手轮，44、钢丝绳，45、螺旋弹簧；

51、安装底座，52、主动链轮，53、从动链轮，54、链条，

55、链条张紧结构；

61、顶板，62a、第一支撑板，62b、第二支撑板，63a、第一夹钎杆，

63b、第二夹钎杆，64a、第一扭簧，64b、第二扭簧，65、半圆通孔，

66、固定螺栓，67、U型孔，68、扳手。

具体实施方式

下面结合附图1-6，对本实用新型的一种轻型液压锚杆钻机作以下详细说明。

如附图1所示，本实用新型的一种轻型液压锚杆钻机，其结构包括导轨10以及设置于导轨10上方的钻箱20、固定板30、顶紧装置40和动力装置。钻箱20表面固定有钻箱连接板70，钻箱20通过钻箱连接板70固定在固定板30表面；固定板30滑动连接于导轨10表面，顶紧装置40和动力装置分别固定在导轨10的左右两端，且动力装置的动力输出端间接驱动钻箱20沿着导轨10直线滑动以靠近或远离顶紧装置40。

为了减轻本实用新型的整体重量，结合附图2对导轨结构进行改进，导轨10的结构包括相对滑动的长方形管11和导轨本体，导轨本体为U型结构，导轨本体采用3mm的薄钢板制成。导轨本体的U型端口向外折弯并向下滑动接触于长方形管11的两个相邻外表面。

长方形管的底面平行于地面，导轨本体的个数为两个，分别称为第一导轨本体12和第二导轨本体13。

第一导轨本体12和第二导轨本体13对称放置在长方形管11的上方两侧，且第一导轨本体12和第二导轨本体13的U型端口分别向外折弯并向下滑动接触于长方形管11的两个相邻直角外表面，固定板30平行于长方形管11的底面并向下固定在第一导轨本体12和第二导轨本体13的顶部。

结合附图3，钻箱包括钻体21、驱动轴22、液压马达23、端套24、嵌套25和配液板。钻体21内侧壁上形成有三道密封沟槽、两个轴承安装孔和一个进水槽212，三道密封沟槽内装配有机械密封；轴承安装孔分布在密封沟槽及进水槽212的两侧，两个轴承安装孔用于收容轴承一27和轴承二210。驱动轴22布置于钻体21内并与所述机械密封相配合，驱动轴22的两端通过轴承一27和轴承二210安装在钻体21内，驱动轴22一端与钻体21一侧的液压马达23连接，驱动轴22另一端与端套24、嵌套25连接，且驱动轴22沿其轴向开设有与进水槽212相贯通的进水通道，便于在液压锚杆钻机钻孔时进行注水，使水由径向进入，从端头流出。靠近轴承二210的液压马达23一侧开设泄油孔215，用于润滑液压马达23端轴承二210，利用开设在液压马达23上的泄油孔215实现自润滑。上述钻体21内侧壁的进水槽212与轴承二210之间置两道机械密封213、214，可防止水进入液压油污染液压系统，该两道机械密封213、214之间开设有泄流孔29，当密封失效时，有油液或水从泄流孔29流出，便于进行漏水、漏油检测，方便及时更换机械密封；上述钻体21内侧壁的进水槽212与靠近嵌套25的轴承一27之间布置一道机械密封，可防止润滑油泄露。端套24固定于驱动轴22端部，端套24外侧布置有防溅套26，防溅套26与钻体21相连，且防溅套26与端套24之间设有防尘密封211。嵌套25布置于端套24外侧并与驱动轴22连接，靠近嵌套25的轴承一27与靠近轴承一27的机械密封之间布置有注油孔28。配液板上布置有进水孔及进油孔，并分别与钻体21及液压马达23连接。

针对钻箱20结构，需要补充的是，轴承一27和轴承二210可以选用圆锥滚子轴承；机械密封的形式可以为拉杆密封、O型密封或Y型密封，其中优选材质为聚四氟乙烯的拉杆密封。当然，为保证钻箱的密封性能，钻体21靠近嵌套25的一端与驱动轴22之间设有骨架密封也是本领域技术人员常采用的技术手段。还需要补充的是，进水槽212与嵌套25端轴承一27之间密封沟槽的数量不限于一道，也可以为两道或三道，进水槽212与液压马达23端轴承二210之间密封沟槽的数量不限于两道，也可以为三道或四道。

在液压锚杆钻机钻孔工作的过程中，要想提高钻孔稳定性和精确度，还需要增设夹钎机构60。

结合附图5，夹钎机构60的结构包括顶板61、支撑板和夹钎杆。

顶板61向下垂直连接于导轨10左端，且顶板61所在的竖直平面与钻箱20的滑动方向相垂直。

支撑板的数量为两根，分别称为第一支撑板62a和第二支撑板62b。第一支撑板62a和第二支撑板62b对称设置并垂直连接于顶板61的左右两侧，且第一支撑板62a和第二支撑板62b远离顶板61和钻箱20的端部分别开设有通孔，通孔的中心轴线平行于顶板61。

夹钎杆的其中一个端部开设有通孔，夹钎杆的另一个端部开设有半圆通孔65，且通孔的中心轴线垂直于半圆通孔65的中心轴线。

夹钎杆的数量为两根，分别称为第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63a。第一夹钎杆63a的通孔正对第一支撑板62a开设的通孔，固定螺栓66穿过第一夹钎杆63a的通孔和第一支撑板62a的通孔并紧固有螺母。第二夹钎杆63a的通孔正对第二支撑板62b开设的通孔，固定螺栓66穿过第二夹钎杆63b的通孔和第二支撑板62b的通孔并紧固有螺母。

穿过同一根固定螺栓的夹钎杆和支撑板之间设置有使该夹钎杆平行于顶板的扭簧。为方便区分，我们将设置于第一夹钎杆63a和第一支撑板62a之间的复位结构称为第一扭簧64a，第一扭簧64a的一端固定连接于第一支撑板62a，第一扭簧64a的另一端固定连接于第一夹钎杆63a；将设置于第二夹钎杆63b和第二支撑板62b之间的复位结构称为第二扭簧64b，第二扭簧64b的一端固定连接于第二支撑板62b，第二扭簧64b的另一端固定连接于第二夹钎杆63b；利用扭簧特性完成夹钎杆的自动复位，使第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b自动复位至平行于顶板61的位置。

且当第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b分别平行于顶板61时，第一夹钎杆63a远离第一支撑板62a的端部和第二夹钎杆63b远离第二支撑板63b的端部对接，使第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b端部开设的半圆通孔65形成圆形通孔。

顶板61边缘开设有正对钻箱20中嵌套25的U型孔67，即安装在嵌套25的钻杆正对U型孔67，且U型孔67正对第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b平行于顶板61时形成的圆形通孔。

第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b表面还分别一体连接有扳头68，实现手动旋转第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b。

为了控制液压锚杆钻机钻孔时钻杆的旋转半径，将夹钎机构60安装在导轨10端部，并相对远离动力装置的设置位置，并使钻箱20中嵌套25正对顶板61的U型孔67、以及第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b平行于顶板61时形成的圆形通孔。钻杆是标准件，钻杆与钻箱20的嵌套25相连，当钻杆在钻箱20的驱动下开始钻孔前，钻杆首先穿过顶板61边缘开设的U型孔67，然后穿过第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b平行于顶板61时形成的圆形通孔，由于第一夹钎杆63a与第一支撑板62a之间连接有第一扭簧64a，第二夹钎杆63b与第二支撑板63b之间连接有第二扭簧64b，在钻杆穿过第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b平行于顶板61时形成的圆形通孔过程中，第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b分别绕其自身通孔的中心轴线旋转，并最终在第一扭簧64a和第二扭簧64b的作用下复位至平行于顶板61的位置。在第一夹钎杆63a和第二夹钎杆63b形成圆形通孔的限位作用下，有效控制锚杆钻机钻孔时钻杆的旋转半径，提高钻杆的钻孔稳定性和钻孔精确性，杜绝锚护作业时手扶钎杆带来的安全隐患。

针对夹钎机构60的结构，需要说明的是，根据钻杆的直径，适当的选择夹钎杆开设的半圆孔大小，即钻杆直径的大小应始终小于半圆孔的孔径大小。例如，当钻杆的直径为22mm时，夹钎杆的半圆孔孔径应该大于钻杆直径，夹钎杆的半圆孔孔径可以为28mm。

结合附图4，本实用新型中选用的动力装置包括钻机液压马达、减速机和链条传动组件50。钻机液压马达和减速机相连并通过安装底座51设置在导轨10的长方形管11端部。链条传动组件50的结构包括主动链轮52、从动链轮53、连接主动链轮52和从动链轮53的链条54、以及张紧链条54的链条张紧结构55；主动链轮52的动力输入端连接于减速机的动力输出端，链条54位于钻箱连接板70和固定板30之间，且链条54固定连接于钻箱连接板70，在动力装置工作时，链条54带动钻箱连接板70沿着导轨10直线滑动。基于链条传动组件50的特性，可以有效提高锚杆钻机的运行可靠性。

结合附图6，本实用新型选用的顶紧装置包括顶紧支架41、顶紧头42、手轮43和缠绕在手轮43表面的钢丝绳44。顶紧支架41向上垂直于导轨10的长方形管11左端。顶紧头42为一端封闭的管状结构，顶紧头42平行设置于导轨的长方形管11下表面，顶紧头42垂直穿过并滑动连接于顶紧支架41，且顶紧头42的封闭端朝左；顶紧头42内部设置有平行于顶紧头42中心线的螺旋弹簧45，螺旋弹簧45左端固定于顶紧头42的封闭内端面，螺旋弹簧45右端向外伸出顶紧头42并固定于顶紧支架41。手轮43位于顶紧头42右端并固定连接在导轨10的长方形管11下表面，钢丝绳44的自由端向左延伸并固定连接于顶紧头42，转动手轮43以通过拉动钢丝绳44压缩顶紧头42内部的螺旋弹簧45。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于所属附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

综上所述，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管该具体实施方式部分对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。