一种工程机械用钻进机构的制作方法

本实用新型涉及钻孔设备技术领域，具体涉及一种工程机械用钻进机构。

背景技术：

现有的工程机械钻机说用的减速机有行星齿轮减速形式、齿轮直接传动形式、摆线针轮减速等各种形式。市场上的减速机一般提供旋转速度和旋转扭矩这两个动力，通过输出主轴(做为中空形式)提供进介质(水和/或气，下同)通道，同时减速机需要调节输出排量来调整输出的转速和扭矩，一般通过改变马达的排量和减速机本身的固定传动比实现一定的转速和扭矩的范围调节。

传统的减速机采用行星齿轮减速(包括摆线针轮)，由于马达与减速机回转中心在同一直线上，进水圈在减速机后端(马达方向)无法安装，只能安装在钻孔装置靠近输出主轴的一端(钻孔装置和输出主轴靠近彼此的一端分别设置有外螺纹，通过带有内螺纹的中间连连接套筒连接，进水圈安装在钻孔装置上)，这种连接方式会使整个钻孔装置的无效长度(进水装置)增加，而且进水圈的设置位置会增加所钻的孔两端的尺寸差。由于齿轮减速机输出轴和输入轴不在同一中心线，利用输出轴的内孔通水和/或气时，输出主轴的中心孔和钻筒的内孔在同一通道，而钻机在钻非全断面(如环缝钻)过程中，钻筒的内孔又成为岩石的储渣通道，这样就可能导致介质流通不畅，影响钻进。同时由于介质由输出主轴的中心孔内流通，钻筒根部孔径很大(钻200mm孔径的孔，内孔至少有170mm)需要的介质流量很大，导致隧道积水或者气流很大，严重影响钻孔环境。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种工程机械用钻进机构，可以避免介质通道和储渣通道相互影响，降低介质用量、提高钻进效率，并能减小钻孔装置的无效长度。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种工程机械用钻进机构，包括：

减速机，所述减速机包括液压马达和与所述液压马达传动连接的空心主轴，所述空心主轴的一端安装有套设于所述空心主轴上的进水圈，所述进水圈内设有第一介质通道，所述进水圈的外壁上设有与所述第一介质通道连通的进水孔，所述空心主轴的轴壁内间隔设置有若干第二介质通道，所述第二介质通道的一端与所述第一介质通道连通；

钻孔装置，所述钻孔装置包括呈管状结构的钻筒和与所述钻筒的一端连接的钻头，所述钻筒远离所述钻头的一端与所述空心主轴远离所述进水圈的一端连接，所述钻筒的管壁内设有第三介质通道，所述第三介质通道的一端位于所述钻头处，当所述钻筒与所述空心主轴连接时，所述第三介质通道的另一端与所述第二介质通道远离所述第一介质通道的一端连通。

作为工程机械用钻进机构的一种要选的技术方案，所述进水圈的内壁环设有与所述进水孔连通的水槽，所述水槽与所述空心主轴的外壁之间形成所述第一介质通道，所述第二介质通道包括第二介质通道主体、位于所述空心主轴外壁且分别与所述第二介质通道主体连通的若干第一入水口和若干第一出水口，所述第一入水口与所述第一介质通道连通；所述钻筒的管壁内沿其周向间隔设有若干所述第三介质通道，所述第三介质通道包括第三介质通道主体、与所述第三介质通道主体连通的第二入水口和第二出水口，所述第二入水口设于所述钻筒的内壁并位于所述钻筒远离所述钻头的一端，所述第二出水口位于所述钻头处，当所述钻筒与所述空心主轴连接时，所述第二入水口与所述第一出水口连通。

作为工程机械用钻进机构的一种要选的技术方案，所述空心主轴包括主轴本体和与所述主轴本体远离所述进水圈的一端连接的主轴连接段，所述主轴连接段设有外螺纹；所述钻筒包括钻筒本体和与所述钻筒本体远离所述钻头的一端连接的钻筒连接段，所述钻筒连接段设有可与所述外螺纹旋接配合的螺纹孔。

作为工程机械用钻进机构的一种要选的技术方案，所述第二介质通道主体的长度沿所述空心主轴的长度方向延伸，所述第二介质通道主体邻近所述第一入水口的一端贯穿所述空心主轴，并通过封堵件封堵，所述第一出水口位于所述主轴本体靠近所述主轴连接段的一端，所述第二介质通道主体的另一端延伸至所述第一出水口处。

作为工程机械用钻进机构的一种要选的技术方案，沿所述钻筒朝向所述钻头的方向，所述钻筒连接段的内壁依次环设有第一安装槽、所述第二入水口、第二安装槽和所述螺纹孔，所述第二入水口的直径大于所述第一安装槽和所述第二安装槽的直径，所述第一安装槽和所述第二安装槽内分别安装有密封圈。

作为工程机械用钻进机构的一种要选的技术方案，所述第三介质通道主体包括位于所述钻筒连接段的第一子通道和位于所述钻筒本体的第二子通道，所述第一子通道包括第一子通道主体、与所述第一子通道主体连通的所述第二入水口和第三出水口，所述第二入水口和所述螺纹孔均位于所述钻筒连接段的内壁，所述第三出水口设于所述钻筒连接段的内壁并邻近所述钻头，所述第二子通道包括第二子通道主体、与所述第二子通道主体连通的第三入水口和所述第二出水口，所述第三入水口位于所述钻筒本体的内壁且邻近所述钻筒本体靠近所述钻筒连接段的一端，所述第二出水口位于所述钻筒本体靠近所述钻头的一端。

作为工程机械用钻进机构的一种要选的技术方案，所述钻筒本体包括钻筒主体和若干盖板，所述钻筒主体的外壁沿其周向间隔设有若干凹槽结构，所述凹槽结构的长度沿所述钻筒主体的长度方向延伸，所述盖板焊接于所述凹槽结构的开口端，所述凹槽结构与所述盖板之间形成所述第二子通道主体。

作为工程机械用钻进机构的一种要选的技术方案，所述钻筒本体的内壁靠近所述钻筒连接段的一端设有与所述钻筒同轴的台阶孔，所述钻筒连接段插入所述台阶孔内并与所述台阶孔过盈配合，所述钻筒连接段的外壁环设有凸台，所述钻筒本体与所述凸台焊接固定。

作为工程机械用钻进机构的一种要选的技术方案，所述钻头包括钻头连接段、与所述钻头连接段连接的钻头本体以及邻近所述钻头本体凸设于所述钻头连接段外周的环形凸起，所述钻头连接段与所述钻筒螺纹旋接，所述环形凸起内沿所述钻头的轴向设置有贯穿所述环形凸起两端的第四介质通道，当所述钻头本体与所述钻筒连接时，所述第四介质通道与所述第三介质通道连通。

作为工程机械用钻进机构的一种要选的技术方案，所述第四介质通道包括环设于所述环形凸起靠近所述钻筒一端的集水槽和沿所述环形凸起的周向间隔设置的若干第三子通道，所述第三子通道的长度沿所述钻头的轴向延伸，所述第三子通道一端与所述集水槽连通，另一端沿所述钻头的轴向贯穿所述环形凸起。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过在减速机的空心主轴的一端安装进水圈，有效利用了液压马达的长度，减小了整个钻孔装置的无效长度，有利于狭小空间内施工；空心主轴的另一端与钻孔装置连接，并在进水圈、空心主轴的轴壁内以及钻孔装置的管壁上分别设置依次连通的介质通道，用以通入介质(水和/或气)，将介质通道与外部的排渣通道和内部储渣通道独立开来，钻筒外壁的排渣通道及钻筒内孔的储渣通道不会影响介质流通，有利于排渣，提高钻进速度，而且此介质通道没有经过内部储渣通道的影响，可以降低介质用量，节约环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的工程机械用钻进机构的一种视角的侧视图。

图2是本实用新型一实施例的工程机械用钻进机构的另一种视角的侧视图。

图3是本实用新型一实施例的工程机械用钻进机构的剖视图。

图4是本实用新型一实施例的减速机的结构示意图。

图5是本实用新型一实施例的减速机(不包括安装壳体和底座)的分解示意图。

图6是本实用新型一实施例的钻孔装置分解后的剖视图。

图7是本实用新型一实施例的钻孔装置的钻筒主体的侧视图。

图8是本实用新型一实施例的钻孔装置的钻筒本体局部分解后的剖视图。

图中：

1、减速机；11、液压马达；12、空心主轴；121、第二介质通道；1211、第二介质通道主体；1212、第一入水口；1213、第一出水口；122、主轴本体；123、主轴连接段；124、外螺纹；13、进水圈；131、第一介质通道；132、进水孔；14、润滑油挡板；15、减摩片；16、连接板；17、安装壳体；18、底座；19、滑块；

2、钻孔装置；21、钻筒；211、第三介质通道；2111、第二入水口；2112、第二出水口；2113、第一子通道主体；2114、第三出水口；2115、第二子通道主体；2116、第三入水口；212、钻筒本体；2121、钻筒主体；2122、盖板；2123、第一凹槽；2124、第二凹槽；213、钻筒连接段；214、螺纹孔；215、第一安装槽；216、第二安装槽；22、钻头；221、钻头连接段；222、钻头本体；223、环形凸起；224、第四介质通道；2241、集水槽；2242、第三子通道。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至8所示，本实用新型的实施例提供一种工程机械用钻进机构，包括：

减速机1，减速机1包括液压马达11和与液压马达11传动连接的空心主轴12，空心主轴12的一端安装有套设于空心主轴12上的进水圈13，进水圈13内设有第一介质通道131，进水圈13的外壁上设有与第一介质通道131连通的进水孔132，空心主轴12的轴壁内间隔设置有若干第二介质通道121，第二介质通道121的一端与第一介质通道131连通；

钻孔装置2，钻孔装置2包括呈管状结构的钻筒21和与钻筒21的一端连接的钻头22，钻筒21远离钻头22的一端与空心主轴12远离进水圈13的一端连接，钻筒21的管壁内设有第三介质通道211，第三介质通道211的一端位于钻头22处，当钻筒21与空心主轴12连接时，第三介质通道211的另一端与第二介质通道121远离第一介质通道131的一端连通。

本实施例中，液压马达11的数量为两个，两个液压马达11同步驱动空心主轴12转动，进而带动钻孔装置2钻进，其中，液压马达11的排量调节范围广(100ml-400ml)，通过传动比的放大，可以实现钻孔直径100-400mm，可覆盖现有大部分的钻孔范围。

本实施例通过在减速机1的空心主轴12的一端安装进水圈13，另一端与钻孔装置2连接，并在进水圈13、空心主轴12的轴壁内以及钻孔装置2的管壁上分别设置依次连通的介质通道，用以通入介质(水和/或气)，将介质通道与外部的排渣通道和内部储渣通道独立开来，避免钻进机构在钻进过程中产生出渣不畅的问题，从而提高了钻进效率；传统的介质通道为空心主轴的内孔和钻筒、钻头的内孔，本实施例的介质通道主要集中在空心主轴12的轴壁内以及钻孔装置2的管壁内，与传统的介质通道相比，本实施例的介质通道的尺寸更小，需要的介质用量减少，对钻进影响较小；此外，与传统的介质输入方式(进水装置设置在钻孔装置的钻筒上)相比，本实施例将进水圈13设置在空心主轴12远离钻孔装置2的一端，即位于液压马达11的位置处，可以减少整个钻孔装置2的无效长度，有利于狭小空间内施工。

具体地，第二介质通道121的数量为四个但不限于四个，四个第二介质通道121均匀设置。在其他的实施例中，第二介质通道121的数量还可以为三个、四个、五个或者更多个，具体依据钻进机构的整体尺寸而定。

其中，进水圈13的内壁环设有与进水孔132连通的水槽，水槽与空心主轴12的外壁之间形成第一介质通道131，第二介质通道121包括第二介质通道主体1211、位于空心主轴12外壁且分别与第二介质通道主体1211连通的若干第一入水口1212和若干第一出水口1213，第一入水口1212与第一介质通道131连通；钻筒21的管壁内沿其周向间隔设有若干第三介质通道211，第三介质通道211包括第三介质通道主体、与第三介质通道主体连通的第二入水口2111和第二出水口2112，第二入水口2111设于钻筒21的内壁并位于钻筒21远离钻头22的一端，第二出水口2112位于钻头22处，当钻筒21与空心主轴12连接时，第二入水口2111与第一出水口1213连通。本实施例中，进水圈13固定不动，液压马达11驱动空心主轴12相对进水圈13转动，将第一介质通道131设计为环形结构，空心主轴12转动过程中，可以使第一介质通道131始终与第二介质通道121保持连通。第三介质通道211采用分段结构设计，便于钻孔装置2与空心主轴12稳定连接，同时增加钻孔装置2的强度和刚度。

空心主轴12包括主轴本体122和与主轴本体122远离进水圈13的一端连接的主轴连接段123，主轴连接段123设有外螺纹124；钻筒21包括钻筒本体212和与钻筒本体212远离钻头22的一端连接的钻筒连接段213，钻筒连接段213设有可与外螺纹124旋接配合的螺纹孔214，即空心主轴12的主轴连接段123直接旋入钻筒连接段213的螺纹孔214中，可以减少整个钻孔装置2的无效长度。

第二介质通道主体1211的长度沿空心主轴12的长度方向延伸，第二介质通道主体1211邻近第一入水口1212的一端贯穿空心主轴12，并通过封堵件封堵(上述实施例的螺丝)，第一出水口1213位于主轴本体122靠近主轴连接段123的一端，第二介质通道主体1211的另一端延伸至第一出水口1213处。其中，由主轴本体122远离钻孔装置2的一端朝向另一端钻孔，即可形成第二介质通道主体1211，再在主轴本体122的外壁上对应水槽和第二入水口2111的位置钻孔至与第二介质通道主体1211连通，即形成第一入水口1212和第一出水口1213。本实施例的第二介质通道主体1211以及第一入水口1212和第一入水口1212的加工非常方便。

本实施例中，减速机1还包括安装于进水圈13内周的两个轴承和位于进水圈13两端的两个润滑油挡板14，两个轴承套设于空心主轴12上并邻近进水圈13的端部，润滑油挡板14套设于空心主轴12上并与进水圈13固定连接。两个润滑油挡板14通过螺丝固定在进水圈13的两端，用以防止润滑油泄漏，同时对轴承起固定作用；

此外，还包括两个套设于空心主轴12上的减摩片15，润滑油挡板14远离进水圈13的一端分别设有一个减摩片15，减摩片15的设置可以降低进水圈13与空心主轴12之间的摩擦力。

本实施例中，减摩片15为pc材质或者不锈钢材质的薄板。

减速机1还包括位于空心主轴12邻近进水圈13一端的连接板16，连接板16上设有若干供封堵件穿过的通孔，封堵件穿过连接板16与第二介质通道121连接，连接板16位于其中一个减摩片15远离进水圈13的一端，且连接板16的外径大于减摩片15的内径。

具体地，第二介质通道121的数量为四个，四个封堵件(螺丝)穿过连接板16与空心主轴12上的第二介质通道121连接，实现封堵第二介质通道121远离钻孔装置2的一个端口。

本实施例的减速机1还包括用以安装液压马达11和空心主轴12的安装壳体17和与安装壳体17连接的底座18，底座18远离安装壳体17的一侧设置有滑块19，对应地机架上设置有与该滑块19滑动配合的滑轨，底座18与机架滑动连接。

沿钻筒21朝向钻头22的方向，钻筒连接段213的内孔壁依次环设有第一安装槽215、第二入水口2111、第二安装槽216和螺纹孔214，第二入水口2111的直径大于第一安装槽215和第二安装槽216的直径，第一安装槽215和第二安装槽216内分别安装有密封圈。当主轴连接段123旋入螺纹孔214内时，两个密封圈的设置可以起到良好的密封作用。

具体地，第三介质通道主体包括位于钻筒连接段213的第一子通道和位于钻筒本体212的第二子通道，第一子通道包括第一子通道主体2113、与第一子通道主体2113连通的第二入水口2111和第三出水口2114，第二入水口2111和螺纹孔214均位于钻筒连接段213的内壁，第三出水口2114设于钻筒连接段213的内壁并邻近钻头22，第二子通道包括第二子通道主体2115、与第二子通道主体2115连通的第三入水口2116和第二出水口2112，第三入水口2116位于钻筒本体212的内壁且邻近钻筒本体212靠近钻筒连接段213的一端，第二出水口2112位于钻筒本体212靠近钻头22的一端。

现有技术中的钻筒内的介质通道为环隙孔，加工复杂，且降低了钻孔装置的强度和刚度。本实施例的钻筒本体212的介质通道进行了优化，加工方便，与现有技术相比，可有效提高钻孔装置2的强度和刚度。例如，钻筒本体212包括钻筒主体2121和若干盖板2122，钻筒主体2121的外壁沿其周向设有若干凹槽结构，凹槽结构的长度沿钻筒主体2121的长度方向延伸，盖板2122焊接于凹槽结构的开口端，凹槽结构与盖板2122之间形成第二子通道主体2115。其中，钻筒主体2121为45#钢材质，盖板2122为q345钢材质。

具体地，如图7和图8所示，凹槽结构包括凹设于钻筒主体2121外壁的第一凹槽2123和凹设于第一凹槽2123的槽底的第二凹槽2124，盖板2122焊接于第一凹槽2123内，盖板2122的外壁与钻筒主体2121的外壁组成圆形结构，防止盖板2122凸起而影响钻孔质量，第一凹槽2123与盖板2122的内壁之间形成第二子通道。

钻筒本体212的内壁靠近钻筒连接段213的一端设置有与钻筒21同轴的台阶孔，钻筒连接段213插入台阶孔内并与台阶孔过盈配合，钻筒连接段213的外壁环设有凸台，钻筒本体212与凸台焊接固定。在钻筒连接段213的孔壁内且靠近钻筒本体212的一端钻孔，直至与第二入水口2111连通，即形成第一子通道主体2113，然后在所钻孔的开口端插入螺丝等封堵件进行封堵，第一子通道主体2113的数量为六个，六个第一子通道主体2113沿钻筒连接段213的周向均匀分布，对应地第二子通道主体2115的数量也为六个，六个第二子通道主体2115沿钻筒本体212的周向均匀分布。

本实施例中，主轴连接段123和螺纹孔214均为锥形结构，便于两者顺利、快速地旋接。

其中，钻头22包括钻头连接段221、与钻头连接段221连接的钻头本体222以及邻近钻头本体222凸设于钻头连接段221外周的环形凸起223，钻头连接段221与钻筒21螺纹旋接，环形凸起223内沿钻头22的轴向设置有贯穿环形凸起223两端的第四介质通道224，当钻头本体222与钻筒21连接时，第四介质通道224与第三介质通道211连通。

其中，环形凸起223的外径与钻筒本体212的外径相同。

如图6所示，第四介质通道224包括环设于环形凸起223靠近钻筒21一端的集水槽2241和沿环形凸起223的周向间隔设置的若干第三子通道2242，第三子通道2242的长度沿钻头22的轴向延伸，第三子通道2242一端与集水槽2241连通，另一端贯穿环形凸起223。第三子通道2242的数量可以为三个、四个、五个甚至更多个，具体依据钻孔装置2的尺寸而定。钻头连接段221与钻筒21连接时，集水槽2241用以连通第三介质通道211和第三子通道2242，使第三子通道2242的数量和设置位置不受限制。

本实施例中，工程机械用钻进机构还包括推芯杆，推芯杆一端延伸至钻头22远离减速机1的一端，另一端穿过减速机1的空心主轴12与其他固定侧板连接，固定侧板上可安装推动工程机械用钻进机构移动的液压油缸，推芯杆可用于钻孔出渣时抵住隧道掌子面。

在其他的实施例中，也可以将钻筒本体212的外壁设计为延伸至钻头本体222远离钻筒本体212的一端，不需要在钻头连接段221外周设置环形凸起223，第三介质通道211直接延伸至贯穿钻筒本体212靠近钻头本体222的一端。该结构设计与上述实施例所描述的结构设计相比，钻头22的强度和刚度相对较差。

综上，与现有技术相比，本实用新型的进水圈13的设置有效利用了液压马达11的长度，减小了整个钻孔装置2的无效长度，有利于狭小空间内施工。介质通道为专用通道，钻筒21外壁的排渣通道及钻筒21内孔的储渣通道不会影响介质流通，有利于排渣，提高钻进速度，而且此介质通道没有经过内部储渣通道的影响，可以降低介质用量，节约环保。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。