一种煤矿用大扭矩钻机的制作方法

本发明属于煤矿井下钻孔设备领域，具体涉及一种煤矿用大扭矩钻机。

背景技术：

钻机是煤矿井下常用的钻孔用设备，根据施工要求的不同，钻机的功能将有所不同，现有的钻机普遍为高速小扭矩马达配合减速机实现扭矩输出的履带式钻机，该钻具具有高速小扭矩及低速大扭矩的特点，适用于普通小孔径钻孔。若想实现大扭矩或深孔钻孔，就需要特殊的大扭矩钻具，特别针对煤柱区横向钻孔回扩钻机，目前的设备无法满足回扩时所需要的大扭矩及大的起拔力，同时也无法做到回扩钻孔时对设备的稳定支撑。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决常规钻机无法实现煤柱区横向回扩钻孔等问题而发明的横向钻孔、扩孔用大扭矩钻机，该钻机可实现低速大扭矩输出以及推拉力的传递，并在钻孔回扩产生巨大起拔力时，通过稳钻支撑组件保证设备稳定作业。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种煤矿用大扭矩钻机，包括底盘、大盘回转机构、稳钻支撑组件和导轨组件，大盘回转机构中的回转大盘可转动的设置在底盘上，导轨组件和稳钻支撑组件均设置在回转大盘上，所述导轨组件上安装有用于驱动钻具旋转的低速大扭矩马达；所述稳钻支撑组件包括能够为钻机提供上支撑的立柱组件、能够为钻机提供前支撑的前支撑组件以及能够为钻机提供后支撑的后支撑组件；所述导轨组件包括导轨和实现导轨前后移动的直线驱动机构；所述低速大扭矩马达的输出轴通过钻杆连接组件和钻具中的钻杆连接，钻杆连接组件用以实现扭矩和推拉力向钻杆的传递。

所述钻杆连接组件和低速大扭矩马达的输出轴之间设有动力转接器，所述动力转接器包括固定箱体、旋转轴和轴承，所述固定箱体和所述低速大扭矩马达的机身固连，所述旋转轴通过轴承转动安装在固定箱体内部，所述旋转轴的一端和低速大扭矩马达的输出轴直接连接，以传递扭矩，旋转轴的另一端通过钻杆连接组件和钻杆连接。

所述钻杆连接组件包括传拉盘、连接轴和压盖，所述传拉盘套在所述旋转轴上，并和旋转轴之间固定连接；所述压盖套设在连接轴上，并和传拉盘连接，从而将连接轴压在旋转轴的端面；所述连接轴和旋转轴之间通过扭矩传递结构配合连接，钻杆安装在连接轴上，通过扭矩传递结构实现扭矩从旋转轴到钻杆的传递。

所述连接轴的端部设有径向凸台，所述压盖能够卡在径向凸台上。

所述传拉盘的端面设有周向分布的螺纹孔，所述压盖的端面设有周向分布的圆孔，通过螺栓穿过圆孔和螺纹孔连接，实现压盖和传拉盘的连接。

对于连接轴的定位可以采用以下两种方式：其一，所述旋转轴和连接轴之间通过止口结构实现连接轴的定位；其二，所述旋转轴和压盖之间通过止口结构配合，实现对压盖的定位，所述压盖和连接轴之间通过止口结构，实现对连接轴的定位。

所述立柱组件设有两组，立柱组件包括外柱体和设置在外柱体内的内部油缸，内部油缸推动竖向支撑部上下伸缩，以实现对钻机的上支撑。

所述立柱组件和导轨组件之间还设有调角组件，以实现导轨俯仰角度的调整。

所述调角组件包括调角动力机构和调角支架，调角支架一端铰接在所述的立柱组件上，另一端与所述调角动力机构连接，所述导轨安装在调角支架的轨道面上，在所述直线驱动机构的推动下，导轨能够沿所述的轨道面前后移动，在调角动力机构伸缩作用下实现导轨的俯仰角度调整。

所述底盘为履带带盘，包括履带行走机构和支地油缸，履带底盘上还设有液压油箱、动力系统和操作机构。

本发明具有以下创新点及优点：与现有技术相比，本发明通过立柱组件的上支撑和履带底盘上的支地油缸配合，实现钻机设备整体上下稳定支撑；通过导轨前后支撑，可以使导轨在进行起拔时，对导轨前后进行支撑，确保设备回扩钻孔时的稳定性；低速大扭矩马达通过钻杆连接组件直接驱动钻具旋转，保证了设备回扩钻孔的低速稳定性，提高设备作业效率，并且钻杆连接组件不仅可以实现扭矩的快速高效传递，还可以实现在回扩钻孔过程中的推拉力的传递，保证回扩钻孔的顺利进行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中稳钻支撑组件及导轨组件的结构示意图；

图3为本发明中稳钻支撑组件及导轨组件的侧视图；

图4为本发明中钻进回转装置的结构示意图；

图5为本发明中动力转接器上固定箱体的结构示意图；

图6为本发明中钻杆连接组件的结构示意图；

图中标记：1、履带底盘，2、动力系统，3、操作机构，4、液压油箱，5、大盘回转机构，501、回转大盘，6、稳钻支撑组件，7、导轨组件，8、钻进回转装置；

601、立柱组件，601a、竖向支撑部，601b、外柱体，601c、提升油缸，601d、抱箍，602、前支撑组件，603、后支撑组件；

701、导轨，702、调角组件，702a、调角支架，702b、调角油缸，703、平移油缸；

801、低速大扭矩马达，802、动力转接器，802a、旋转轴，802b、轴承，802c、密封结构，802d、固定箱体，802d-1、介质流入接口，802d-2、介质流出接口，803、钻杆连接组件，803a、传拉盘，803b、连接轴，803b-1、径向凸台，803c、压盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

参照附图所示，一种煤矿用大扭矩钻机，包括履带底盘1、动力系统2、操作机构3、液压油箱4、大盘回转机构5、稳钻支撑组件6和导轨组件7。

所述的履带底盘1包含履带行走机构及支地油缸，通过履带行走机构实现设备的自由移动，同时通过布置在履带底盘1四个角的支地油缸实现设备的支撑功能；所述动力系统2固定在履带底盘1上，包含电机及液压泵，电机旋转驱动液压泵旋转，使液压泵可以从液压油箱4中吸入低压油并进行做功输出高压油；操作机构3对动力系统中液压泵输出的高压油进行换向、调节流量、调节压力等操作使液压油进入执行机构中，驱动执行机构动作，执行机构为设备所设置的各个油缸；液压油箱4固定在履带底盘1上，为动力系统2的液压泵提供低压油，同时利用储存的液压油以及油箱箱体对做功后的液压油进行冷却。

所述大盘回转机构5固定在履带底盘1上，可实现回转大盘501及以回转大盘501上其他机构的旋转，同时通过与底盘的连接，使稳钻支撑组件6中的立柱组件601在向上支撑时可将力直接作用到履带底盘1上，保持设备施工时的稳定性。

所述稳钻支撑组件6中的立柱组件601设有两组，立柱组件601包括固定在回转大盘501上的外柱体601b，外柱体601b柱腔内设有内部油缸，可以驱动所连接的竖向支撑部601a竖直上下伸缩，以顶紧在上方顶板上，实现对钻机设备的上支撑，所述竖向支撑部601a的顶端还设有上支撑板，上支撑板上设有凸出于板面的锥形固定头，以提高支撑的稳定性。

两立柱组件601的外柱体601b之间还设有横梁，横梁两端通过抱箍601d滑动套设在外柱体601b上，抱箍601d和提升油缸601c的缸体固定连接，提升油缸601c的活塞向下伸出后，可实现对横梁的提升。

所述的导轨组件7包括导轨701，导轨701通过调角组件702安装在所述横梁上，所述调角组件702包括调角支架702a和调角油缸702b，调角支架702a的一端铰接在所述横梁上，另一端和调角油缸702b的活塞转动连接，调角油缸702b的缸体端部铰接在所述的回转大盘501上，在调角油缸702b的伸缩作用下，可以实现调角支架702a的俯仰角调整。

所述导轨701可滑动的设置在所述调角支架702a的滑道上，并由所设置的平移油缸703实现导轨701在滑道上的前后移动，平移油缸703的缸体固定在调角支架702a上，活塞和导轨701固定连接。导轨701上安装有用于钻孔的钻具和驱动钻杆旋转的钻进回转装置8，调角组件702对调角支架702a的调整，实现导轨701俯仰角度的调整，进一步实现对钻具钻进方向的调整。

所述稳钻支撑组件6还包括设置在导轨701前端和后端的前支撑组件602和后支撑组件603，本实施例中，前支撑组件602固定在导轨701前端，当导轨701向前移动后，前支撑组件602中的前支撑板支撑在前方的煤柱上，后支撑组件603中具有伸缩油缸，伸缩油缸安装在导轨701的上下平面之间，伸缩油缸的活塞和后支撑板连接，通过伸缩油缸的动作，使得后支撑板向后伸出支撑在煤壁或岩壁上；这样通过前支撑组件602和后支撑组件603就可以实现设备的前后支撑。

在实施时，前支撑组件602也可由伸缩油缸控制前后移动，此时后支撑组件603固定在导轨后端。

进一步的，所述前支撑板和后支撑板上均设有多个凸出于板面的锥形固定头，在支撑时，可以增大和煤柱、煤壁或岩壁之间的摩擦力，提高支撑的稳定性。

所述的钻进回转装置8采用低速大扭矩马达801以及用于扭矩及推拉力传递的动力转接器802和钻杆连接组件803，动力转接器802包括固定箱体802d、旋转轴802a和轴承802b，所述固定箱体802d和所述低速大扭矩马达801的机身固连，所述旋转轴802a通过轴承802b转动安装在固定箱体802d内部，所述旋转轴802a的一端和低速大扭矩马达801的输出轴通过花键或平键直接连接，以传递扭矩，旋转轴802a的另一端通过钻杆连接组件803与钻杆连接，以实现扭矩和推拉力向钻杆的传递。

所述固定箱体802d底部和导轨701上的推进油缸相连，推进油缸推动钻进回转装置8沿导轨701前后移动，实现钻具的钻进和回扩。

为了实现对轴承802b的降温，在固定箱体802d内接入循环流动的降温介质，因此，固定箱体802d上分别设置介质流入接口802d-1和介质流出接口802d-2，并在固定箱体802d两端的箱盖和旋转轴802a之间设有密封结构802c，以免降温介质泄漏。

所述的轴承802b采用圆锥滚子轴承，并成对布置在旋转轴802a的两端，在实现旋转轴802a旋转的同时，还可以传递轴向的推拉力。

所述的钻杆连接组件803包括传拉盘803a、连接轴803b和压盖803c，所述动力转接器802上的旋转轴802a端部加工外螺纹，所述传拉盘803a加工与之配合的内螺纹，通过螺纹连接将传拉盘803a固定在旋转轴802a的外侧，传拉盘803a的端面沿圆周方向均设多个螺纹孔，所述旋转轴802a的端部或端面和所述连接轴803b的一端通过扭矩传递结构实现连接并传递扭矩；所述连接轴803b的一端带有径向凸台803b-1，且该端面和所述旋转轴802a配合以传递扭矩，连接轴803b另一端和钻杆连接；所述压盖803c为中空的回转体，中心为中空，可以套在连接轴803b上直至卡在连接轴803b的径向凸台803b-1位置，在压盖803c端面沿圆周均布有多个圆孔，圆孔的数量和所述传拉盘803a上螺纹孔的数量一致，然后通过螺栓穿过这些圆孔和传拉盘803a的螺纹孔螺纹连接，将连接轴803b压在旋转轴802a的端面上，这样利用均布的螺栓就可以实现旋转轴802a推拉力传递至连接轴803b；所述旋转轴802a端部设有凸止口，相应的连接轴803b端部设有和凸止口配合的凹止口，两者配合实现对连接轴803b的定位，以确保连接轴803b和旋转轴802a的同轴。

所述的扭矩传递结构通过凸凹配合实现扭矩的传递，例如，花键和键槽配合的结构，花键设置在旋转轴802a上，键槽设置在连接轴803b上，或者花键设置在连接轴803b上，键槽设置在旋转轴802a上；或者扭矩传递结构为类似花键的凸台与凹槽的配合结构，还可以是圆柱销结构，在旋转轴802a端面和连接轴803b端面均设有安装圆柱销的销孔，圆柱销的两端分别固定在旋转轴802a端面和连接轴803b端面的销孔内。

对于连接轴803b的定位，还可以间接地进行定位，即通过压盖803c实现定位，具体的为：所述旋转轴802a和压盖803c之间通过止口结构配合，实现对压盖803c的定位，所述压盖803c和连接轴803b之间通过止口结构，实现压盖803c对连接轴803b的定位，从而确保连接轴803b和旋转轴802a的同轴。

钻杆和连接轴803b的安装采用本领域常见的形式，即连接轴803b端部加工成圆锥面，实现和钻杆的固定安装。

为了便于压盖803c的拆卸，在压盖803c上还设有拆卸孔，拆卸孔可以为螺纹孔，这样在拆卸压盖803c时，可以将螺栓拧入拆卸孔，并顶在传拉盘803a上，继续拧紧螺栓，即可实现压盖803c的顶出拆卸。

施工时，通过履带底盘1将设备移动到施工位置，通过操作机构3驱动回转大盘501调整角度，使得导轨701朝向煤柱进行施工；通过操作机构3控制履带底盘1上的支地油缸支撑地面、控制立柱组件601的竖向支撑部601a向上伸出，支撑煤壁顶部，完成对设备的上下支撑；通过操作机构3驱动调角组件702的调角油缸702b，对导轨701倾角进行调整，使得导轨701到达施工角度；通过操作机构3驱动平移油缸703使导轨701向前移动，直至导轨701前端的前支撑组件602可以支撑在煤柱上，然后通过操作机构3驱动导轨701内的伸缩油缸，使得后支撑组件603的后支撑板向后伸出，支撑到煤壁上，实现导轨701的前后支撑；导轨支撑完成后通过钻进回转装置8驱动钻具旋转，同时通过导轨701内部的推进油缸驱动钻进回转装置8沿导轨前进，实现钻具钻进；设备通过钻具实现钻孔打通后，在煤柱的另一侧安装回扩钻头，即可进行钻头回扩，这时可以利用导轨701内的推进油缸起拔钻进回转装置8，实现设备的回扩钻孔；钻进回转装置8利用低速大扭矩马达801通过动力转接器802直接驱动钻具的旋转，保证了设备回扩钻孔时的低速稳定性，提高了设备作业的效率。