一种定向钻机动力头及钻机的制作方法

本发明涉及一种定向钻机动力头及钻机，属于定向钻进设备。

背景技术：

1、煤矿井下钻探技术主要分为坑道钻机回转钻进和定向钻机定向钻进，近年来定向钻进技术凭其轨迹精准、可控性高、一次成孔深、一场多孔、一孔多分支、一孔多用等优势，在各大矿区得到广泛推广应用。

2、动力头是煤矿用定向钻机重要的组成部件，安装在钻机的钻架上，作为煤矿钻机的核心工作部件，动力头的作用主要是采用卡盘夹持钻杆、在回转钻进时向钻具提供转矩和轴向力，在定向钻进过程中，通过主轴制动锁紧孔底螺杆马达完成钻孔轨迹纠偏，并持续提供推进力。

3、现有技术中动力头常采用湿式摩擦盘式定向制动主轴，制动装置采用液压油制动、弹簧松开的常开式制动结构，通过主动摩擦片与被动摩擦片的相互挤压，当摩擦力达到一定程度时就可实现制动；非制动情况下，通过弹簧将主动摩擦片与被动摩擦片分开。长期使用或者操作不当时，常常造成摩擦片发热、磨损，进而造成制动失效。在钻进过程需要卡盘夹紧钻杆，且钻杆、水辫需频繁拆卸，极易造成钻杆螺纹损伤、卡盘漏油以及结构件损坏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种定向钻机动力头及钻机，该动力头能够保障主轴制动效果，且方便钻杆及水辫的上扣与卸扣。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一种定向钻机动力头，包括：旋转驱动组件、推拉驱动组件、锁紧组件和钻杆；

4、所述旋转驱动组件包括驱动马达、齿轮组、主轴以及液压卡盘；所述液压卡盘与主轴之间轴向固定连接，所述钻杆贯穿所述主轴及液压卡盘，并能够被所述液压卡盘夹持固定；所述驱动马达通过齿轮组驱动所述主轴旋转以向所述钻杆传递扭矩；

5、所述推拉驱动组件包括钻架、活动底座、导轨和推拉驱动液压缸；所述旋转驱动组件安装于所述活动底座上，所述活动底座滑动连接所述导轨，所述导轨轴向平行于所述主轴并固定安装于所述钻架上；所述推拉驱动液压缸的缸体和活塞杆中，其中一者安装于所述钻架，另一者驱动连接所述活动底座，以带动所述活动底座沿所述导轨滑动；

6、所述锁紧组件包括固定于所述活动底座上的支架，所述支架两侧分别安装有夹紧油缸，支架内设有与所述液压卡盘同轴的夹持孔，所述夹持孔两侧分别设有夹紧块，每侧夹紧块分别与同侧的所述夹紧油缸驱动连接。

7、本发明在应用时，锁紧组件可锁紧钻杆为主轴制动提供锁紧力，解决主轴制动失效的问题，也可锁紧钻杆或水辫，与旋转驱动组件相配合，用于实现钻杆之间或者钻杆与水辫的卸扣或上扣，操作方便。

8、可选的，所述推拉驱动液压缸的杆体端部安装于所述钻架，缸体外周沿轴向设有至少两个滑环，所述两个滑环之间设有至少两个限位部，各滑环与临近的一个所述限位部之间连接有弹簧。当施工过程对动力头造成冲击时，弹簧的设置可缓冲该冲击力，而且，在钻杆、水辫卸扣或安装时，该弹簧能够提供一定的动力头浮动距离，方便卸扣或组装操作。

9、可选的，所述钻架上还设有夹持架，所述锁紧组件的支架与所述夹持架分别安装于所述旋转驱动组件的两侧；

10、所述夹持架上安装有用于夹持钻杆的夹持器。

11、夹持器与旋转驱动组件相配合能够实现钻杆之间或者钻杆与水辫之间的上扣、卸扣或拆装，节约人力。

12、可选的，所述钻架上还设有导向架，所述导向架顶部设有用于滚动接触钻杆或水辫的导向轮；所述导向架与所述旋转驱动组件分别位于所述锁紧组件的两侧。

13、在钻杆及水辫拆装或上卸扣时，导向架上的导向轮可用于支撑钻杆或水辫，且当活动底座带动钻杆左右移动时，钻杆或水辫能够在导向轮上滑动，减少损伤。

14、可选的，所述液压卡盘周向从外向内依次设置有壳体、胶筒和卡瓦，所述卡瓦内侧用于抵接所述钻杆；

15、所述主轴上连接有配油环，所述主轴连接所述液压卡盘的一端周部设有第一油道，所述壳体与胶筒之间设有第二油道，所述配油环的进油通道、所述第一油道和所述第二油道依次连通。

16、上述技术方案中，通过配油环接入外界高压油，注入卡盘壳体与胶筒之间，胶筒在高压油的压力下带动卡瓦向轴心运动，即可夹紧钻杆。

17、可选的，所述配油环的内周面与主轴外周面之间为螺旋密封连接。

18、可选的，在所述第一油道与第二油道的连接处，所述主轴与所述液压卡盘的壳体之间设有密封圈。

19、上述密封设置提升了油道的密封性，可减少钻孔施工队动力头造成冲击时的卡盘漏油。

20、可选的，所述锁紧组件中，各所述夹紧块的内侧设有弹性接触块。弹性接触块可采用胶质材料制成，能够加大钻杆或水辫外表面与夹紧块之间的摩擦力，提升锁紧效果，同时能够防止夹持造成的钻杆外表面损坏。

21、可选的，所述锁紧组件中，所述夹持块的上表面和下表面与所述支架之间设有误差调整间隙；

22、钻杆被夹持于所述夹持孔内且钻杆轴心与夹持孔中心重合时，钻杆两侧表面与两侧的夹持块内表面相适配并紧密接触。

23、以上技术方案也即，本发明锁紧组件的夹持块具有自动对中的功能，能够在较小的上下误差调整间隙内逐渐抵住钻杆并夹紧，使得钻杆被夹紧后处于夹持孔的中心位置，保证锁紧处的钻杆与主轴内的钻杆同轴。

24、可选的，所述锁紧组件中，所述支架背离所述旋转驱动组件的一侧部设有导向套，所述导向套内的导向孔连通所述夹持孔并于夹持孔同轴。该导向套可进一步优化钻杆导向效果。

25、基于上述技术方案，本发明还提供了一种钻机，其包括本发明第一方面中所述的定向钻机动力头。

26、有益效果

27、与现有技术相比，本发明具有以下优点和进步：

28、1）通过设置锁紧组件，能够用于定向钻进时的主轴制动辅助，可有效夹持钻杆，解决主轴制动失效问题；且能够配合旋转驱动组件辅助用于钻杆之间以及钻杆与水辫之间的上扣或卸扣，简化操作；

29、2）通过在推拉驱动组件的推拉驱动结构中设置弹簧，能够降低钻孔施工时对动力头的冲击，同时为钻杆卸扣或安装提供浮动距离，使得安装卸扣操作更加简便；

30、3）通过液压卡盘的结构和油道设计及其与主轴中油道的配合，能够减少卡盘漏油情形。

技术特征：

1.一种定向钻机动力头，其特征是，包括：旋转驱动组件、推拉驱动组件、锁紧组件和钻杆；

2.根据权利要求1所述的定向钻机动力头，其特征是，所述推拉驱动液压缸的杆体端部安装于所述钻架，缸体外周沿轴向设有至少两个滑环，所述两个滑环之间设有至少两个限位部，各滑环与临近的一个所述限位部之间连接有弹簧。

3.根据权利要求1所述的定向钻机动力头，其特征是，所述钻架上还设有夹持架，所述锁紧组件的支架与所述夹持架分别安装于所述旋转驱动组件的两侧；

4.根据权利要求1所述的定向钻机动力头，其特征是，所述钻架上还设有导向架，所述导向架顶部设有用于滚动接触钻杆或水辫的导向轮；所述导向架与所述旋转驱动组件分别位于所述锁紧组件的两侧。

5.根据权利要求1-4任一项所述的定向钻机动力头，其特征是，所述液压卡盘周向从外向内依次设置有壳体、胶筒和卡瓦，所述卡瓦内侧用于抵接所述钻杆；

6.根据权利要求5所述的定向钻机动力头，其特征是，所述配油环的内周面与主轴外周面之间为螺旋密封连接；

7.根据权利要求1-4任一项所述的定向钻机动力头，其特征是，所述锁紧组件中，各所述夹紧块的内侧设有弹性接触块。

8.根据权利要求1-4任一项所述的定向钻机动力头，其特征是，所述锁紧组件中，所述夹持块的上表面和下表面与所述支架之间设有误差调整间隙；

9.根据权利要求1-4任一项所述的定向钻机动力头，其特征是，所述锁紧组件中，所述支架背离所述旋转驱动组件的一侧部设有导向套，所述导向套内的导向孔连通所述夹持孔并于夹持孔同轴。

10.一种钻机，其特征是，包括权利要求1-9任一项所述的定向钻机动力头。

技术总结
本发明公开一种定向钻机动力头，其包括旋转驱动组件、推拉驱动组件、锁紧组件和钻杆；旋转驱动组件中液压卡盘与主轴之间轴向固定连接，钻杆贯穿主轴及液压卡盘，能够被液压卡盘夹持固定；驱动马达通过齿轮组传递扭矩；旋转驱动组件和锁紧组件安装于滑动底座上；推拉驱动组件中，活动底座滑动连接导轨，导轨轴向平行于主轴并固定安装于钻架上；推拉驱动液压缸带动活动底座沿导轨滑动；锁紧组件中，支架两侧分别安装有夹紧油缸，支架内设有夹持孔，夹持孔两侧分别设有夹紧块，每侧夹紧块分别与同侧的所述夹紧油缸驱动连接。本发明能够保障定向钻机在定向钻进时的主轴制动效果，且方便钻杆及水辫的上扣与卸扣。

技术研发人员：杨明,牛晓波,李明,闫志霞,赵红红,李书亚,王煜,曹洋
受保护的技术使用者：徐州徐工基础工程机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14