一种氮气弹簧液压卡盘的制作方法

本发明涉及卡盘相关，尤其是指一种氮气弹簧液压卡盘。

背景技术：

1、卡盘是岩心钻机重要的组成部件，安装在动力头上作为钻机夹持钻杆用。卡盘的作用主要是夹持钻杆，向钻杆传递转矩和轴向力。市场上现有的各种液压卡盘存在着各种各样的使用缺陷。

2、中国专利公开号为cn104832114a，名称为一种全液压钻机液压卡盘，它包括与全液压钻机动力头外壳固定相接的卡盘底座，在卡盘底座上设有卡盘保护罩壳，在卡盘保护罩壳内设有套装在钻机主轴上的卡瓦定位支撑套，在卡瓦定位支撑套的上部周向安装有若干夹持钻杆的卡瓦，在卡瓦外设有推动卡瓦径向移动的卡瓦座，在卡瓦与卡瓦座之间设有驱动卡瓦夹持钻杆的驱动斜面，其特征在于：所述卡瓦的纵向截面为上窄下宽结构，所述卡瓦的外壁上部设置为驱动斜面的小端，卡瓦的外壁下部设置为驱动斜面的大端，在驱动斜面上设有若干润滑油存储槽，润滑油存储槽的底部设置为控制润滑油缓慢流向驱动斜面减小卡瓦座与卡瓦间摩擦的导向坡面，在卡瓦座的内壁上分布有若干与润滑油存储槽配合的润滑槽，在卡瓦座的外壁上开有润滑油进入口，润滑油进入口通过润滑油支路分别与润滑槽相接；在卡瓦座的上方设有与卡盘保护罩壳固定相接的上压盖，在上压盖的外壁设有一圈凸台，在凸台的下方卡瓦座外壁上设有一圈与凸台相对设置的碟簧安装台，在碟簧安装台与凸台之间周向均匀分布有若干导向柱，导向柱的轴向与钻机主轴的轴向平行，在每个导向柱上均安装有碟形弹簧，在卡瓦座的下方设有套装在卡瓦定位支撑套外的下压盖，在下压盖的下方设有卡盘油缸，卡盘油缸包括带动下压盖和卡瓦座上下移动的油盆，以及与卡盘底座固定相接的油盆座，在油盆座与油盆之间设有液压油腔，在油盆的顶部与下压盖的底部之间安装有轴承。

3、由于碟形弹簧自身特性影响，碟形弹簧式卡盘存在以下不足：夹持力受碟形弹簧变形影响大，卡瓦磨损后夹持力损失大；增大卡盘夹持力，必须增大碟形弹簧尺寸，导致卡盘外形尺寸大，转动惯量大；卡盘中卡瓦嵌入空心轴中，更换卡瓦麻烦，影响生产效率。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中卡盘夹持力低的不足，提供了一种利于提高夹持力度的氮气弹簧液压卡盘。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种氮气弹簧液压卡盘，它包括卡盘主体，所述卡盘主体内设有空心轴，沿空心轴轴向依次设有推力卸载构件和常闭夹紧构件，所述推力卸载构件位于空心轴的外侧且与卡盘主体可拆卸连接，所述常闭夹紧构件位于空心轴的端部外，所述常闭夹紧构件包括滑移体和若干块沿空心轴周向均匀分布的氮气弹簧，所述滑移体的内侧设有若干块沿空心轴的周向均匀分布的卡瓦，若干块卡瓦的内侧共同构成与空心轴的内部相连通的夹持区，所述卡瓦的外侧和滑移体的内侧均为驱动斜面且相互贴合，所述氮气弹簧位于滑移体的外侧且位于滑移体的一端，所述氮气弹簧的两端分别与卡盘主体和滑移体的外侧连接且处于顶紧状态，所述推力卸载构件位于滑移体的另一端，所述滑移体分别在氮气弹簧和推力卸载构件的驱动下与卡盘主体上下滑动连接。

4、所述卡盘主体内设有空心轴，沿空心轴轴向依次设有推力卸载构件和常闭夹紧构件，所述推力卸载构件位于空心轴的外侧且与卡盘主体可拆卸连接，所述常闭夹紧构件位于空心轴的端部外，所述常闭夹紧构件包括滑移体和若干块沿空心轴周向均匀分布的氮气弹簧，所述滑移体的内侧设有若干块沿空心轴的周向均匀分布的卡瓦，若干块卡瓦的内侧共同构成与空心轴的内部相连通的夹持区，所述卡瓦的外侧和滑移体的内侧均为驱动斜面且相互贴合，所述氮气弹簧位于滑移体的外侧且位于滑移体的一端，所述氮气弹簧的两端分别与卡盘主体和滑移体的外侧连接且处于顶紧状态，所述推力卸载构件位于滑移体的另一端，所述滑移体分别在氮气弹簧和推力卸载构件的驱动下与卡盘主体上下滑动连接。初始状态下，氮气弹簧处于顶紧状态，即卡盘处于夹紧状态，氮气弹簧具有一定的预压缩量；工作时，推力卸载构件工作，推动滑移体移动，氮气弹簧压缩，同时在驱动斜面的作用下，卡瓦沿径向向外移动，卡盘开口量增加，便于钻杆通过空心轴插入夹持区内；推力卸载构件反向活动，使得氮气弹簧逐渐复位，推动滑移体反向移动，同时在驱动斜面的作用下，卡瓦沿径向向内移动，卡盘开口量减小通过若干块卡瓦夹紧钻杆；本发明采用氮气弹簧作为卡盘弹性元件，能提供很好的弹力特性曲线，弹力随变形变化很小，卡盘夹持力大，性能稳定，达到利于提高夹持力度的目的。

5、作为优选，所述卡瓦的内侧设有t形槽，所述t形槽的一侧设有插入口，所述t形槽相对应的另一侧密封，所述t形槽内设有与其相匹配的牙板，所述牙板通过t形槽与卡瓦可拆卸连接，所述牙板上设有若干颗均匀分布的牙齿，所述牙齿位于t形槽外且位于夹持区内，所述牙板上牙齿所在的侧壁与卡瓦的内侧壁在同一弧形面上，所述卡瓦内侧壁的弧心位于空心轴的中心轴线上。由于长时间的使用，卡瓦上的牙齿容易磨损，导致夹持力不足，往往需要更换整块卡瓦，导致维修成本增加，故本发明将牙板与卡瓦通过可拆卸连接的方式，使得当牙板上的牙齿磨损后，只需将牙板从卡瓦上拆卸下来即可，无需更换整块卡瓦，利于降低维修成本；同时，牙板与卡瓦上的t形槽配合，利于操作者只需从插入口插拔牙板即可，拆装方便。

6、作为优选，所述牙板的端部转动连接有手把，所述手把位于插入口，所述t形槽的侧壁和牙板的端部共同形成有与手把相匹配的嵌入槽。手把利于操作者拆卸牙板，同时嵌入槽利于手把的嵌入，便于卡瓦与其他部件的配合。

7、作为优选，所述卡盘主体包括环形推力卸载座、环形底座、动力头外壳和保护罩，所述推力卸载座的顶部外侧壁上设有台阶面，所述推力卸载构件安装于台阶面上，所述推力卸载座的底部设有翻边，所述底座的顶部与保护罩的底端转动连接，所述底座的底部通过翻边与动力头外壳可拆卸连接，所述推力卸载构件位于底座内，所述空心轴贯穿于动力头外壳的中心且与动力头外壳可拆卸连接，所述空心轴的端部套设有定位支撑套，所述定位支撑套与空心轴可拆卸连接，所述定位支撑套的一端位于推力卸载座内，所述卡瓦安装于定位支撑套的另一端，所述保护罩内设有压盖和上压座，所述上压座的底部分别与氮气弹簧的端部和卡瓦连接且设有与滑移体一端相匹配的滑槽，所述滑槽位于氮气弹簧和卡瓦之间，所述保护罩的顶端通过压盖与上压座的顶部可拆卸连接。对卡瓦进行维护时，操作者只需打开保护罩，然后取下压盖和上压座即可，操作方便快捷。

8、作为优选，所述滑移体的外侧固定有安装台，所述氮气弹簧一端可拆卸固定安装于安装台上，所述氮气弹簧的另一端与压盖相接触。一方面利于上压座的拆卸和安装，另一方面，利于氮气弹簧的拆卸和安装。

9、作为优选，所述卡瓦外侧的驱动斜面上设有若干个润滑油存储槽，所述滑移体内侧的驱动斜面上设有若干个与润滑油存储槽一一相配合的润滑槽，所述安装台内设有与若干个润滑槽相连通的注油通道，所述保护罩上设有与注油通道相连通的注油口。润滑油依次通过注油口、注油通道分别进入到润滑槽和润滑油存储槽内，以减少驱动斜面的磨损。

10、作为优选，所述卡瓦的纵向截面为上窄下宽的直角梯形结构，所述卡瓦的内侧为直角面，所述t形槽位于直角面上。卡瓦的纵向截面为上窄下宽的直角梯形结构，且与滑移体相贴合，使得滑移体向上移动时，卡瓦沿径向向内移动使得卡盘开口量减小，从而夹紧钻杆。

11、作为优选，所述推力卸载构件包括油缸和环形下压座，所述油缸安装于台阶面上，所述底座上设有与油缸相对应的进出油口，所述下压座套设于定位支撑套的外侧壁上，所述下压座与定位支撑套密封连接，所述滑移体安装于下压座的顶部，所述下压座的底部设有轴承，所述下压座通过轴承与油缸的顶部连接。工作时，液压油从进出油口进入到油缸缸体内，推动滑移体向上移动，氮气弹簧压缩，同时在驱动斜面的作用下，卡瓦沿径向向外移动，卡盘开口量增加，便于钻杆通过空心轴插入夹持区内；钻杆进入卡盘后，液压系统泄压，液压油从进出油口回油，使得氮气弹簧逐渐复位，推动滑移体反向移动，同时在驱动斜面的作用下，卡瓦沿径向向内移动，卡盘开口量减小并通过若干块卡瓦夹紧钻杆；卡盘旋转时，除动力头外壳、推力卸载座、油缸、底座不旋转外，其余部件均旋转。

12、作为优选，所述油缸底部设有油腔，所述油腔与进出油口相连通。工作时，液压油从进出油口进入到油腔内，推动滑移体向上移动。

13、作为优选，所述油缸与底座之间设有密封件一，所述密封件一位于油腔的一侧上方，所述推力卸载座与底座之间设有密封件二，所述密封件二位于油腔的一侧下方，所述油缸与推力卸载座的外侧壁之间设有密封件三，所述密封件三位于油腔相对应的另一侧。密封件一、密封件二和密封件三有利于防止油腔漏油，提高密封性。

14、本发明的有益效果是：本发明采用氮气弹簧作为卡盘弹性元件，能提供很好的弹力特性曲线，弹力随变形变化很小，卡盘夹持力大，性能稳定，达到利于提高夹持力度的目的；利于降低维修成本；拆卸和安装方便快捷；密封性好。