具有双旋转驱动装置的复合钻进系统的制作方法

本技术属于煤矿钻机，涉及一种具有双旋转驱动装置的复合钻进系统。

背景技术：

1、现有定向钻机动力头大多只有主马达一个动力装置，钻进旋转驱动、工具面角调节等所需的旋转动力均由主马达提供，而滑动钻进时则使用泥浆泵等装置向孔底马达提供具有一定压力的驱动介质实现孔底回转切削。因此，现有定向钻机动力头实质上只有一种由主马达提供的回转动力。然而，现有定向钻机动力头只能实现较高速的转动，没有驱动钻杆慢速旋转的专用动力装置。其工具面角的调节依靠主马达驱动钻杆旋转，旋转速度快，加之传动系统转动惯量较大，导致控制精度差，调节效率低下。而在钻进过程中，孔内必然已有多根钻杆通过螺纹连接，因此调节工具面角时只能使用主马达驱动主轴和钻杆正向旋转，反转则很可能会使孔内钻杆的螺纹连接松开，导致丢钻事故。根据煤矿钻孔转速的需求，主马达驱动钻杆转动的转速较高，低速也有约50r/min(300°/s)，因此该系统的调节精度很低。加之动力头传动系统(主轴、齿轮等)质量大、惯性大，在工具面角调节到位时往往不能准确停止，一旦错过预设角度，则必须正转约一周，重新调节，周而复始，从而导致调节效率十分低下，并且不够准确。cn103061669b是已有技术的典型代表。首先，其动力头没有可以驱动其慢速、准确转动的角度调节装置；其次，刹车装置功能单一，不具有角度调节功能，且使用传统的摩擦片方式，内部易损件多，需要经常更换零件，进行维护。

2、因此，目前急需一种复合钻进系统，能够在主马达提供旋转动力的基础上，提供一种能够准确调节工具面角并具有制动功能的旋转驱动装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种具有双旋转驱动装置的复合钻进系统，以解决现有定向钻机动力头只有一种旋转动力装置，现有定向钻机动力头旋转角度不能准确控制导致工具面角调节效率低的问题。

2、为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种具有双旋转驱动装置的复合钻进系统，包括主马达、变速器、主轴、钻杆以及孔底马达，变速器具有驱动轴，所述驱动轴的一端连接主马达，且所述驱动轴通过变速器中的齿轮与主轴实现啮合传动，所述钻杆与主轴周向固定连接，所述孔底马达布置在钻杆前端以作为孔底钻进执行元件，其关键在于，所述驱动轴的另一端通过变速器连接有调节器；

4、所述调节器包括传动轴、固定齿盘、移动齿盘、回转座、端盖以及具有自锁功能的回转减速器，所述传动轴的一端与所述驱动轴周向固定连接，另一端通过套设在传动轴上的轴承转动连接于所述端盖内，并在所述端盖远离所述驱动轴的一端设有轴承压盖，所述固定齿盘和移动齿盘均套设在所述传动轴上，且所述固定齿盘和移动齿盘之间为斜齿啮合，所述固定齿盘与传动轴之间为周向固定连接，所述移动齿盘与所述传动轴之间转动连接，且所述移动齿盘能够沿传动轴的轴向滑动；

5、所述回转座套设在所述移动齿盘上并周向固定连接，所述回转减速器的输出盘与所述回转座同轴且固定连接，以将所述回转减速器的输出盘的转动传递至移动齿盘。

6、进一步，所述调节器还包括驱动活塞和连接座，所述驱动活塞套设在所述传动轴上，且位于所述固定齿盘远离靠近移动齿盘的一侧，所述驱动活塞远离驱动轴的一端与所述移动齿盘相接；

7、所述连接座套设在所述驱动活塞上，所述连接座的外圆分为三级直径，且中间段的直径最大，且所述中间段的两侧端面分别与变速器和回转减速器相接，以实现所述变速器、连接座以及回转减速器之间的相对轴向定位，所述连接座的内径分为三级孔径，其中远离所述变速器的两段孔径与所述驱动活塞的外径相匹配，并套设在所述驱动活塞上；

8、所述驱动活塞为两级阶梯轴，其小径端外圆设有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈，并与套设在其上的连接座的对应位置配合形成第一密封，大径端外圆与安装在所述连接座对应位置的密封圈配合形成第二密封，所述第一密封和第二密封之间形成位于所述驱动活塞和连接座之间密封腔，并在所述连接座上设有连通所述密封腔的进油口，所述驱动活塞在通过进油口进入密封腔的液压油的作用下朝远离固定齿盘的方向推动移动齿盘，以使得所述移动齿盘能够沿传动轴的轴向滑动。

9、进一步，所述移动齿盘为具有中心通孔的盘状零件，且该中心通孔为阶梯通孔，且所述阶梯通孔朝向端盖一侧为大直径通孔，所述移动齿盘通过该大直径通孔套设在所述端盖上并滑动连接，所述移动齿盘面向所述驱动活塞的端面设有沿圆周分布的第一斜齿，且所述固定齿盘上设有与第一斜齿相啮合的第二斜齿，并在所述大直径通孔的内端面与该内端面相对的端盖的端面之间设置有弹簧，以使得所述第一斜齿和第二斜齿在弹簧的推力下相啮合；

10、所述移动齿盘的外圆面设有均匀分布的凸台，所述回转座套设在所述移动齿盘上，并设有所述凸台相匹配的凹槽，以与所移动齿盘周向固定相连，且所述回转座的一端设有固定连接所述回转减速器的输出盘的回转减速器连接盘，以将所述回转减速器中输出盘的转动传递至移动齿盘。

11、进一步，在所述驱动活塞与移动齿盘之间还设有传动活塞，所述传动活塞套设在传动轴上并滑动连接，且所述传动活塞的一端连接驱动活塞，另一端连接移动齿盘以传动所述驱动活塞的推力。

12、进一步，所述回转座为圆筒形，其远离所述回转减速器连接盘的一端设有端盖连接盘，以与所述端盖固定连接。

13、进一步，所述固定齿盘具有齿盘和位于所述齿盘中心的固定轴，所述第二斜齿设置在齿盘上，所述固定轴插入移动齿盘的中心通孔内，且在所述固定轴内设有键槽，以使得所述固定齿盘通过键连接与所述传动轴周向固定连接。

14、进一步，所述端盖为三级阶梯空心盘状结构，其通过轴承套设在传动轴上，其最大外径段设有与所述回转座连接的法兰，且所述最大外径段位于远离所述驱动轴的一端，中间直径段用于承载所述回转座，并对所述移动齿盘的轴向移动距离进行限制，最小直径段与移动齿盘的大直径通孔轴向滑动连接，且所述最小直径段的端面设有用于安装弹簧的沿圆周均布的若干弹簧安装孔。

15、进一步，所述驱动轴内设于所述变速器中，所述连接座中所述中间段的一侧端面与变速器相接，所述连接座中靠近变速器的一段插入变速器中，并作为套设所述驱动轴上的轴承的轴向止动，靠近所述回转减速器的一段向回转减速器内部延伸，以用于所述回转减速器安装导向。

16、进一步，所述钻杆的一端连接有介质泵，所述介质泵通过钻杆向孔底马达输入流体介质。

17、进一步，所述回转减速器连接有驱动其转动的调节马达。

18、本实用新型的有益效果在于：

19、本实用新型提供的一种具有双旋转驱动装置的复合钻进系统，通过驱动轴远离主马达的一端连接同时具备角度准确调节和锁定防转动功能的调节器，既实现了工具面角准确、高效调节，又可以防止因钻杆弹性变形造成的动力头主轴反弹转动，解决了现有技术中钻机缺乏工具面角专用调节装置，轨迹调节精度低、效率低，难以实现自动定向钻进的问题；同时，大幅减小了工具面角调节所需的驱动力，具有较好的节能效果，简化了主马达的旋转制动装置结构，将大量内部零件的功能转化到一个外部的回转减速器，大幅降低了维修难度，减少了易损件的消耗。

20、其次，本复合钻进系统具有主马达和调节马达两个旋转驱动装置，一个输出较高转速、一个输出较低转速，再配合孔底马达对钻头的直接驱动，通过对主马达、调节马达以及孔底马达的状态组合可以满足多种工况需求，更加适用于自动化的钻机装备。

21、本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。