CN107664014A - 一种旋转切削和冲击联动式单体气动锚杆钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋转切削和冲击联动式单体气动锚杆钻机，由气动齿轮马达、减速齿轮组、主轴、缓冲弹簧、活塞、环状配气阀、消音器、箱体、端盖等组成，其特征在于：气动冲击装置、气动马达齿轮及二级圆柱齿轮减速器同在一个箱体内并成U形布置，这种布置可以减小箱体的体积和重量；主轴后段加工成花键轴，在花键套内作往复运动，花键套安装在减速器齿轮Ⅳ中向主轴传递旋转力矩；主轴前段通过缓冲弹簧固定并且起到钻机机体的减振作用，活塞撞击主轴，主轴带动钻杆和钻头冲击破碎岩石；冲击装置在正常钻孔时关闭，只需要使用旋转切削破碎岩石；当遇到坚硬岩石时，启动冲击装置，旋转切削和冲击联合作用，可在坚硬岩石中快速钻孔。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用井下巷道坚硬顶板快速钻孔的锚杆钻机，具体为一种旋转切削和冲击联动式单体气动锚杆钻机。
背景技术
目前，煤矿井下用锚杆钻机最常用的是单体气动锚杆钻机，MQT就是其中比较成熟的系列，比较适合煤巷的锚杆支护作业，既可钻顶板锚杆孔，又可钻锚索孔，还可搅拌和安装树脂药卷类锚杆或锚索，无需其他设备，即可实现锚杆螺母一次安装拧紧，达到初锚预紧力的要求。MQT气动锚杆钻机体积小，重量轻，操作简单，维护方便。MQT型气动锚杆钻机采用齿轮式气动马达，运转稳定，可靠性高，抗污染能力强，但是只适用于岩石硬度≤f8的巷道，如果钻孔遇到坚硬岩石时，钻进速度就很缓慢，影响巷道掘进的速度，使煤矿采掘失调，严重影响煤矿的产量和经济效益。
与本申请有关的技术是中国专利授权公告号CN202946010U一种冲击旋转两用式锚杆钻机，它的冲击装置和旋转切削装置是独立的两个部分，冲击运动和旋转切削运动切换时，钻杆和钻头需要来回更换位置插进和拔出，冲击和旋转切削不能联合运动，影响了钻进效率并且机体重量较大。在专利号ZL200620081261.1旋转冲击联合锚杆钻机中，旋转部分安装在冲击机构侧面，旋转马达通过齿轮带动旋转套的旋转与棘轮螺旋棒的旋转之间会发生干涉，无法联合运转。在公开号CN101672158A带振动且可正反转的锚杆钻机的回转器中，振动部分采用棘轮机构组成，棘轮旋转时通过棘轮齿的闭合和分开产生冲击，棘轮齿的尺寸很小，快速旋转时产生的摩擦力非常大，而且冲击强度很小，破碎坚硬岩石的效果很差。在专利号ZL200420053336.6冲击式两用锚杆钻机中，通过冲击轮盘实现冲击功能，缺点是冲击力很小，不能适应坚硬岩石的钻孔。在公布号CN103726786A旋转冲击式液压锚杆钻机动力机构中，采用锥形摩擦离合器、锥齿轮和曲轴等产生冲击力，缺点是机构复杂、维修困难和机体重量太大，不适合单体气动锚杆钻机。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用井下巷道坚硬顶板快速钻孔的单体气动锚杆钻机。
本发明采用如下技术方案：
气动冲击装置、气动马达齿轮及二级圆柱齿轮减速器同在一个箱体内并成U形布置(如图3所示，A点、B点、C点和D点四个点构成一个U形)，这种布置可以减小箱体的体积和重量，便于钻机的操作、维修和运输；主轴(14)后段加工成花键轴，在花键套内作往复运动，花键套安装在减速器齿轮Ⅳ中向主轴传递旋转力矩，旋转切削的传动路线是：气动马达齿轮Ⅱ(2)→减速器齿轮Ⅰ(27)→减速器齿轮Ⅱ(6)→减速器齿轮Ⅲ(9)→减速器齿轮Ⅳ(15)→主轴(14)。
主轴前段通过缓冲弹簧(12)固定并且起到钻机机体的减振作用，主轴后端面与活塞前端面之间留有一段距离，活塞冲击时撞击主轴，主轴带动钻杆和钻头冲击破碎岩石；冲击装置在正常钻孔时关闭，只需要使用旋转切削破碎岩石；当遇到坚硬岩石时，打开冲击装置进气开关，冲击和旋转切削联合作用，可在坚硬岩石中快速钻孔。
本发明的有益效果是：
1)旋转切削机构和气动冲击装置可以单独运行，也可以联合运行。适应坚硬岩石的钻进，钻孔速度快，加快巷道掘进的速度，缓解目前煤矿普遍存在的采掘接替紧张，提高煤矿的产量和经济效益。
2)旋转切削机构和气动冲击装置在空间上合理布置，使钻机体积小、重量轻，便于钻机的操作、维修和运输。
3)冲击机构的活塞设计有尾杆，提高了对中性，减小了活塞的偏载，减少了花键套的单边磨损。
4)与气腿式气动凿岩机相比，取消了螺旋棒、螺旋母、棘轮和棘轮爪等易损件，提高了工作的可靠性。
附图说明
图1是本发明锚杆钻机F-F剖面图
图2是本发明锚杆钻机H-H剖面图
图3是本发明锚杆钻机马达齿轮和减速器齿轮水平布置图
图4是本发明活塞立体图
图5是本发明环状配气阀立体图
图中标记：1-箱体；2-气动马达齿轮Ⅱ；3-气动马达的压缩空气入口；4、5、10、11-深沟球轴承；6-减速器齿轮Ⅱ；7-减速器齿轮轴；8-上、下箱体的连接螺栓及垫圈；9-减速器齿轮Ⅲ；12-缓冲弹簧；13-缓冲弹簧固定端盖；14-主轴；15-减速器齿轮Ⅳ；16-导向花键套；17-活塞；18-冲击机构消音器；19-机体手扶框架；20-环状配气阀；21-固定套；22-冲击机构的压缩空气入口；23-框架底板；24-机体连接部件；25-玻璃钢支腿；26-气动马达齿轮Ⅰ；27-减速器齿轮Ⅰ
具体实施方式
如图1和图2所示是本发明锚杆钻机F-F剖面图和H-H剖面图，分别是由图3沿着F-F线和H-H线剖切得到。锚杆钻机是由箱体(1)、气动马达齿轮Ⅰ(26)、气动马达齿轮Ⅱ(2)、减速器齿轮Ⅰ(27)、减速器齿轮Ⅱ(6)、减速器齿轮Ⅲ(9)、减速器齿轮Ⅳ(15)、减速器齿轮轴(7)、主轴(14)、环状配气阀(20)、活塞(17)、玻璃钢支腿(25)等组成。
对于一般岩石，打开气动齿轮马达进气开关，压缩空气通过压缩空气入口(3)驱动气动齿轮马达产生旋转力矩，经齿轮组2、27、6、9、15传递到带花键的主轴(14)，主轴(14)带动钻杆和钻头旋转切削岩石。
当遇到坚硬岩层时，打开冲击装置进气开关，压缩空气通过入口(22)进入冲击装置的气室内，活塞在环状配气阀(20)的作用下实现往复冲击，活塞(17)前端冲击主轴(14)的尾部传递冲击力，主轴(14)带动钻杆和钻头，做旋转和冲击复合运动，既旋转切削岩石，又冲击破碎岩石，实现在坚硬岩石中快速钻孔。
如图3所示，锚杆钻机马达齿轮和减速器齿轮水平布置图，减速器齿轮Ⅰ(27)与减速器齿轮Ⅱ(6)组成一组传动齿轮是第一级减速，减速器齿轮Ⅲ(9)与减速器齿轮Ⅳ(15)组成一组传动齿轮是第二级减速，减速器齿轮Ⅱ(6)与减速器齿轮Ⅲ(9)共一根传动轴(7)，减速器齿轮Ⅳ(15)中间安装有花键套带动主轴(14)旋转。
如图4所示是本发明活塞立体图，活塞设计有尾杆，提高了对中性，减小了活塞的偏载，减少了花键套的单边磨损。
如图5所示是本发明环状配气阀立体图，环状配气阀(20)由阀柜(20a)、阀芯(20b)和阀套(20c)三部分组成，环状配气阀(20)通过阀芯(20b)的移动控制压缩空气交替进入气缸左气室和气缸右气室，进而控制活塞往复冲击运动。
Claims (3)
1.一种旋转切削和冲击联动式单体气动锚杆钻机，由气动齿轮马达、减速齿轮组、主轴、缓冲弹簧、活塞、环状配气阀、消音器、箱体、端盖等组成，其特征在于：气动冲击装置、气动马达齿轮及二级圆柱齿轮减速器同在一个箱体内并成U形布置，这种布置可以减小箱体的体积和重量；主轴后段加工成花键轴，在花键套内作往复运动，花键套安装在减速器齿轮Ⅳ中向主轴传递旋转力矩；主轴前段通过缓冲弹簧固定并且起到钻机机体的减振作用，活塞撞击主轴，主轴带动钻杆和钻头冲击破碎岩石；冲击装置在正常钻孔时关闭，只需要使用旋转切削破碎岩石；当遇到坚硬岩石时，启动冲击装置，旋转切削和冲击联合作用，可在坚硬岩石中快速钻孔。
2.根据权利要求1所述的一种旋转切削和冲击联动式单体气动锚杆钻机，其特征在于：冲击机构的活塞设计有尾杆，提高了对中性，减小了活塞的偏载，减少了花键套的单边磨损。
3.根据权利要求1所述的一种旋转切削和冲击联动式单体气动锚杆钻机，其特征在于：与气腿式气动凿岩机相比，取消了螺旋棒、螺旋母、棘轮和棘轮爪等易损件，提高了工作的可靠性。
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|---|---|---|---|---|
| CN108843238A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-11-20 | 冀凯河北机电科技有限公司 | 一种气动锚杆机的回转冲击机构 |
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