一种强制冷却润滑免维护型坑道钻机动力头的制作方法

1.本实用新型涉及动力头技术领域，尤其是涉及一种强制冷却润滑免维护型坑道钻机动力头。


背景技术：

2.坑道钻机动力头主要包含两个功能部件，其一为减速部件，用于驱动主轴旋转，其二为配油部件，通过卡瓦的移动夹紧或者松开钻杆。
3.现有的动力头通常还会利用骨架油封对润滑的卡盘部件进行隔离，防止润滑油泄露。但是设备长期运行后，由于摩擦导致骨架油封和卡瓦座快速升温，零部件容易产生热变形，导致密封性能减弱，且由于设备使用环境的恶劣，操作工人职业技能水平的参差不齐，经常忘记按时维护或者维护不当，导致动力头的使用寿命大幅度缩短；而卡瓦座和主轴容易产生磨损，需要定期进行更换，导致客户的使用成本增加，降低了工作效率，且增加了工人的劳动强度；不仅如此，设备运行时，由于主轴的振动带动卡盘部件振动，使得驱动卡盘部件轴向位移的油缸发生振动，缩短了油缸密封件的使用；此外，现有的动力头中，卡瓦通常利用螺丝固定于卡瓦座上，装卸操作麻烦，不利于更换。
4.因此，有必要对现有技术中的坑道钻机动力头进行改进。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种延长使用寿命、保证密封效果、减轻工人工作量、提高工作效率、降低使用成本且卡瓦更换便捷的强制冷却润滑免维护型坑道钻机动力头。
6.为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案为：一种强制冷却润滑免维护型坑道钻机动力头，包括壳体，所述壳体上设置有绕其自身轴心线转动的主轴和驱动所述主轴旋转的驱动装置，所述主轴外套设有用于将其夹紧的中空状卡盘装置，所述壳体与所述主轴围合形成与所述卡盘装置内腔连通的第一冷却腔，所述卡盘装置和所述壳体之一设置有进液口，另一设置有出液口，所述进液口和所述出液口均与所述第一冷却腔连通。
7.上述技术方案的坑道钻机动力头使用时，驱动装置运行，带动主轴旋转，利用卡盘装置夹紧钻杆；设备运行期间，向注液口中通入冷却液（通常为液压油），冷却液在卡盘装置内部和第一冷却腔内流动，而后从出液口排出，冷却液在卡盘装置内部以及第一冷却腔内流动时，一方面吸收主轴和卡盘装置的热量，延缓升温速度，避免高温下发生热变形，从而将设备的运行稳定在了一个合适的温度，延长装置使用寿命，保证密封性，与此同时，冷却液流动的过程中还带走了由于相对摩擦产生的碎屑杂质，进一步减小设备的磨损，并且当冷却液为液压油时，还能对设备的运行起到润滑的作用。如上所述，通过流动的冷却液实现了对动力头的冷却作用，并带走设备运行时产生的碎屑，减少磨损，将设备运行维持在稳定合适的温度，避免高温下热变形影响设备的密封性和使用寿命，使得设备免于维护，从而减轻工人工作量，提高了工作效率，并降低了设备的使用成本。
8.优选的，所述壳体和所述卡盘装置之间还设置有套设于所述主轴外的轴承座，所述轴承座上设置有套设于所述主轴外的轴承，所述轴承座与所述主轴围合形成与所述卡盘装置内腔、所述第一冷却腔连通的第二冷却腔。
9.通过采用上述技术方案，利用轴承座上的轴承支撑主轴进行稳定的旋转，并通过第二冷却腔与卡盘装置的内腔连通，使得冷却液能够进入到主轴和轴承座之间，增大冷却液与主轴的接触面积，改善主轴的降温冷却效果，保证设备的稳定运行。
10.优选的，所述壳体和所述轴承座两者中，至少有一个与所述主轴之间设置有套设于所述主轴外的第一耐磨环。
11.通过采用上述技术方案，利用第一耐磨环能够减少对主轴的磨损，从而降低零件的更换成本，具体表现在，当零件磨损后，仅需更换第一耐磨环，而无需更换主轴这种高成本的大型零件，一方面降低了更换的难度，从而降低了工人的更换工作量，有利于提高劳动效率，而另一方面，无需对主轴进行更换，仅需更换第一耐磨环这样的小零件，因此更换成本低，即降低了客户的使用成本。
12.优选的，所述壳体和所述轴承座两者中，至少有一个设置有进油口与所述第一冷却腔连通、出油口朝向所述主轴的导流喷孔。
13.通过采用上述技术方案，利用导流喷孔引导冷却液的流向，使得冷却液在卡盘装置内部和第一冷却腔内流动后，通过导流通孔喷射在主轴上，保证冷却液能够第一时间带走热量，进一步改善降温效果。
14.优选的，所述壳体和所述轴承座与所述主轴之间均设置有套设于所述主轴外的第一耐磨环，所述壳体和所述轴承座上均设置有导流喷孔，所述导流喷孔的出油口朝向所述第一耐磨环的密封接触面。
15.通过采用上述技术方案，进一步增强了主轴的耐磨性能，减轻维护成本，降低工人工作量，提高工作效率，此外，两处的导流喷孔分别能够引导冷却液准确喷射在两个第一耐磨环上，该处位置正好是油封摩擦和发热处，进一步保证了冷却液能够在第一时间带走摩擦产生的热量和碎屑，使得装置免于维护，延长使用寿命。
16.优选的，所述导流喷孔设置有多个，均匀分布在以所述主轴横截面中心为圆心的圆周上。
17.通过采用上述技术方案，利用多个均匀分布的导流喷孔，使得冷却液能够均匀喷射在第一耐磨环上，从而实现多点同时冷却，平衡热变形，延长耐磨环使用周期和装置使用寿命。
18.优选的，所述卡盘装置包括套设于所述主轴外的卡瓦座、设置于所述卡瓦座和所述主轴之间的至少三个卡瓦和驱动所述卡瓦座沿所述主轴轴向移动的平移组件，所述卡瓦座的内表面为背对所述驱动装置的扩口状或者朝向所述驱动装置的收口状，所述卡瓦分布于以所述主轴横截面中心为圆心的圆周上，所述卡瓦座外密封套设有轴承外壳，所述卡瓦座和所述轴承外壳围合形成所述卡盘装置的内腔。
19.通过采用上述技术方案，当主轴旋转后，驱动卡瓦座和卡瓦转动，实现转动功能，而后由平移组件驱动卡瓦座移动，利用卡瓦座内表面呈扩口状或收口状的设计，使得卡瓦座推动卡瓦沿主轴的径向向主轴靠近移动，从而夹紧钻杆；冷却液在卡瓦座和轴承外壳形成的内腔中流动，实现对卡瓦座的降温，防止其热变形，从而延长了卡瓦座的使用寿命。
20.优选的，所述轴承外壳和所述卡瓦座之间设置有密封套设于所述卡瓦座外的第二耐磨环。
21.通过采用上述技术方案，利用第二耐磨环避免卡瓦座受到磨损，当第二耐磨环发生磨损后，仅需对其进行更换，而无需更换卡瓦座，因此不仅方便了更换工作，减轻工人工作量，提高劳动效率，而且减轻了更换成本，降低了使用成本。
22.优选的，所述平移组件包括油缸，所述油缸的缸筒与所述壳体固定连接，所述油缸的活塞杆与所述轴承外壳连接的一端设置有球状的凸起，所述轴承外壳与所述凸起连接的一侧设置有与所述凸起相适配的凹陷。
23.通过采用上述技术方案，利用相配合的球状凸起和凹陷的设计，降低了卡盘装置传递到油缸的震动，从而延长了油缸密封件的使用寿命。
24.优选的，所述卡瓦通过磁吸件与所述卡瓦座固定连接。
25.通过采用上述技术方案，利用磁吸件实现卡瓦座与卡瓦之间的固定连接，相比于传统的利用螺钉方式，该连接方式更有利于实现卡瓦的便捷拆卸更换，降低工人工作量。
26.综上所述，本实用新型强制冷却润滑免维护型坑道钻机动力头通过注液口向卡盘装置和第一冷却腔内注入冷却液，冷却液从出液口排出，带走卡盘装置、主轴表面的热量和碎屑杂质，实现对动力头的降温和润滑，使设备内部保持清洁并维持在合适的温度范围内，减少热变形，保证密封效果，使设备免于围护，并大幅度延长其使用寿命。
附图说明
27.图1是本实用新型的结构示意图；
28.图2是图1的a部放大图；
29.图3是图1的b部放大图；
30.图4是图1的c部放大图；
31.图5是本实用新型平移组件与轴承外壳的连接结构示意图；
32.图6是本实用新型前盖的局部剖面图；
33.图7是本实用新型分流套的结构示意图；
34.图8是本实用新型分流套的剖面图；
35.图9是图8的d部放大图；
36.图10是本实用新型压盖的剖面图；
37.图中：1.壳体，2.主轴，3.驱动装置,3a.液压马达，3b.驱动齿轮，3c.从动齿轮，4.进液口，5.出液口，6.第一冷却腔，7.轴承座，8.轴承，9.第二冷却腔，10.第一耐磨环，11.导流喷孔，12.卡瓦，13.卡瓦座，14.第二耐磨环，15.油缸，16.凸起，17.凹陷，18.磁吸件，19. 分流套，20.压盖，21.减速壳，22.环形槽，23.排液口，24.第一分流口，25.第二分流口，26.轴承外壳，27.前盖，28.后盖。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
39.如图1-图10所示，本实用新型的强制冷却润滑免维护型坑道钻机动力头，包括壳体1，壳体1上设置有绕其自身轴心线转动的主轴2和驱动主轴2旋转的驱动装置3，，主轴2外套设有用于将其夹紧的中空状卡盘装置，壳体1与主轴2围合形成与卡盘装置内腔连通的第一冷却腔6，卡盘装置上设置有进液口4，壳体1上有出液口5，进液口4和出液口5均与第一冷却腔6连通。
40.本实用新型的坑道钻机使用时，驱动装置3启动，驱动主轴2绕其轴心线旋转，利用卡盘装置夹紧钻杆；与此同时，通过注液口4向卡盘装置内注入液压油，液压油依次通过卡盘装置内腔和第一冷却腔后，从出液口5流出。液压油在流动过程中，带走卡盘装置和主轴2表面的热量，以及由于摩擦产生的碎屑杂质，而后从出液口5流出，使得主轴2外部和卡盘装置内部维持清洁，避免碎屑产生的磨损，同时利用液压油带走热量，对主轴2和卡盘装置进行降温和润滑，减少主轴2和卡盘装置的热变形，从而保证密封效果，并延长设备的使用寿命，使得设备免于维护。当然，出液口5也可以设置于卡盘装置上，相应的此时进液口4设置于壳体1上。
41.如图1所示，壳体1包括减速壳21，驱动装置3包括固定于减速壳21上的液压马达3a、同轴固定于液压马达3a输出端的驱动齿轮3b和两个与主轴2同轴心线连接的从动齿轮3c，两个从动齿轮3c的外径相异，且驱动齿轮3b为与其中一个从动齿轮3c啮合的双联齿轮。
42.驱动装置3运行时，液压马达3a启动，带动驱动齿轮3b旋转，驱动齿轮3b作用在其中一个与其啮合的从动齿轮3c上，从而通过从动齿轮3c带动主轴2旋转；由于驱动齿轮3b为双联齿轮，两个从动齿轮3c的外径相异，通过控制驱动齿轮3b与另一个从动齿轮3c啮合，能够改变主轴2的旋转速度，从而根据不同的需要，选择控制驱动齿轮3b与其中一个从动齿轮3c啮合，以调节主轴2的转速。
43.如图2所示，卡盘装置包括套设于主轴2外的卡瓦座13、设置于卡瓦座13和主轴2之间的至少三个卡瓦12和驱动卡瓦座13沿主轴2轴向移动的平移组件，卡瓦座13的内表面为背对液压马达3a的扩口状，卡瓦12均匀分布于以主轴2横截面中心为圆心的圆周上，瓦座13外密封套设有轴承外壳26，卡瓦座13和轴承外壳26围合形成卡盘装置的内腔；轴承外壳26和卡瓦座13之间设置有密封套设于卡瓦座13外的第二耐磨环14。
44.主轴2与卡盘装置中的卡瓦座13驱动连接，主轴2被驱动装置3驱动旋转后，带动卡瓦座13和卡瓦12绕主轴2的轴心线旋转，实现转动功能；通过平移组件驱动卡瓦座13沿主轴2的轴向移动，通过卡瓦座13扩口状的内壁，带动卡瓦12沿主轴2的径向靠近主轴2移动，最终卡瓦12抵靠在主轴2上，从而夹紧钻杆；液压油进入到卡瓦座13和轴承外壳26围合形成的内腔时，带走内腔中的杂质和卡瓦座13表面的热量，保持内腔表面的清洁，减少磨损，并对卡瓦座13进行降温，防止其热变形，保证密封效果，并延长卡瓦座13的使用寿命；通过第二耐磨环14能够防止卡瓦座13与轴承外壳26之间的磨损，当耐磨环14损坏后，仅需对齐进行更换，而无需更换安装卡瓦座13，一方面降低了更换成本，而另一方面，更换更加方便，减轻了工人的工作量，从而有利于提高工作效率。需要说明的是，卡瓦座13的内表面也可以设计成朝向液压马达3a的收口状，同样能够达到上述技术效果。
45.卡瓦12通过磁吸件18与卡瓦座13固定连接。通过磁吸件18实现卡瓦12与卡瓦座13之间的固定连接，并且相对于传统的通过螺钉固定方式，该卡瓦12的安装方式更有利于快速对其进行更换安装，提高更换效率，减轻更换工作量。
46.如图5和图6所示，平移组件包括油缸15，油缸15的缸筒与壳体1固定连接，油缸15的活塞杆与轴承外壳26连接的一端设置有球状的凸起16，卡瓦座13与凸起16的一侧设置通过螺栓固定连接的前盖27和后盖28，前盖27和后盖28围合形成与凸起16相适配的凹陷17。
47.通过采用上述设计，利用前盖27和后盖28组合形成的凹陷17与油缸15活塞杆端部的球状凸起16相适配，使得设备运行时，能够减少卡盘装置传递到油缸15的振动，从而延长油缸15密封件的使用寿命。
48.如图1所示，壳体1和卡盘装置之间还设置有套设于主轴2外的轴承座7，轴承座7上设置有套设于主轴2外的轴承8，轴承座7与主轴2围合形成与卡盘装置内腔、第一冷却腔6连通的第二冷却腔9；如图3和图4、图7-图10所示，壳体1背对卡盘装置的一端设置有套设于主轴2外的分流套19，轴承座7与卡盘装置相邻的一端设置有套设于主轴2外的压盖20，分流套19与主轴2之间，以及压盖20与主轴2之间均设置有密封套设于主轴2外的第一耐磨环；分流套19和压盖20上均设置有环形槽29和连通于环形槽内部的导流喷孔11；其中，分流套19上的环形槽29与第一冷却腔6连通，导流喷孔11的出液口朝向位于分流套19与主轴2之间的第一耐磨环10的密封接触面，压盖20上的环形槽29与第二冷却腔9连通，导流喷孔11的出液口朝向位于轴承座7和主轴2之间的第一耐磨环10的密封接触面。如图1和图4所示，轴承外壳26上设置有与卡盘装置内腔连通的进液口4和排液口23，轴承座7上设置有与第二冷却腔9、排液口23连通的第一分流口24，减速壳21上设置有与排液口23、第一冷却腔6连通的第二分流口25以及与第一冷却腔6连通的出液口5。
49.利用轴承座9上的轴承8支撑支撑2进行稳定的旋转，减小其旋转时产生的振动；液压油在流动时，首先通过进液口4进入轴承外壳26与卡瓦座13形成的内腔中，而后通过排液口23排出，分成两路冷却流道，其中一路通过第一分流口24进入到第二冷却腔9内，而另一路通过第二分流口25进入到第一冷却腔6内，最终两路冷却流道的液压油通过出液口5排出。液压油在流动过程中，带走了主轴2表面的热量以及由于摩擦产生的碎屑杂质，保证设备的内部环境保持在一个较高的清洁等级，同时通过液压油的流动带走摩擦产生的热量，从而将设备的运行稳定在一个合适的温度，延长了设备的使用寿命，使设备免于维护。
50.而通过第一耐磨环10能够防止主轴2旋转过程中，与轴承座7和壳体1之间发生磨损，保证主轴2有足够长的使用寿命，使得设备免于维护；当第一耐磨环10损坏时，工人们也仅需对第一耐磨环10仅需更换即可，无需拆装主轴2进行维护，一方面，使得设备维修更加方便，减轻了工作量，而另一方面，由于仅需更换第一耐磨环10，因此维修成本大幅度降低，从而大大降低了客户的使用成本。
51.分流套19和压盖20上的导流喷孔11均设置有多个，且均匀分布于以主轴2横截面圆心为中心的圆周上，并朝向第一耐磨环10。采用上述结构后，使得进入第二冷却腔9和第一冷却腔6内的两路冷却流道中的液压油，能够通过多个导流喷孔11均匀喷射在两处的第一耐磨环10上，而第一耐磨环正好处于主轴2的油封摩擦和发热处，因此，能够保证液压油在第一时间带走热量和杂质， 并对主轴2进行润滑，多点均匀的设计，有利于对第一耐磨环10和主轴9外周进行均匀吸热，避免各处温度不一致而引发热变形，如此，通过均匀吸热改善降温效果，进一步延长了主轴2和设备的使用寿命。
52.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改
进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。