【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于煤礦機械領域，涉及一種電動鉆機用回轉卡盤。
技術介紹
1、卡盤是煤礦井下鉆探機具重要的組成部件，是探放水打鉆過程中不可缺少的重要部件。安裝在動力頭或回轉器上作為鉆機夾持裝置使用，卡盤的作用主要是夾持鉆具，向鉆具提供轉矩和軸向力。目前常規鉆機通常采用液壓膠筒式卡盤，其中液壓為動力源，油壓加緊、彈簧松開的膠筒式結構。隨著電動鉆機的發展，常規卡盤已無法滿足電動鉆機對鉆桿打鉆過程中加持力大小與夾持松開響應速度、準確度的要求。同時電動鉆機由于系統特性，再加液壓系統會提升系統故障率，所以迫切需要一種電動卡盤。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的不足，本專利技術的目的在于，提供一種煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，克服已有液壓卡盤無法與電驅鉆機高效精準配合使用等不足。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案予以實現：
3、一種煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，包括卡盤外殼體、管式安裝座、伺服電機及配套電缸、旋轉軸、傳扭盤、錐面卡瓦、卡盤活塞、壓緊碟簧、復位碟簧、碟簧托板、推力軸承、承載軸承、限位卡齒組件、卡齒撥桿組件；
4、所述卡盤外殼體包括筒形殼體、安裝于筒形殼體兩端且中心通孔的前端蓋和后端蓋，前端蓋和后端蓋內壁中心均安裝推力軸承；所述管式安裝座同軸固定在卡盤外殼體內中后部；伺服電機安裝在筒形殼體外側壁，伺服電機配套相連的電缸設于筒形殼體與管式安裝座之間的環空內，電缸與管式安裝座軸線平行；
5、所述旋轉軸設于管式安裝座內且二者
6、所述卡盤活塞套在錐面卡瓦和旋轉軸外，卡盤活塞前部錐形內壁與錐面卡瓦對應，卡盤活塞后部內壁通過旋轉軸前部的活塞鍵與旋轉軸固連；卡盤活塞后端至電缸之間依次設有套在管式安裝座外的推力軸承、碟簧托板ii、壓緊碟簧、碟簧托板iii；卡盤活塞前端至前端蓋之間依次設有推力軸承、碟簧托板i、復位碟簧；
7、所述限位卡齒組件安裝在筒形殼體內壁并位于電缸和碟簧托板iii前方，電缸伸出向前推動卡盤活塞擠壓錐面卡瓦夾緊鉆桿時，碟簧托板iii外邊緣凸起被限位卡齒組件固定，此時壓緊碟簧呈壓縮狀態，能持續給卡盤活塞提供壓力，使錐面卡瓦獲得持續穩定的下壓力以夾緊鉆桿；電缸收回時，卡齒撥桿組件能徑向擠壓限位卡齒組件以釋放碟簧托板iii，復位碟簧向后推動卡盤活塞以松開錐面卡瓦和鉆桿。
8、本專利技術還包括如下技術特征：
9、具體的，所述管式安裝座后端外緣的環形邊緣焊接于筒形殼體后端內壁以將筒形殼體與管式安裝座相固定。
10、具體的，所述旋轉軸后端同軸連接傳扭盤；旋轉軸側壁為多個環形槽以套裝所述承載軸承，旋轉軸由多個旋轉軸單元在環形槽處螺紋相接而成以能實現套裝承載軸承；旋轉軸前端設有多個周向均布的活塞鍵以與卡盤活塞相連接；旋轉軸前端的卡瓦槽有多個且周向均布并與錐面卡瓦后端的凸塊一一相對。
11、具體的，所述錐面卡瓦由多個錐面卡瓦體周向圍成，相鄰錐面卡瓦體間設有卡瓦彈簧；當卡瓦活塞推動各錐面卡瓦體徑向相互靠近時會壓縮卡瓦彈簧，當卡瓦活塞不再擠壓錐面卡瓦時卡瓦彈簧復位；錐面卡瓦外壁的錐面為從前到后呈縮徑狀；錐面卡瓦前端面設有多個周向均布的凸塊以與卡瓦旋轉托板上的卡瓦槽一一相對。
12、具體的，所述前端蓋和后端蓋內壁均設有環形槽以放置推力軸承；所述碟簧托板i后端面和卡盤活塞前端面均設有相對的環形槽以放置推力軸承；所述卡盤活塞后端面和碟簧托板ii前端面均設有相對的環形槽以放置推力軸承。
13、具體的，所述電缸有多個并沿筒形殼體內壁周向均布，每個電缸對應一組限位卡齒組件和一組卡齒撥桿組件。
14、具體的，所述限位卡齒組件包括限位卡齒、卡齒限位塊、卡齒復位彈簧和卡齒側翼；所述卡齒限位塊固定在筒形殼體內壁并在卡齒限位塊側壁設有槽形滑軌，該槽形滑軌沿筒形殼體徑向；所述限位卡齒設在兩個卡齒限位塊之間，限位卡齒兩端設在卡齒限位塊的槽形滑軌內；卡齒復位彈簧設在限位卡齒與筒形殼體之間；卡齒側翼連在限位卡齒兩側中后部，卡齒側翼的中后部底面為平面，卡齒側翼前部為斜面，該斜面從后向前沿靠近筒形殼體內壁的方向傾斜；所述限位卡齒的牙形為直角三角形且斜邊向后直邊向前以能碟簧托板iii沿著限位卡齒向前移動并能在夾緊鉆桿時卡住碟簧托板iii外邊緣凸起。
15、具體的，所述卡齒撥桿組件包括卡齒撥桿和撥桿彈簧；卡齒撥桿包括兩個撥桿、端部轉軸和中部連接桿；兩個撥桿相互平行，中部連接桿垂直連接兩個撥桿中部，端部轉軸垂直連接兩個撥桿端部，且端部轉軸垂直穿過電缸前端，撥桿能繞端部轉軸轉動；撥桿彈簧兩端分別連接中部連接桿和電缸前端，撥桿彈簧能拉動撥桿靠近電缸前端的圓形端頭，且兩個撥桿之間的距離小于電缸前端的圓形端頭直徑，從而圓形端頭能限制兩個撥桿向前轉動的幅度。
16、具體的，所述電缸伸出向前移動時，兩個撥桿分別對應兩個卡齒側翼，撥桿被卡齒側翼阻擋后會向后轉動傾斜且撥桿端頭會抵在卡齒側翼底面前移；撥桿隨電缸向前移動至撥桿離開卡齒側翼后，兩個撥桿在撥桿彈簧作用下復位至靠近電缸前端的圓形端頭；
17、所述電缸收回向后移動時，卡齒側翼前部的斜面會向后擠壓撥桿使撥桿緊靠在電缸前端的圓形端頭上，且撥桿向卡齒側翼施加推力使限位卡齒壓縮卡齒復位彈簧后徑向移動，從而使碟簧托板iii從限位卡齒脫離并隨電缸后移，撥桿依次經卡齒側翼前部的斜面和中后部的底平面向限位卡齒持續施加推力使其徑向移動直至碟簧托板iii向后移至離開限位卡齒。
18、所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤夾緊和松開鉆桿的方法，包括以下步驟：
19、當卡盤需要夾緊鉆桿時，伺服電機接收電信號帶動電缸軸向運動，推動碟簧托板iii擠壓壓緊碟簧，同時帶動卡盤活塞軸向運動，此時復位碟簧被壓縮，錐面卡瓦在卡盤活塞帶動下朝軸心運動，當夾緊鉆桿時，電缸停止行程；碟簧托板iii的外側邊緣凸起被限位卡齒固定住，此時壓緊碟簧呈壓縮狀態，能持續給卡盤活塞提供壓力，使得錐面卡瓦獲得持續穩定的下壓力以夾緊鉆桿；
20、當需要松開鉆桿時，電缸做回收動作，此時電缸前端撥桿先硬接觸到卡齒側翼，其斜面使撥桿推動限位卡齒做向外的徑向運動，此時碟簧托板iii脫離限位卡齒的限制，在復位碟簧的作用下推動卡盤活塞、壓緊碟簧、碟簧托板復位；錐面卡瓦由于卡瓦彈簧的作用而撐開，此時鉆桿松開，且電缸回歸初始狀態。
21、本專利技術與現有技術相比，具有如下技術效果：
22、本專利技術通過對卡盤機構內部增加三組伺服電機，從而達到常規卡盤的夾緊與張開功能，取消卡盤內的液壓系統，簡化電驅鉆機的整體系統復雜度。通過對伺服電機的控制，使得卡盤動作更精準更及時，動作監測也更直觀簡單。為了規避電機無法持續本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，包括卡盤外殼體(1)、管式安裝座(17)、伺服電機(3)及配套電缸(16)、旋轉軸(18)、傳扭盤(30)、錐面卡瓦(6)、卡盤活塞(9)、壓緊碟簧(14)、復位碟簧(4)、碟簧托板、推力軸承(5)、承載軸承(19)、限位卡齒組件、卡齒撥桿組件；
2.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述管式安裝座(17)后端外緣的環形邊緣焊接于筒形殼體后端內壁以將筒形殼體與管式安裝座(17)相固定。
3.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述旋轉軸(18)后端同軸連接傳扭盤(30)；旋轉軸(18)側壁為多個環形槽以套裝所述承載軸承(19)，旋轉軸(18)由多個旋轉軸單元(22)在環形槽處螺紋相接而成以能實現套裝承載軸承(19)；旋轉軸(18)前端設有多個周向均布的活塞鍵(25)以與卡盤活塞(9)相連接；旋轉軸(18)前端的卡瓦槽有多個且周向均布并與錐面卡瓦(6)后端的凸塊一一相對。
4.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述錐面卡瓦(6)由
5.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述前端蓋(2)和后端蓋內壁均設有環形槽以放置推力軸承(5)；所述碟簧托板I(11)后端面和卡盤活塞(9)前端面均設有相對的環形槽以放置推力軸承(5)；所述卡盤活塞(9)后端面和碟簧托板II(12)前端面均設有相對的環形槽以放置推力軸承(5)。
6.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述電缸(16)有多個并沿筒形殼體內壁周向均布，每個電缸(16)對應一組限位卡齒組件和一組卡齒撥桿組件。
7.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述限位卡齒組件包括限位卡齒(15)、卡齒限位塊(23)、卡齒復位彈簧(24)和卡齒側翼(29)；所述卡齒限位塊(23)固定在筒形殼體內壁并在卡齒限位塊(23)側壁設有槽形滑軌，該槽形滑軌沿筒形殼體徑向；所述限位卡齒(15)設在兩個卡齒限位塊(23)之間，限位卡齒(15)兩端設在卡齒限位塊(23)的槽形滑軌內；卡齒復位彈簧(24)設在限位卡齒(15)與筒形殼體之間；卡齒側翼(29)連在限位卡齒(15)兩側中后部，卡齒側翼(29)的中后部底面為平面，卡齒側翼(29)前部為斜面，該斜面從后向前沿靠近筒形殼體內壁的方向傾斜；所述限位卡齒(15)的牙形為直角三角形且斜邊向后直邊向前以能使碟簧托板III(13)沿著限位卡齒(15)向前移動并能在夾緊鉆桿時卡住碟簧托板III(13)外邊緣凸起。
8.如權利要求7所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述卡齒撥桿組件包括卡齒撥桿(27)和撥桿彈簧(28)；卡齒撥桿(27)包括兩個撥桿、端部轉軸和中部連接桿；兩個撥桿相互平行，中部連接桿垂直連接兩個撥桿中部，端部轉軸垂直連接兩個撥桿端部，且端部轉軸垂直穿過電缸(16)前端，撥桿能繞端部轉軸轉動；撥桿彈簧(28)兩端分別連接中部連接桿和電缸(16)前端，撥桿彈簧(28)能拉動撥桿靠近電缸(16)前端的圓形端頭，且兩個撥桿之間的距離小于電缸(16)前端的圓形端頭直徑，從而圓形端頭能限制兩個撥桿向前轉動的幅度。
9.如權利要求8所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述電缸(16)伸出向前移動時，兩個撥桿分別對應兩個卡齒側翼(29)，撥桿被卡齒側翼(29)阻擋后會向后轉動傾斜且撥桿端頭會抵在卡齒側翼(29)底面前移；撥桿隨電缸(16)向前移動至撥桿離開卡齒側翼(29)后，兩個撥桿在撥桿彈簧(28)作用下復位至靠近電缸(16)前端的圓形端頭；
10.權利要求9所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤夾緊和松開鉆桿的方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，包括卡盤外殼體(1)、管式安裝座(17)、伺服電機(3)及配套電缸(16)、旋轉軸(18)、傳扭盤(30)、錐面卡瓦(6)、卡盤活塞(9)、壓緊碟簧(14)、復位碟簧(4)、碟簧托板、推力軸承(5)、承載軸承(19)、限位卡齒組件、卡齒撥桿組件；
2.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述管式安裝座(17)后端外緣的環形邊緣焊接于筒形殼體后端內壁以將筒形殼體與管式安裝座(17)相固定。
3.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述旋轉軸(18)后端同軸連接傳扭盤(30)；旋轉軸(18)側壁為多個環形槽以套裝所述承載軸承(19)，旋轉軸(18)由多個旋轉軸單元(22)在環形槽處螺紋相接而成以能實現套裝承載軸承(19)；旋轉軸(18)前端設有多個周向均布的活塞鍵(25)以與卡盤活塞(9)相連接；旋轉軸(18)前端的卡瓦槽有多個且周向均布并與錐面卡瓦(6)后端的凸塊一一相對。
4.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述錐面卡瓦(6)由多個錐面卡瓦體周向圍成，相鄰錐面卡瓦體間設有卡瓦彈簧(8)；當卡瓦活塞推動各錐面卡瓦體徑向相互靠近時會壓縮卡瓦彈簧(8)，當卡瓦活塞不再擠壓錐面卡瓦(6)時卡瓦彈簧(8)復位；錐面卡瓦(6)外壁的錐面為從前到后呈縮徑狀；錐面卡瓦(6)前端面設有多個周向均布的凸塊以與卡瓦旋轉托板(26)上的卡瓦槽一一相對。
5.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述前端蓋(2)和后端蓋內壁均設有環形槽以放置推力軸承(5)；所述碟簧托板i(11)后端面和卡盤活塞(9)前端面均設有相對的環形槽以放置推力軸承(5)；所述卡盤活塞(9)后端面和碟簧托板ii(12)前端面均設有相對的環形槽以放置推力軸承(5)。
6.如權利要求1所述的煤礦井下電動鉆機用回轉卡盤，其特征在于，所述電缸(16)有多個并沿筒形殼體內壁周向均布，每個電缸(16)對應一組限位卡齒組件和一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：房展豪，田東莊，劉慶修，劉亞舉，高佳晨，闞志濤，翁寅生，
申請(專利權)人：中煤科工西安研究院集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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