【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿钻机钻探装备，涉及一种内置卡盘式双电机电驱动力头及其实现方法。
技术介绍
1、近年来，煤矿井下钻孔施工主要采用常规回转钻进方式，钻机是钻孔施工的主要设备，动力头作为钻机的关键部件与钻机给进装置连接，主要用于夹持钻杆、提供驱动孔内钻杆所需的转矩，实现钻杆钻头的钻进。回转器有通孔和非通孔两种类型，对应卡盘与主动钻杆两种结构形式。通孔回转器能让钻杆从主轴中穿过，可以采用后部加杆且可以使用较长的钻杆，使用范围较广；非通孔回转器水便与主轴连成一体，接钻杆不必拧卸水便，但只能中间加杆且必须使用长度小于给进行程的钻杆，钻进效率较低。
2、目前，投入在现场的设备基本为液压系统驱动的液压钻机，其动力头通过液压马达驱动，这种形式无法避免漏油与控制精度差、运行状态无法监测等缺点。所以随着电动钻机的面世与普及，迫切需要一种大扭矩、电机驱动、后部加杆、结构简单且易于维护的电驱动力头。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种内置卡盘式双电机电驱动力头及其实现方法，解决电驱钻机大扭矩动力头发展配套，解决液压动力头控制精度不足等问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
3、一种内置卡盘式双电机电驱动力头，包括电机i、电机ii以及设在壳体内的卡盘、主轴；
4、所述电机i和电机ii对顶固定在壳体上，电机ii的电机轴上套有能绕轴转动的回转小齿轮；电机i的电机轴上套有能绕轴转动的支撑环，电机
5、所述卡盘包括卡盘体、卡盘活塞和卡瓦；卡盘体为圆筒形，在卡盘体尾部外壁设有齿牙，所述电机i电机轴上的传动齿轮与卡盘体外壁齿牙之间通过传动带连接；卡盘体内壁设有内螺纹以与其内卡盘活塞外壁外螺纹相配合；卡盘活塞内壁设有多个斜面凹槽以放置卡瓦；传动齿轮带动卡盘体转动驱动卡盘活塞轴向移动能使卡瓦夹紧钻杆；
6、所述主轴外套设且啮合回转大齿轮，回转大齿轮通过转换齿轮连接啮合回转小齿轮；主轴前端焊接有多个轴向的延长柱，该延长柱能穿过卡盘活塞内壁轴向贯通槽。
7、本专利技术还包括如下技术特征：
8、具体的，所述电机ii的电机轴比电机i的电机轴长；所述回转小齿轮通过支撑轴承与电机ii的电机轴连接以能做绕轴圆周运动；所述支撑环通过承载轴承与电机i的电机轴连接以能做绕轴圆周运动。
9、具体的，所述中轴与差速连接板的孔洞之间设有轴承；中轴的轴线与电机轴的轴线垂直相交。
10、具体的，所述卡盘体与壳体内壁之间设有卡盘支撑轴承；卡盘与壳体的前端盖之间设有卡盘前端推力轴承以使卡盘的卡盘体能在壳体内部回转。
11、具体的，所述卡瓦为斜面卡瓦，卡瓦的外壁斜面与卡盘活塞内壁斜面凹槽相配合；卡瓦之间通过卡瓦弹簧相互支撑。
12、具体的，所述延长柱前端还配有螺栓连接的卡瓦挡圈以压住卡瓦防止其轴向移动；在卡瓦挡圈与壳体的前端盖之间设有活塞前端推力轴承，限制主轴与卡盘内部零部件轴向移动。
13、具体的，所述主轴与壳体内壁之间设有主轴尾端支撑轴承。
14、具体的，所述回转大齿轮前后两侧设置卡盘后端推力轴承与大齿轮后端推力轴承，以抵消主轴与卡盘工作状态所受轴向力。
15、具体的，所述转换齿轮套设在转换轴上，转换轴固定在电机i和电机ii之间并与电机轴平行。
16、所述的内置卡盘式双电机电驱动力头实现钻杆夹持和驱动的方法，包括以下步骤：
17、电机i启动，通过其电机轴带动与其固定的传动齿轮，同时带动与之相啮合的传动带，传动带带动卡盘体做绕主轴中心线旋转；此时电机ii同时启动，转速与电机i保持相同，两个电机轴朝相反方向转动，两个电机锥齿与中轴锥齿相互啮合，中轴锥齿只产生自转不产生公转，中轴、支撑环、差速连接板、回转小齿轮保持静止，不会带动主轴旋转；此时卡盘内部的卡盘活塞与斜面卡瓦及主轴保持静止与卡盘体形成速度差，完成对卡盘活塞的上螺纹扣，使卡盘活塞产生向壳体前端盖方向的轴向位移；斜面卡瓦在卡盘活塞斜面凹槽的挤压下产生径向位移，夹紧钻杆；当需要松开钻杆时，按照以上步骤反转电机i与电机ii即可卸扣；
18、在保持钻杆夹紧后，电机i与电机ii的两个电机轴同时朝相同方向转动，由于电机i与电机ii对顶放置，中轴锥齿在两端电机锥齿的带动下公转，带动中轴、差速连接板、支撑环、回转小齿轮转动；使得卡盘体与主轴在分别经过传动带与转换齿轮传动后同向转动，此时回转器处于夹紧钻杆且正常回转状态即可完成打钻动作。
19、本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
20、本专利技术从回转动作到夹持动作，完全摒弃了传统的容易漏油故障率高的液压动力源，采用具有低速大扭矩特性的电机，回转效率更高、扭矩更大，可以实现后部加杆且将卡盘与回转器集成一体式，实现内部动作外部静止，且结构更简单，提高安全性与可靠性。
21、本专利技术通过对双电机的应用可以提高动力头扭矩，且显著改善对转速、扭矩、夹持状态的精确控制与监测。
22、本专利技术中设计的动力合成装置，在两电机之间设置小回转齿轮、电机锥齿、中间锥齿、连接杆和支撑环构成差速器，通过对差速器原理的逆运用来实现两电机不用保持同转速也可同时同步输出扭矩，有效提高多电机情况下的整体效率。
23、本专利技术全电驱动力头可以更好的接入电动钻机电控系统，降低电动钻机系统整体复杂度。
24、本专利技术集成式的卡盘将不需要传统的胶筒，耐用性更好，只需更换卡瓦即可实现多规格多尺寸的钻杆夹持回转。
25、本专利技术一体化密封的设计，使得动力头壳体上不再有油管接头、卡盘主轴连接缝隙等结构，有效减少钻机在煤矿井下现场恶劣环境使用过程中进入杂物、煤粉灰尘的状况，提高容错率。
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1.一种内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，包括电机I(1)、电机II(2)以及设在壳体(4)内的卡盘(11)、主轴(6)；
2.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述电机II(2)的电机轴(12)比电机I(1)的电机轴(12)长；所述回转小齿轮(27)通过支撑轴承(28)与电机II(2)的电机轴(12)连接以能做绕轴圆周运动；所述支撑环(23)通过承载轴承(22)与电机I(1)的电机轴(12)连接以能做绕轴圆周运动。
3.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述中轴(24)与差速连接板(26)的孔洞之间设有轴承(25)；中轴(24)的轴线与电机轴(12)的轴线垂直相交。
4.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述卡盘体(17)与壳体(4)内壁之间设有卡盘支撑轴承(9)；卡盘(11)与壳体(4)的前端盖(3)之间设有卡盘前端推力轴承(10)以使卡盘(11)的卡盘体(17)能在壳体(4)内部回转。
5.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所
6.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述延长柱(32)前端还配有螺栓连接的卡瓦挡圈(21)以压住卡瓦(19)防止其轴向移动；在卡瓦挡圈(21)与壳体(4)的前端盖(3)之间设有活塞前端推力轴承(20)，限制主轴(6)与卡盘(11)内部零部件轴向移动。
7.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述主轴(6)与壳体(4)内壁之间设有主轴尾端支撑轴承(7)。
8.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述回转大齿轮(8)前后两侧设置卡盘后端推力轴承(16)与大齿轮后端推力轴承(15)，以抵消主轴(6)与卡盘(11)工作状态所受轴向力。
9.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述转换齿轮(13)套设在转换轴(14)上，转换轴(14)固定在电机I(1)和电机II(2)之间并与电机轴(12)平行。
10.权利要求2至9任一权利要求所述的内置卡盘式双电机电驱动力头实现钻杆夹持和驱动的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，包括电机i(1)、电机ii(2)以及设在壳体(4)内的卡盘(11)、主轴(6)；
2.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述电机ii(2)的电机轴(12)比电机i(1)的电机轴(12)长；所述回转小齿轮(27)通过支撑轴承(28)与电机ii(2)的电机轴(12)连接以能做绕轴圆周运动；所述支撑环(23)通过承载轴承(22)与电机i(1)的电机轴(12)连接以能做绕轴圆周运动。
3.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述中轴(24)与差速连接板(26)的孔洞之间设有轴承(25)；中轴(24)的轴线与电机轴(12)的轴线垂直相交。
4.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述卡盘体(17)与壳体(4)内壁之间设有卡盘支撑轴承(9)；卡盘(11)与壳体(4)的前端盖(3)之间设有卡盘前端推力轴承(10)以使卡盘(11)的卡盘体(17)能在壳体(4)内部回转。
5.如权利要求1所述的内置卡盘式双电机电驱动力头，其特征在于，所述卡瓦(19)为斜面卡瓦(19)，卡瓦(19)的外壁斜面...
【专利技术属性】
技术研发人员：田东庄，房展豪，高佳晨，刘庆修，贺晋璇，阚志涛，刘泽亮，杨景文，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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