动力头装置设计思路

② 打捞用动力头及其配套夹持器

如本章第一节所述，煤矿井下定向钻进工程中，由于多种原因导致的钻孔坍塌卡钻和沉渣卡钻事故，在采用强力回转、起下钻活动钻具的方法无法解卡的情况下，可选择采用套铣打捞的方法。套铣打捞作业需要使用φ102mm打捞钻杆配套φ107mm打捞钻头或φ127mm打捞钻杆配套φ133mm打捞钻头，采用回转钻进工艺来实现，由于目前的ZDY6000LD型钻机采用的动力头最大扭矩为6000N·m，难以满足长钻孔回转套铣钻进的需要，且其卡盘和夹持器最大通孔直径仅有89mm，无法与φ102mm和φ127mm打捞钻杆配套。

为了满足套铣打捞的需要，中煤科工集团西安研究院研制了新型定向长钻孔套铣打捞用全液压坑道钻机动力头及夹持器，该套动力头和夹持器可与ZDY6000LD(A)、ZDY6000LD和ZDY6000LD(F)定向钻机的6000N·m动力头和夹持器互换，通过更换卡瓦可与多种规格钻杆配套，动力头最大扭矩达到12000N·m。

一、打捞动力头

(一)结构介绍

12000N·m打捞用动力头是对ZDY6000系列煤矿用履带式全液压坑道钻机动力头的改型设计，两者结构原理相同，是将原动力头的最大输出转矩增大至12000N·m，主轴通孔直径扩大至135mm，与原钻机相比动力头中心升高了55mm。该打捞动力头由油马达、齿轮箱、管夹、抱紧装置、液压卡盘和拖板组成，其主要技术参数见表7-1，外观如图7-10所示，结构如图7-11所示，零部件明细见表7-2。

表7-1 12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头主要技术参数

图7-10 12000N·m打捞动力头

表7-2 动力头零部件明细

续表

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注:表中序号与图7-11中的编号对应。

图7-11 1200N m动力结构示意图

动力头液压卡盘为油压加紧、弹簧松开的胶筒式结构，具有自动对中、卡紧力大等特点，如图7-12所示。控制液压卡盘的压力油通过箱体上的滤油器和配油套进入主轴中的油孔，经过卡盘上的油孔作用于胶筒，最终实现在回转钻进及起、下钻时夹紧钻杆随同回转器一起运动。卡盘通过更换卡瓦可与φ73mm、φ89mm、φ102mm和φ127mm钻杆配套使用，更换卡瓦时，需用专用工具将卡瓦组的弹簧压缩放入橡胶筒内，液压卡盘结构如图7-13所示，零部件明细见表7-3。

图7-12 液压卡盘

图7-13 液压卡盘结构示意图

表7-3 液压卡盘零部件明细

注:表中序号与图7-13中的编号对应。

抱紧装置为常开式结构，在采用孔底马达钻进工艺时使用，由钻机系统通入高压油，使之抱紧输入轴，防止钻杆转动，外观及结构分别如图7-14、图7-15所示，零部件明细见表7-4。

图7-14 抱紧装置

图7-15 抱紧装置结构示意图

表7-4 抱紧装置零部件明细

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注:表中序号与图7-15中的编号对应。

(二)安装与拆卸

在更换动力头时，将连接拖板与刮泥板的十字槽半球头螺钉、连接拖板和夹板及下衬板的六角头螺栓、连接拖板和上衬板的六角头螺栓、顶紧拖板与侧衬板的紧定螺钉松掉，这时可以将拖板连同回转器一起从钻机上拆卸下来。然后将新拖板用上述螺钉及螺栓连接在给进机身上，最后用内六角螺栓将动力头与拖板连接起来。

该动力头通过螺栓与拖板连接，拖板采用卡槽式连接安装在给进装置的油缸上，给进油缸带动拖板及动力头沿机身导轨往复运动，实现钻具的给进和起拔。

二、夹持器

(一)结构介绍

配套使用的夹持器与原夹持器的结构相似，如图7-16、7-17所示，零部件明细见表7-5。为保证夹持器零部件的通用性，卡瓦的轴向定位不再采用插杆和紧定螺钉定位，而采用卡瓦凹面受压、螺栓连接的方法。更换夹持器卡瓦时，松开内六角圆柱头螺钉即可实现卡瓦的更换。

图7-16 打捞动力头配套夹持器

图7-17 打捞动力头配套夹持器结构图

表7-5 打捞动力头配套夹持器零部件明细

注:表中序号与图7-17中的编号对应。

(二)安装与拆卸

更换夹持器时，松掉内六角螺钉，利用六角头螺栓将夹持器顶起，将销钉拆掉，即可将夹持器从钻机上拆卸下来。然后利用垫片调整新夹持器中心高与动力头中心高一致，用销钉将夹持器在给进装置上定位，最后上紧内六角螺钉，并装上六角头螺栓，夹持器的更换即可完成。

三、使用与维护

1.使用

12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头及配套夹持器用于定向钻具的卡钻套铣打捞，用配套φ102mm打捞钻杆+φ107mm打捞钻头或φ127mm打捞钻杆+φ133mm打捞钻头，采用回转钻进工艺进行套铣打捞;可从动力头后通孔中进行打捞钻杆的加接、拧卸作业，手柄操作方法和原6000N·m动力头相同，详见第三章所述。

2.维护

12000N·m打捞动力头及配套夹持器维护方法和原6000N·m动力头及配套夹持器相同，详见第三章所述。

③ 什么是动力头

比较简单的一个变速传动机构，形式多种多样，基本原理就是电机带动一个齿轮变速机构，可以实现镗削、铣削、钻削等功能，有的带有导轨，可以小范围的直线运动，如照片所示为固定式，不能运动。可以完成简单的加工，一般精度不高。

有钻削动力头攻丝动力头铣削动力头镗削头铰孔头，主要在制造专用机械设备方面使用。