電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器，進(jìn)給油缸固定底座支架上，上油箱通過(guò)中間支撐筒體固定在進(jìn)給油缸的上方，一級(jí)小齒輪與一級(jí)大齒輪相嚙合，二級(jí)小齒輪與二級(jí)大齒輪相嚙合，一級(jí)大齒輪與二級(jí)小齒輪同軸，二級(jí)大齒輪套裝在花鍵刀桿的上部，花鍵刀桿依次穿過(guò)上油箱下壁、中間支撐筒體、進(jìn)給油缸，鉆頭安裝在花鍵刀桿的下端部，進(jìn)給油缸里設(shè)置油缸活塞，油缸活塞套裝在花鍵刀桿上，電機(jī)位于上油箱里，齒輪油泵和齒輪馬達(dá)位于上油箱外，電機(jī)連接齒輪油泵的輸出軸，齒輪馬達(dá)連接一級(jí)小齒輪所在的軸，上油箱里充有液壓油，齒輪油泵的進(jìn)油口連通上油箱里的液壓油。本發(fā)明為封閉式一體化設(shè)備，具有體積小、操作靈活、安裝方便等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種水下作業(yè)設(shè)備，具體地說(shuō)是鉆孔器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全世界80%的石油靠油輪運(yùn)輸，而油輪在航行過(guò)程中，由于天氣、機(jī)械事故等原因，每年都有很多的油船在海洋沉沒(méi)。眾所周知，石油是高污染的化學(xué)物品，如果石油在海洋泄漏，它將對(duì)周邊的環(huán)境有很大的污染，甚至?xí)绊懼車纳鷳B(tài)環(huán)境。例如1991年在意大利熱那亞附近的利古里亞，“海文號(hào)”油輪在這里失事，當(dāng)時(shí)這艘油輪連續(xù)燃燒了 72小時(shí)，油輪沉沒(méi)后，石油中比較輕的部分不斷揮發(fā)，而其較重的部分則沉入海底，并在海底形成一層較硬的“油毯”，造成了嚴(yán)重的污染。因此，對(duì)于此類油輪的沉沒(méi)，必須采取措施盡快將其打撈出來(lái)。由于油輪里面有大量的原油，為打撈帶來(lái)了很大的不便，鑒于這種原因需要設(shè)計(jì)一種水下鉆孔器，其目的是在油輪油箱上鉆一個(gè)孔，在孔上接一條油管，通過(guò)管子將油抽到另一條油輪上；當(dāng)油輪上的油抽干后，將鉆的孔再封上。這樣就減輕了油輪的重量，可以較容易打撈出沉船；同時(shí)，更重要的是不用擔(dān)心石油可能的泄漏對(duì)海洋環(huán)境的污染了。
[0003]鉆孔是制造業(yè)最常用的工藝之一，鉆孔機(jī)械及設(shè)備多種多樣能夠完成各種鉆孔作業(yè)。西方發(fā)達(dá)國(guó)家鉆孔機(jī)械發(fā)展已有近百年的歷史，我國(guó)鉆孔機(jī)械則從五十年代開始研制，八十年代形成一定規(guī)模，九十年代得以迅速發(fā)展。由于我國(guó)原有的機(jī)械工業(yè)整體實(shí)力薄弱，基礎(chǔ)較差，原材料工業(yè)落后，以及我國(guó)由長(zhǎng)期計(jì)劃經(jīng)濟(jì)所造成的小而全的生產(chǎn)格局，造成鉆孔機(jī)械整體水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方國(guó)家的同類產(chǎn)品，其性能處于國(guó)際九十年代初水平。然而，這些鉆孔機(jī)械及設(shè)備都是在陸上作業(yè)使用的，對(duì)于水下沉船特定環(huán)境下的船體鋼板鉆孔作業(yè)，到現(xiàn)在還沒(méi)有成型的鉆孔機(jī)械或設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供能夠獨(dú)立完成對(duì)船體、船甲板及其它設(shè)備表面鋼板鉆孔作業(yè)的電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器，其特征是:包括上油箱、進(jìn)給油缸、電機(jī)、齒輪油泵、齒輪馬達(dá)、齒輪機(jī)構(gòu)、花鍵刀桿、鉆頭，進(jìn)給油缸固定底座支架上，上油箱通過(guò)中間支撐筒體固定在進(jìn)給油缸的上方，齒輪機(jī)構(gòu)包括一級(jí)小齒輪、一級(jí)大齒輪、二級(jí)小齒輪、二級(jí)大齒輪，一級(jí)小齒輪與一級(jí)大齒輪相嚙合，二級(jí)小齒輪與二級(jí)大齒輪相嚙合，一級(jí)大齒輪與二級(jí)小齒輪同軸，花鍵刀桿的上部和二級(jí)大齒輪中心孔均設(shè)置有花鍵，二級(jí)大齒輪套裝在花鍵刀桿的上部，花鍵刀桿依次穿過(guò)上油箱下壁、中間支撐筒體、進(jìn)給油缸，鉆頭安裝在花鍵刀桿的下端部，進(jìn)給油缸里設(shè)置油缸活塞，油缸活塞套裝在花鍵刀桿上將進(jìn)給油缸分隔成上、下腔室，電機(jī)位于上油箱里，齒輪油泵和齒輪馬達(dá)位于上油箱外，電機(jī)連接齒輪油泵的輸出軸，齒輪馬達(dá)連接一級(jí)小齒輪所在的軸，上油箱里充有液壓油，齒輪油泵的進(jìn)油口連通上油箱里的液壓油，齒輪油泵通過(guò)第一油路連通齒輪馬達(dá)，齒輪馬達(dá)通過(guò)第二油路連通上油箱，第一油路上安裝馬達(dá)開關(guān)閥，馬達(dá)開關(guān)閥通過(guò)第三油路連通第二油路，進(jìn)給油缸上腔室通過(guò)第四油路連通第二油路，進(jìn)給油缸下腔室通過(guò)第五油路連通上油箱，第四油路和第五油路上安裝油缸換向閥。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、第四油路上安裝調(diào)速溢流閥，調(diào)速溢流閥通過(guò)第六油路連通上油箱，第二油路上安裝單向調(diào)速閥，第五油路上安裝油缸調(diào)速閥。
[0009]2、上油箱里設(shè)置蓄能器，蓄能器連通第五油路。
[0010]3、花鍵刀桿和二級(jí)大齒輪上的花鍵為矩形花鍵。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明為封閉式一體化設(shè)備，具有體積小、操作靈活、安裝方便等特點(diǎn)，能夠獨(dú)立完成對(duì)船體、船甲板及其它設(shè)備表面鋼板鉆孔作業(yè)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖；
[0014]圖3為本發(fā)明的液壓原理圖；
[0015]圖4為本發(fā)明的控制組合電路。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0017]結(jié)合圖1?3，此水下鉆孔器主要特征由電機(jī)、齒輪油泵、液壓馬達(dá)、變速齒輪、花鍵刀桿、液壓油缸、換向閥及鉆孔刀具等零部件組成。它采用液壓驅(qū)動(dòng)，基本工作原理是電機(jī)帶動(dòng)齒輪油泵輸出液壓油，一方面液壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，通過(guò)變速齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞至花鍵刀桿，使得鉆孔刀具轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉆孔切削運(yùn)動(dòng)；另一方面，液壓油經(jīng)過(guò)換向閥進(jìn)入液壓油缸推動(dòng)鉆桿上下動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它的電液控制系統(tǒng)分別有繼電器與PLC兩套系統(tǒng)，對(duì)于繼電器控制的電液控制系統(tǒng)，通過(guò)繼電器的得電與斷電控制電磁換向閥閥芯的動(dòng)作，從而切換進(jìn)出油缸的油路達(dá)到控制刀具上下動(dòng)作的目的；而PLC系統(tǒng)則通過(guò)它的輸入與輸出開關(guān)及定時(shí)功能來(lái)控制刀具的鉆孔運(yùn)動(dòng)。
[0018]電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器由底座支架1、底面永磁塊2、底座連接螺栓3、進(jìn)給油缸下端蓋4、刀桿固定螺母5、花鍵刀桿6、套料鉆頭固定螺栓7、套料鉆頭8、進(jìn)給油缸筒壁9、油缸連接拉桿10、油缸活塞11、進(jìn)給油缸上端蓋12、拉桿螺母13、油缸上端面固定螺栓14、中間支撐筒體15、中間筒體連接螺栓16、齒輪油泵17、油泵輸出軸18、油泵輸出軸聯(lián)接鍵19、聯(lián)軸器20、電機(jī)支撐架21、電機(jī)支撐架固定螺栓22、過(guò)濾器23、上油箱底槽24、油箱聯(lián)接螺栓25、電機(jī)軸連接鍵26、電機(jī)軸27、電機(jī)固定螺栓28、電機(jī)29、吊耳30、上油箱上蓋31、二級(jí)大齒輪軸承蓋固定螺栓32、二級(jí)大齒輪軸承蓋33、二級(jí)大齒輪軸承34、二級(jí)大齒輪35、蓄能器36、三通接頭37、單向調(diào)速閥38、一級(jí)小齒輪39、小齒輪半圓鍵40、馬達(dá)輸出軸41、齒輪馬達(dá)42、一級(jí)大齒輪43、中間過(guò)渡軸軸承蓋固定螺栓44、中間過(guò)渡軸軸承45、中間過(guò)渡軸46、二級(jí)小齒輪47、中間支撐筒體定位銷48、調(diào)速溢流閥49、定壓溢流閥50、油缸調(diào)速閥51、油缸換向閥52、馬達(dá)開關(guān)閥53及油管、附件等零部件組成。
[0019]電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓動(dòng)力站、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓閥控回路五個(gè)模塊。①電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由電機(jī)29、電機(jī)支撐架21、聯(lián)軸器20等組成，其中，電機(jī)29通過(guò)電機(jī)固定螺栓28與電機(jī)支撐架21聯(lián)接固定；電機(jī)支撐架21通過(guò)電機(jī)支撐架固定螺栓22固定在上油箱底槽24底面上；電機(jī)軸27通過(guò)電機(jī)軸連接鍵26、聯(lián)軸器20、油泵輸出軸聯(lián)接鍵19、油泵輸出軸18帶動(dòng)齒輪油泵17轉(zhuǎn)動(dòng)。②液壓動(dòng)力站模塊由上油箱底槽24、過(guò)濾器23、齒輪油泵17及管路附件組成，液壓油放置在上油箱底槽24中；上油箱上蓋31由油箱聯(lián)接螺栓25與上油箱底槽24固定，在上油箱上蓋31與上油箱底槽24接觸面間放有密封墊片，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、一、二級(jí)齒輪組、花鍵刀桿6、蓄能器36等封閉在密封空間中，這樣，能夠滿足水下作業(yè)密封的要求；此油箱布置一方面滿足下部齒輪油泵17吸入油條件，另一方面可以潤(rùn)滑一、二級(jí)齒輪組、聯(lián)軸器20 ;液壓油由過(guò)濾器23、油口
a、進(jìn)入齒輪油泵17，由油口 b輸出到液壓控制閥模塊。③齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)模塊由二級(jí)大齒輪軸承蓋33、二級(jí)大齒輪軸承34、二級(jí)大齒輪35、一級(jí)大齒輪43、中間過(guò)渡軸軸承45、中間過(guò)渡軸46、二級(jí)小齒輪47等零件組成；馬達(dá)輸出軸41通過(guò)小齒輪半圓鍵40帶動(dòng)一級(jí)小齒輪39轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)嚙合傳遞至一級(jí)大齒輪43，帶動(dòng)中間過(guò)渡軸46、二級(jí)小齒輪47嚙合二級(jí)大齒輪35轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)二級(jí)減速傳動(dòng)；二級(jí)大齒輪35中心孔為矩形花鍵形式，與花鍵刀桿6配合帶動(dòng)花鍵刀桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)套料鉆頭8旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。④液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊由齒輪馬達(dá)42、進(jìn)給油缸組件組成；進(jìn)給油缸組件由進(jìn)給油缸下端蓋4、進(jìn)給油缸筒壁9、油缸連接拉桿10、油缸活塞11、進(jìn)給油缸上端蓋12、拉桿螺母13組成；液壓油由管路c孔進(jìn)入齒輪馬達(dá)42，由管路d孔進(jìn)入閥控制回路，齒輪馬達(dá)42帶動(dòng)一級(jí)小齒輪39轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)套料鉆頭8旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；油缸下端蓋4、進(jìn)給油缸上端蓋12與進(jìn)給油缸筒壁9通過(guò)油缸連接拉桿10、拉桿螺母13固定鎖緊構(gòu)成進(jìn)給油缸組件，進(jìn)給油缸組件通過(guò)油缸上端面固定螺栓14聯(lián)接到中間支撐筒體15上，中間支撐筒體15通過(guò)中間筒體連接螺栓16聯(lián)接到上油箱底槽24上，這樣，底座支架1、進(jìn)給油缸組件、中間支撐筒體15聯(lián)接成一體構(gòu)成鉆孔器的中間支撐機(jī)構(gòu)；油缸活塞11在油缸換向閥52控制下帶動(dòng)花鍵刀桿6上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)套料鉆頭8進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。⑤液壓閥控回路模塊由串聯(lián)主從回路構(gòu)成，系統(tǒng)的主油路為齒輪油泵17 —齒輪馬達(dá)42 —單向調(diào)速閥38 —油箱24構(gòu)成；從油路由齒輪馬達(dá)42 —調(diào)速溢流閥49 —油缸換向閥52 —油缸一油缸調(diào)速閥51 —油箱24組成，同時(shí)，在齒輪馬達(dá)42前串接一兩位三通換向閥，不通電時(shí)，油路接馬達(dá)42，通電時(shí)油路通換向閥，這樣，如果在鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)‘吃刀’現(xiàn)象，則可啟動(dòng)此油路就可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)活塞的回程。這樣，這五個(gè)模塊就構(gòu)成了集成封閉式水下鉆孔器。
[0020]電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器底部與船體鋼板聯(lián)接固定方式采取磁鐵吸附方式，底面永磁塊2鑲嵌到底座支架I燕尾槽中，此永磁塊2提供的吸附力大于套料鉆頭8銑削的切削力，能夠保證鉆孔作業(yè)時(shí)鉆孔器整體穩(wěn)定。套料鉆頭8通過(guò)套料鉆頭固定螺栓7固定在花鍵刀桿6上，更換不同的套料鉆頭8可分別可在鋼板上鉆直徑Φ 10?50mm、深度(80mm的通孔。在鉆孔器頂部安有4個(gè)吊耳30，通過(guò)吊耳30可以將鉆孔器整體吊入水中進(jìn)行鉆孔作業(yè)。電機(jī)29與液壓閥控制電纜均采用水密電纜與水密接頭滿足水下密封需要。
[0021]此電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器是在水下能夠獨(dú)立完成對(duì)船體、船甲板及其它設(shè)備表面鋼板鉆孔作業(yè)的裝置，可在鋼板上鉆直徑Φ 50mm、深度< 50mm的通孔。此設(shè)備設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)如表I所示。
[0022]表I水下鉆孔器主要技術(shù)參數(shù)
[0023]
【權(quán)利要求】
1.電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器，其特征是:包括上油箱、進(jìn)給油缸、電機(jī)、齒輪油泵、齒輪馬達(dá)、齒輪機(jī)構(gòu)、花鍵刀桿、鉆頭，進(jìn)給油缸固定底座支架上，上油箱通過(guò)中間支撐筒體固定在進(jìn)給油缸的上方，齒輪機(jī)構(gòu)包括一級(jí)小齒輪、一級(jí)大齒輪、二級(jí)小齒輪、二級(jí)大齒輪，一級(jí)小齒輪與一級(jí)大齒輪相嚙合，二級(jí)小齒輪與二級(jí)大齒輪相嚙合，一級(jí)大齒輪與二級(jí)小齒輪同軸，花鍵刀桿的上部和二級(jí)大齒輪中心孔均設(shè)置有花鍵，二級(jí)大齒輪套裝在花鍵刀桿的上部，花鍵刀桿依次穿過(guò)上油箱下壁、中間支撐筒體、進(jìn)給油缸，鉆頭安裝在花鍵刀桿的下端部，進(jìn)給油缸里設(shè)置油缸活塞，油缸活塞套裝在花鍵刀桿上將進(jìn)給油缸分隔成上、下腔室，電機(jī)位于上油箱里，齒輪油泵和齒輪馬達(dá)位于上油箱外，電機(jī)連接齒輪油泵的輸出軸，齒輪馬達(dá)連接一級(jí)小齒輪所在的軸，上油箱里充有液壓油，齒輪油泵的進(jìn)油口連通上油箱里的液壓油，齒輪油泵通過(guò)第一油路連通齒輪馬達(dá)，齒輪馬達(dá)通過(guò)第二油路連通上油箱，第一油路上安裝馬達(dá)開關(guān)閥，馬達(dá)開關(guān)閥通過(guò)第三油路連通第二油路，進(jìn)給油缸上腔室通過(guò)第四油路連通第二油路，進(jìn)給油缸下腔室通過(guò)第五油路連通上油箱，第四油路和第五油路上安裝油缸換向閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器，其特征是:第四油路上安裝調(diào)速溢流閥，調(diào)速溢流閥通過(guò)第六油路連通上油箱，第二油路上安裝單向調(diào)速閥，第五油路上安裝油缸調(diào)速閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器，其特征是:上油箱里設(shè)置蓄能器，蓄能器連通第五油路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器，其特征是:花鍵刀桿和二級(jí)大齒輪上的花鍵為矩形花鍵。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電液動(dòng)力集成封閉式水下鉆孔器，其特征是:花鍵刀桿和二級(jí)大齒輪上的花鍵為矩形花鍵。
【文檔編號(hào)】B23B41/00GK103920905SQ201410148784
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】張波, 王茁, 王濤, 田建平, 孫立波, 胡朝陽(yáng), 于丹丹, 周英輝, 于海軍, 陸洋, 孟凡東 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)