[发明专利]一种钻机用高频偏心振动声波动力头

说明书

本发明公开了一种钻机用高频偏心振动声波动力头，属于声频钻机领域。本发明的钻机用高频偏心振动声波动力头，包括主框架、主轴旋转机构、主轴振动机构和轴承冷却润滑系统，在结构上，主轴与主轴液压马达采用花键结构传动连接，主轴转动安装于主轴箱内，主轴箱通过隔振器悬空安装于主框架内，利用主轴箱内的两组偏心振动机构产生高频振动，使声波动力头结构更加紧凑合理，主轴旋转和轴向振动运动更加稳定可靠；同时，利用润滑油循环控制系统实现润滑油对振子轴轴承进行冷却和润滑，大幅降低了振子轴轴承的工作温度，提高了轴承的工作寿命，使偏心振动式声波动力头能够以更高的振动频率工作，进一步提高了声波动力头的工作效率。

技术领域

本发明涉及一种钻机的动力头，更具体地说，涉及一种钻机用高频偏心振动声波动力头。

背景技术

在油田、矿物勘探、岩土勘察和土壤取样等施工过程中，钻机是土壤和岩土钻孔常用的机械设备。钻机用声波动力头能够在钻进过程中产生上下振动作用于钻具上，与传统旋转钻进方式的钻机相比，具有钻进速度快、工作效率高、岩土样保真度高、施工安全性好和环境污染少等优点。声波动力头在钻进时，共振能量通过钻柱传递到钻头工作面，同时低速回转的钻柱将能量平均分配到钻头工作面上。由于振动频率属于较低的机械波振动范围，能够引起人的听觉，因此称之为“声波动力头”。

目前，现有的声波动力头大多采用偏心振动结构，如中国专利号ZL201020181134.5公开的“取样钻机用声频振动头”、中国专利号ZL201210161963.0公开的“一种液压超高频振动动力头”、中国专利号ZL201320272471.9公开的“一种声频震动动力头及应用该声频震动动力头的拖拉机钻机”和中国专利申请号201711336710.1公开的“一种振动钻机”等，上述这些声波动力头结构，其都是采用偏心轴(偏心振子)高速旋转形成高频振动的，偏心轴两端通过轴承支撑，由于偏心轴高速旋转，且具有偏心振动惯性，因此对偏心轴的轴承性能要求较高，而受限于轴承的性能，现有偏心振动式声波动力头的转速都较低，难以实现高频振动，原因在于高速旋转的偏心轴使轴承产生大量热量，导致轴承使用寿命大幅下降，从而使钻机的声波动力头使用寿命降低。

另外，现有偏心振动式声波动力头的结构设计合理性较差，一方面表现在声波动力头自身振动的稳定性较差，导致振动传递效率较低；另一方面表现在振动元件的振动轴向性较差，容易发生轴线偏移，不仅影响振动稳定性，也容易造成声波动力头的损坏。

基于现有偏心振动式声波动力头存在的上述问题，亟需对现有声波动力头进行改进，以提高其高频振动的使用寿命和工作稳定性。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有偏心振动式声波动力头存在高频工作使用寿命低、工作稳定性较差等不足，提供一种钻机用高频偏心振动声波动力头，采用本发明的技术方案，在结构上，主轴与主轴液压马达采用花键结构传动连接，由主轴液压马达驱动主轴旋转，同时主轴转动安装于主轴箱内，主轴箱通过隔振器悬空安装于主框架内，利用主轴箱内的两组偏心振动机构产生高频振动，使声波动力头结构更加紧凑，主轴旋转和轴向振动运动更加稳定；同时还具有轴承冷却润滑系统，利用润滑油循环控制系统实现润滑油对振子轴轴承进行冷却和润滑，大幅降低了振子轴轴承的工作温度，提高了轴承的工作寿命，降低了对振子轴轴承的性能要求，使偏心振动式声波动力头能够以更高的振动频率工作，进一步提高了声波动力头的工作效率。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：