用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置

337 编辑：中冶有色技术网来源：南京中荷寰宇环境科技有限公司

2024-01-24 13:42:41

权利要求书： 1.一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，包括进油管路(3)和出油管路(4)，其特征在于：还包括主轴箱(1)、振动轮(2)、振动轴轴承(216)和油液循环系统(6)，所述主轴箱(1)内设有贯穿主轴箱(1)上下端面的主轴轴孔(101)，所述主轴轴孔(101)内通过主轴轴承(102)滑动连接有主轴(103)，所述主轴箱(1)内沿主轴(103)对称设置两个振动轮(2)，所述振动轮(2)内设有振动机构(210)，所述振动机构(210)包括振动轴(211)、偏心块组(212)、液压马达(213)和所述振动轴轴承(216)，所述偏心块组(212)安装在所述振动轴(211)中间段，所述振动轴(211)一端固定连接在所述液压马达(213)的输出端，所述液压马达(213)通过安装座(215)固定安装在所述振动轮(2)内，所述振动轴(211)两侧对称设有轴承座(220)，所述轴承座(220)内设置所述振动轴轴承(216)，所述进油管路(3)设置在振动轴轴承(216)的进油口，所述出油管路(4)设置在振动轴轴承(216)的回油口，所述进油管路(3)和所述出油管路(4)分别与油液循环系统(6)相连接，所述油液循环系统(6)包括控制器(610)、设置在进油管路(3)内的进油压力传感器(620)、冷却油泵(630)、吸油泵(631)和液电负载敏感比例阀组(650)，所述冷却油泵(630)通过组合阀块(640)连接在所述进油管路(3)上，所述组合阀块(640)包含调压阀、节流阀和溢流阀，所述吸油泵(631)连接所述出油管路(4)的输出端，所述进油压力传感器(620)和所述液电负载敏感比例阀组(650)均与控制器(610)电性连接，所述进油管路(3)和所述出油管路(4)分别通过油路连接用于振动轴的冷却油油箱，所述主轴箱(1)内设有内置油路总成(5)，所述内置油路总成(5)包括主轴箱油槽(521)、沿轴承座(220)圆周方向均布的导油槽(522)，连通进油管路(3)设置在所述主轴轴承(102)进油口的一号喷嘴(511)以及连通进油管路(3)设置在所述振动轴轴承(216)进油口的二号喷嘴(512)和三号喷嘴(513)。

2.根据权利要求1所述的一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，其特征在于：所述一号喷嘴(511)、二号喷嘴(512)和三号喷嘴(513)的喷射位置均设置在轴承的内圈与保持架之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，其特征在于：所述二号喷嘴(512)的喷射方向平行所述振动轴轴承(216)的轴向方向，所述三号喷嘴(513)设置在所述二号喷嘴(512)的外周，所述三号喷嘴(513)的喷射方向与所述二号喷嘴(512)的喷射方向成15度?30度。

4.根据权利要求1所述的一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，其特征在于：所述吸油泵(631)采用液压马达驱动，所述组合阀块(640)的出油口与吸油泵(631)的液压马达进油口相连接，所述吸油泵(631)的液压马达出油口通过一号分流阀(661)与进油管路(3)相连接，所述一号分流阀(661)分流口与液压马达(213)冷却油口连通，所述一号分流阀(661)为FLD系列单路稳定分流阀。

5.根据权利要求1所述的一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，其特征在于：所述油液循环系统(6)的冷却油由钻机的支腿油路分流，所述冷却油泵(630)通过二号分流阀(662)分别连接至组合阀块(640)以及连接有支腿多路换向阀(660)，所述二号分流阀(662)为FLD系列单路稳定分流阀。

6.根据权利要求1所述的一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，其特征在于：所述进油压力传感器(620)包括一号压力开关传感器(621)和二号压力开关传感器(622)，所述一号压力开关传感器(621)和二号压力开关传感器(622)分别设于进油管路(3)的管路中，所述一号压力开关传感器(621)和二号压力开关传感器(622)分别与控制器(610)电连接，所述的一号压力开关传感器(621)设置为进油最大压力值，所述二号压力开关传感器(622)设置为进油最小压力值。

7.根据权利要求1所述的一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，其特征在于：所述进油管路(3)的管路连接有高压过滤器(7)，所述出油管路(4)的管路连接有回油过滤器(8)。

8.根据权利要求1所述的一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，其特征在于：所述油液循环系统(6)外设的循环回路中设有冷却油散热器(9)。

9.根据权利要求1所述的一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，其特征在于：所述液压马达(213)与所述振动轮(2)之间设有金属橡胶块(214)。

说明书：一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置技术领域[0001] 本实用新型涉及声波钻机技术领域，具体涉及一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置。

背景技术[0002] 声波动力头的钻机利用偏心轮旋转产生的高频正弦振动力进行破土，偏心轮带动钻杆进行高频振动，当偏心轮的频率和钻杆的纵向谐振频率达到一致时，钻杆产生共振，共

振能够实现能量传递的极大化，高频振动力使钻头以位移、剪切、断裂等不同的方式破坏土

层，甚至使土壤“液化”，使得钻头快速的切入土层，钻进效率很高，声波钻进技术在环境钻

探、岩土勘察、矿产勘探、水井建设、岩土施工等方面有着重要的应用。

[0003] 现有技术中，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振动轴会使轴承处产生大量热量，将会引起振动轴的热变形，由于此处产生的热量

难以及时排出，导致轴承使用寿命大幅下降，从而使钻机的声波动力头达不到高频正弦振

动的状态，使声波动力头的运转受到限制。

实用新型内容

[0004] 为解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型提供了一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，通过油液循环系统吸收振动轴处产生的热量，并对振动轴的滑动进

行润滑减摩，有效提高轴承的使用寿命。

[0005] 本实用新型提供如下技术方案:[0006] 一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，包括进油管路和出油管路，还包括主轴箱、振动轮、振动轴轴承和油液循环系统，所述主轴箱内设有贯穿主轴箱上下端面的

主轴轴孔，所述主轴轴孔内通过主轴轴承滑动连接有主轴，所述主轴箱内沿主轴对称设置

两个振动轮，所述振动轮内设有振动机构，所述振动机构包括振动轴、偏心块组、液压马达

和所述振动轴轴承，所述偏心块组安装在所述振动轴中间段，所述振动轴一端固定连接在

所述液压马达的输出端，所述液压马达通过安装座固定安装在所述振动轮内，所述振动轴

两侧对称设有轴承座，所述轴承座内设置所述振动轴轴承，所述进油管路设置在振动轴轴

承的进油口，所述出油管路设置在振动轴轴承的回油口，所述进油管路和所述出油管路分

别与油液循环系统相连接，所述油液循环系统包括控制器、设置在进油管路内的进油压力

传感器、冷却油泵、吸油泵和液电负载敏感比例阀组，所述冷却油泵通过组合阀块连接在所

述进油管路上，所述组合阀块包含调压阀、节流阀和溢流阀，所述吸油泵连接所述出油管路

的输出端，所述进油压力传感器和所述液电负载敏感比例阀组均与控制器电性连接，所述

进油管路和所述出油管路分别通过油路连接用于振动轴的冷却油油箱，所述主轴箱内设有

内置油路总成，所述内置油路总成包括主轴箱油槽、沿轴承座圆周方向均布的导油槽，连通

进油管路设置在所述主轴轴承进油口的一号喷嘴以及连通进油管路设置在所述振动轴轴

承进油口的二号喷嘴和三号喷嘴。

[0007] 优选地，所述一号喷嘴、二号喷嘴和三号喷嘴的喷射位置均设置在轴承的内圈与保持架之间。

[0008] 优选地，所述二号喷嘴的喷射方向平行所述振动轴轴承的轴向方向，所述三号喷嘴设置在所述二号喷嘴的外周，所述三号喷嘴的喷射方向与所述二号喷嘴的喷射方向成15

度?30度。

[0009] 优选地，所述吸油泵采用液压马达驱动，所述组合阀块的出油口与吸油泵的液压马达进油口相连接，所述吸油泵的液压马达出油口通过一号分流阀与进油管路相连接，所

述一号分流阀分流口与液压马达冷却油口连通，所述一号分流阀为FLD系列单路稳定分流

阀。

[0010] 优选地，所述油液循环系统的冷却油由钻机的支腿油路分流，所述冷却油泵通过二号分流阀分别连接至组合阀块以及连接有支腿多路换向阀，所述二号分流阀为FLD系列

单路稳定分流阀。

[0011] 优选地，所述进油压力传感器包括一号压力开关传感器和二号压力开关传感器，所述一号压力开关传感器和二号压力开关传感器分别设于进油管路的管路中，所述一号压

力开关传感器和二号压力开关传感器分别与控制器电连接，所述的一号压力开关传感器设

置为进油最大压力值，所述二号压力开关传感器设置为进油最小压力值。

[0012] 优选地，所述进油管路的管路连接有高压过滤器，所述出油管路的管路连接有回油过滤器。

[0013] 优选地，所述油液循环系统外设的循环回路中设有冷却油散热器。[0014] 优选地，所述液压马达与所述振动轮之间设有金属橡胶块。[0015] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：[0016] (1)：通过油液循环系统吸收振动轴处产生的热量，并对振动轴的滑动进行润滑减摩，由冷却油泵和吸油泵配合对油液进行循环过程，及时供油与排油，油液从冷却油油箱流

动至组合阀块，经过组合阀块对供油进行调压后流向主轴箱内，一号喷嘴对主轴轴承进行

喷油润滑，主轴箱内的润滑油通过主轴箱油槽流入出油管路，二号喷嘴与三号喷嘴对振动

轴轴承进行润滑减摩，振动轮内的润滑油通过轴承座上设置的导油槽流入出油管路，利用

进油压力传感器检测冷却润滑油的供油压力，在压力值超出一号压力传感器和二号压力传

感器的工作范围时，由控制器根据反馈的压力信号通过液电负载敏感比例阀组控制钻机停

止工作，对装置进行过载保护，避免装置内油路以及运行组件的损坏，加强保护装置的使用

安全性和可靠性；

[0017] (2)：通过冷却油泵和冷却油散热器对润滑油进行散热降温，其中冷却油泵减少进油端油路产生的热量，降低油路中的积热，冷却油散热器对流出主轴箱内经过热量交换的

润滑油进行冷却降温，有效提供装置的散热冷却能力；

[0018] (3)：通过进油管路中设置的高压过滤器以及出油管路中设置的回油过滤器，滤除润滑油循环时的不良杂质，包括轴承件的磨损杂质、油路中润滑油变质沉淀等，利于润滑油

的循环冷却，有效避免润滑油中的杂质加剧轴承的磨损；

[0019] (4)：二号喷嘴的喷射方向平行振动轴轴承的轴向方向，三号喷嘴的喷射方向与二号喷嘴的喷射方向成15度?30度，这样能够增强振动轴轴承轴承处的润滑，利用二号喷嘴与

三号喷嘴喷出的润滑油进行相互扰流，对振动轴轴承内圈与保持架集中喷油，减少飞溅损

伤的润滑油，保证轴承的充分润滑。

附图说明[0020] 图1为本实用新型的结构示意图；[0021] 图2为本实用新型主轴箱的结构示意图；[0022] 图3为本实用新型的原理示意图。[0023] 图中标记：1?主轴箱；101?主轴轴孔；102?主轴轴承；103?主轴；2?振动轮；210?振动机构；211?振动轴；212?偏心块组；213?液压马达；214?金属橡胶块；215?安装座；216?振

动轴轴承；220?轴承座；3进油管路；4?出油管路；5?内置油路总成；511?一号喷嘴；512?二号

喷嘴；513?三号喷嘴；521?主轴箱油槽；522?导油槽；6?油液循环系统；610?控制器；620?进

油压力传感器；621?一号压力开关传感器；622?二号压力开关传感器；630?冷却油泵；631?

吸油泵；640?组合阀块?调压阀、节流阀和溢流阀；650?液电负载敏感比例阀组；660?支腿多

路换向阀；661?一号分流阀；662?二号分流阀；670?高压过滤器；680?回油过滤器；690?冷

却油散热器。

具体实施方式[0024] 请参阅图1?图3，本实施例提供了一种用于钻机偏心振动轴的润滑冷却保护装置，包括进油管路3和出油管路4，还包括主轴箱1、振动轮2、振动轴轴承216和油液循环系统6，

主轴箱1内设有贯穿主轴箱1上下端面的主轴轴孔101，主轴轴孔101内通过主轴轴承102滑

动连接有主轴103，主轴箱1内沿主轴103对称设置两个振动轮2，振动轮2内设有振动机构

210，振动机构210包括振动轴211、偏心块组212、液压马达213和振动轴轴承216，偏心块组

212安装在振动轴211中间段，振动轴211一端固定连接在液压马达213的输出端，液压马达

213通过安装座215固定安装在振动轮2内，振动轴211两侧对称设有轴承座220，轴承座220

内设置振动轴轴承216，进油管路3设置在振动轴轴承216的进油口，出油管路4设置在振动

轴轴承216的回油口，进油管路3和出油管路4分别与油液循环系统6相连接，油液循环系统

6包括控制器610、设置在进油管路3内的进油压力传感器620、冷却油泵630、吸油泵631和液

电负载敏感比例阀组650，冷却油泵630通过组合阀块640连接在进油管路3上，组合阀块640

包含调压阀、节流阀和溢流阀，吸油泵631连接出油管路4的输出端，进油压力传感器620和

液电负载敏感比例阀组650均与控制器610电性连接，进油管路3和出油管路4分别通过油

路连接用于振动轴的冷却油油箱，主轴箱1内设有内置油路总成5，内置油路总成5包括主轴

箱油槽521、沿轴承座220圆周方向均布的导油槽522，连通进油管路3设置在主轴轴承102进

油口的一号喷嘴511以及连通进油管路3设置在振动轴轴承216进油口的二号喷嘴512和三

号喷嘴513，一号喷嘴511、二号喷嘴512和三号喷嘴513的喷射位置均设置在轴承的内圈与

保持架之间，二号喷嘴512的喷射方向平行振动轴轴承216的轴向方向，三号喷嘴513设置在

二号喷嘴512的外周，三号喷嘴513的喷射方向与二号喷嘴512的喷射方向成15度?30度。

[0025] 进油压力传感器620包括一号压力开关传感器621和二号压力开关传感器622，一号压力开关传感器621和二号压力开关传感器622分别设于进油管路3的管路中，一号压力

开关传感器621和二号压力开关传感器622分别与控制器610电连接，的一号压力开关传感

器621设置为进油最大压力值，二号压力开关传感器622设置为进油最小压力值，吸油泵631

采用液压马达驱动，组合阀块640的出油口与吸油泵631的液压马达进油口相连接，吸油泵

631的液压马达出油口通过一号分流阀661与进油管路3相连接，一号分流阀661分流口与液

压马达213冷却油口连通，油液循环系统6的冷却油由钻机的支腿油路分流，冷却油泵630通

过二号分流阀662分别连接至组合阀块640以及连接有支腿多路换向阀660，一号分流阀

661和二号分流阀662均为FLD系列单路稳定分流阀。

[0026] 进油管路3的管路连接有高压过滤器7，出油管路4的管路连接有回油过滤器8，通过高压过滤器7和回油过滤器8，滤除润滑油循环时的不良杂质，包括轴承件的磨损杂质、油

路中润滑油变质沉淀等，利于润滑油的循环冷却，油液循环系统6外设的循环回路中设有冷

却油散热器9，通过冷却油泵630和冷却油散热器690对润滑油进行散热降温，其中冷却油泵

630减少进油端油路产生的热量，降低油路中的积热，冷却油散热器690对流出主轴箱1内经

过热量交换的润滑油进行冷却降温，液压马达213与振动轮2之间设有金属橡胶块214，通过

金属橡胶块214降低振动轴211与振动轮2轴向的共振强度，提高油封的稳定性，加强主轴

103的稳定能力。

[0027] 本实用新型工作原理如下，通过油液循环系统6吸收振动轴211处产生的热量，并对振动轴211的滑动进行润滑减摩，由冷却油泵630和吸油泵631配合对油液进行循环过程，

及时供油与排油，油液从冷却油油箱流动至组合阀块640，经过组合阀块640对供油进行调

压后流向主轴箱1内，一号喷嘴621对主轴轴承102进行喷油润滑，主轴箱1内的润滑油通过

主轴箱油槽521流入出油管路4，二号喷嘴622与三号喷嘴623对振动轴轴承216进行润滑减

摩，振动轮2内的润滑油通过轴承座220上设置的导油槽522流入出油管路4，润滑油在振动

轴轴承216和主轴轴承102内外圈不同的速度状态下，在滚动体上形成弹性流体动力润滑

油膜，分配轴承滚动时的接触应力，有效降低自旋诱发的剪切应力，延长轴承的使用寿命，

利用进油压力传感器620实时监测冷却润滑油的供油压力，在压力值超出一号压力传感器

621和二号压力传感器622的工作范围时，由控制器610根据反馈的压力信号通过液电负载

敏感比例阀组650控制钻机停止工作，对装置进行过载保护，避免装置内油路以及运行组件

的损坏，加强保护装置的使用安全性和可靠性。

[0028] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新

型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新

型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含

义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制

所涉及的权利要求。

[0029] 上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下

做出各种变化。