一种竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统的制作方法

本发明涉及钻井，具体涉及一种竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统。

背景技术：

1、掘进机是掘进钻孔、钻井施工中的主要施工机械。由于掘进机经常在复杂、恶劣的工作环境下施工，所以对掘进机的驱动和传动系统要求较高，要求其能够经受住重载荷和大冲击，并且具备大功率、低速大扭矩输出、高速等功能；而这些要求对于传动机构的材质、制造和加工相应的要求也较高。

2、驱动系统作为掘进机的重要组成部分，对于钻孔、钻井掘进的性能有重要影响。现有技术中，掘进机为适应不同的工作环境，需要实现多种输出状态，包括低速大扭矩或高速等特点。普遍的方法是，对于含水量高或土质松软的钻孔、钻井工作环境时，采用高速驱动设备，使钻头具有较高的转速，能够快速钻孔，具有较高的工作效率；而对于石岩较硬的钻孔、钻井工作环境时，需要更换低速大扭矩的驱动设备，使钻头具有较大的扭矩，能够破碎较硬的石岩。但是地下环境复杂多变，工作过程中钻头遇到土石阻力矩突然增大的情况，更换驱动设备非常浪费时间，影响钻井进度。

3、因此，现有技术有待改进。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是现有技术中钻孔、钻井环境复杂多变，效率较低，目的在于提供一种竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，采用对应的技术方案，具有适应能力强、施工效率高的有益效果。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其包括变频器一、变频器二、高功高转速驱动电机、高功高扭矩驱动电机、传动系和掘进刀盘，

4、所述变频器一与所述高功高转速驱动电机电性连接，所述变频器二与所述高功高扭矩驱动电机电性连接，

5、所述传动系包括齿圈，所述齿圈于靠近两侧端口处分别啮合有位置固定的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述齿圈连接有传动套筒，所述传动套筒与所述掘进刀盘固定连接，

6、所述高功高转速驱动电机的输出轴设置有与所述第一传动齿轮啮合的第一输出齿轮，所述高功高扭矩驱动电机的输出轴设置有与所述第二传动齿轮啮合的第二输出齿轮。

7、在上述技术方案中，采用了两种电机进行驱动，分别是高功高转速驱动电机、高功高扭矩驱动电机，高功高转速驱动电机能够提供较高的转速，高功高扭矩驱动电机能够提供较高的扭矩。掘进刀盘在竖井钻孔、扩孔过程中，遇到地质较硬的岩层时，由高功高扭矩驱动电机进行驱动，高功高扭矩驱动电机通过第二输出齿轮带动齿圈转动，齿圈通过传动套筒带动掘进刀盘转动，刀盘具有较大的扭力，实现破碎石岩的目的。遇到地质较软的土层时，由高功高转速驱动电机进行驱动，高功高转速驱动电机通过第一输出齿轮带动齿圈转动，齿圈通过传动套筒带动掘进刀盘转动，刀盘具有较高的转速，实现快速掘进的目的。

8、进一步的，在本发明中，上述齿圈内部设置有安装板，所述安装板套设有与所述齿圈连接的第一轴承，所述安装板设置有与所述第一传动齿轮、所述第二传动齿轮连接的固定架。

9、进一步的，在本发明中，上述第一传动齿轮、所述第二传动齿轮均设置有多个，所述第一传动齿轮、所述第二传动齿轮围绕所述齿圈的中心均匀分布。

10、进一步的，在本发明中，上述安装板设置有电控推杆，所述高功高转速驱动电机的输出轴传动连接有第一伸缩杆，所述第一伸缩杆与所述第一输出齿轮传动连接，所述电控推杆与所述第一伸缩杆活动连接，所述高功高扭矩驱动电机的输出轴传动连接有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆与所述第二输出齿轮传动连接，所述电控推杆与所述第二伸缩杆活动连接。

11、进一步的，在本发明中，上述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆分别设置有与所述电控推杆连接的第二轴承。

12、进一步的，在本发明中，上述齿圈和所述传动套筒通过凹形件连接。

13、进一步的，在本发明中，上述齿圈和所述传动套筒的表面设有供所述凹形件嵌入的凹槽。

14、进一步的，在本发明中，上述齿圈、所述第一传动齿轮、所述第二传动齿轮、所述第一输出齿轮和所述第二输出齿轮均采用斜齿。

15、进一步的，在本发明中，上述变频器一、所述变频器二均设置有实现正反转调节的plc控制器和接触器。

16、进一步的，在本发明中，上述变频器一、所述变频器二的输入端均设置有控制电路通断的断路器。

17、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

18、一套竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统带有两套电机，高功高转速驱动电机具有高功率，能够输出高转速；高功高扭矩驱动电机具有高功率，能够输出高扭矩。通过变频器一、变频器二控制高功高转速驱动电机、高功高扭矩驱动电机的工作状态，由传动系向掘进刀盘输出动力。竖井钻孔、扩孔过程中，遇到地质较硬的岩层时，由高功高扭矩驱动电机进行驱动，高功高扭矩驱动电机通过第二输出齿轮带动齿圈转动，齿圈通过传动套筒带动掘进刀盘转动，刀盘具有较大的扭力，实现破碎石岩的目的。遇到地质较软的土层时，由高功高转速驱动电机进行驱动，高功高转速驱动电机通过第一输出齿轮带动齿圈转动，齿圈通过传动套筒带动掘进刀盘转动，刀盘具有较高的转速，实现快速掘进的目的。能够适应复杂多变的地层，适应能力强，无需更换驱动设备，施工效率高。

技术特征：

1.一种竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，包括变频器一(1)、变频器二(2)、高功高转速驱动电机(3)、高功高扭矩驱动电机(4)、传动系(5)和掘进刀盘(6)，

2.根据权利要求1所述的竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，所述齿圈(501)内部设置有安装板(6)，所述安装板(6)套设有与所述齿圈(501)连接的第一轴承(601)，所述安装板(6)设置有与所述第一传动齿轮(502)、所述第二传动齿轮(503)连接的固定架(602)。

3.根据权利要求2所述的竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，所述第一传动齿轮(502)、所述第二传动齿轮(503)均设置有多个，所述第一传动齿轮(502)、所述第二传动齿轮(503)围绕所述齿圈(501)的中心均匀分布。

4.根据权利要求2所述的竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，所述安装板(6)设置有电控推杆(8)，所述高功高转速驱动电机(3)的输出轴传动连接有第一伸缩杆(302)，所述第一伸缩杆(302)与所述第一输出齿轮(301)传动连接，所述电控推杆(8)与所述第一伸缩杆(302)活动连接，所述高功高扭矩驱动电机(4)的输出轴传动连接有第二伸缩杆(402)，所述第二伸缩杆(402)与所述第二输出齿轮(401)传动连接，所述电控推杆(8)与所述第二伸缩杆(402)活动连接。

5.根据权利要求4所述的竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，所述第一伸缩杆(302)和所述第二伸缩杆(402)分别设置有与所述电控推杆(8)连接的第二轴承(9)。

6.根据权利要求1所述的竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，所述齿圈(501)和所述传动套筒(504)通过凹形件(7)连接。

7.根据权利要求6所述的竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，所述齿圈(501)和所述传动套筒(504)的表面设有供所述凹形件(7)嵌入的凹槽。

8.根据权利要求1所述的竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，所述齿圈(501)、所述第一传动齿轮(502)、所述第二传动齿轮(503)、所述第一输出齿轮(301)和所述第二输出齿轮(401)均采用斜齿。

9.根据权利要求1-8任一项所述的竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，所述变频器一(1)、所述变频器二(2)均设置有实现正反转调节的plc控制器和接触器。

10.根据权利要求9所述的竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，其特征在于，所述变频器一(1)、所述变频器二(2)的输入端均设置有控制电路通断的断路器。

技术总结本发明公开了一种竖井扩孔掘进机高功率变频电机驱动系统，涉及钻井技术领域。其包括变频器一、变频器二、高功高转速驱动电机、高功高扭矩驱动电机、传动系、和掘进刀盘，所述变频器一与所述高功高转速驱动电机电性连接，变频器二与所述高功高扭矩驱动电机电性连接，传动系包括齿圈，齿圈于靠近两侧端口处分别啮合有位置固定的第一传动齿轮和第二传动齿轮，齿圈连接有传动套筒，传动套筒与所述掘进刀盘固定连接，高功高转速驱动电机的输出轴设置有与所述第一传动齿轮啮合的第一输出齿轮，所述高功高扭矩驱动电机的输出轴设置有与所述第二传动齿轮啮合的第二输出齿轮。本发明适合复杂多变的地下层，具有适应能力强、施工效率高的有益效果。技术研发人员：李峥,赵云飞,梁涛,袁幸朝,熊亮,肖瑞受保护的技术使用者：中国水利水电第五工程局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20