CN102996066A - 旋挖钻动力头以及旋挖机械设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋挖钻动力头以及旋挖机械设备，其包括：外齿圈、第一内齿圈、第二内齿圈以及第一轴体。外齿圈旋转时带动动力输出轴旋转输出动力。第一内齿圈与外齿圈啮合。第二内齿圈与第一内齿圈在外齿圈的轴线方向间隔设置且与外齿圈啮合。第一轴体与第一内齿圈和第二内齿圈相连接，使得第一轴体转动时带动第一内齿圈和第二内齿圈在与外齿圈的轴线方向相垂直的平面内做周期性的往复平动，同时，第一内齿圈和第二内齿圈带动与其啮合的外齿圈转动。通过上述方式，本发明能够在不另外增加减速机数量的情况下增大旋挖钻动力头的动力输出与输入的传动比。

Description

旋挖钻动力头以及旋挖机械设备
技术领域
本发明涉及机械设备领域，特别是涉及一种旋挖钻动力头以及旋挖机械设备。
背景技术
目前，旋挖钻动力头的多采用外啮合技术，如图1所示，图1是现有技术旋挖钻动力头的结构示意图，动力输入轴11与动力输出轴12通过齿轮外啮合，由于受到箱体空间的限制，外啮合齿轮的传动比大约为5。为了获得更大的输出扭矩，旋挖钻动力头只能采用大减速比和大扭矩的减速机或者采用多台减速机，而减速机价格昂贵，会增加旋挖钻动力头的成本。
因此，需要提供一种旋挖钻动力头以及旋挖机械设备，以解决上述问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种旋挖钻动力头以及旋挖机械设备，能够在不另外增加减速机的情况下增大旋挖钻动力头的动力输出与输入的传动比。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种旋挖钻动力头，其包括：外齿圈、第一内齿圈、第二内齿圈以及第一轴体。第一内齿圈与外齿圈啮合。外齿圈旋转时带动动力输出轴旋转输出动力。第二内齿圈与第一内齿圈在外齿圈的轴线方向间隔设置且与外齿圈啮合。第一轴体与第一内齿圈和第二内齿圈相连接，使得第一轴体转动时带动第一内齿圈和第二内齿圈在与外齿圈的轴线方向相垂直的平面内做周期性的往复平动，同时，第一内齿圈和第二内齿圈带动与其啮合的外齿圈转动。
其中，第一轴体为偏心轴。
其中，外齿圈转动时，第一内齿圈与外齿圈的啮合点和第二内齿圈与外齿圈的啮合点关于外齿圈的轴线对称。
其中，第一内齿圈与外齿圈的齿数差为1~5个。
其中，旋挖钻动力头进一步包括第二轴体和第三轴体，第二轴体和第三轴体分别与第一内齿圈和第二内齿圈相连接，且第一轴体、第二轴体以及第三轴体与第一内齿圈相连接的三个连接点构成等边三角形；第一轴体、第二轴体以及第三轴体与第二内齿圈相连接的三个连接点构成等边三角形。
其中，第二轴体和第三轴体均为偏心轴，第一轴体、第二轴体以及第三轴体均设有两个轴颈，两个轴颈分别通过轴承与第一内齿圈和第二内齿圈枢转式连接。
其中，第一轴体、第二轴体以及第三轴体均通过偏心轴承与第一内齿圈和第二内齿圈枢转式连接。
其中，第二轴体和第三轴体用于支承第一内齿圈和第二内齿圈做周期性的往复平动；或者，第二轴体和第三轴体中其中一个用于配合第一轴体作为动力输入带动第一内齿圈和第二内齿圈做周期性的往复平动；或者所述第二轴体和所述第三轴体均作为动力输入带动所述第一内齿圈和所述第二内齿圈做周期性的往复平动。
其中，上述任意一项所述的旋挖钻动力头进一步包括花键轴和花键套，花键轴即为旋挖钻动力头的动力输出轴，花键套设置于外齿圈上，花键轴与外齿圈上的花键套配合使得外齿圈经由花键轴输出动力。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种旋挖机械设备，其包括上述任意一项所述的旋挖钻动力头。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的旋挖钻动力头通过第一轴体转动输入动力，使得第一轴体带动第一内齿圈以及第二内齿圈做周期性的往复平动，同时，第一内齿圈和第二内齿圈带动与其啮合的外齿圈转动输出动力，内外齿圈采用内啮合技术，通过上述方式，能够在不另外增加减速机数量的情况下增大旋挖钻动力头的动力输出与输入的传动比。
附图说明
图1是现有技术的旋挖钻动力头的结构示意图；
图2是本发明实施例的旋挖钻动力头的局部剖视示意图；
图3是图2中A-A＇方向的截面示意图；
图4是本发明实施例的旋挖钻动力头的局部立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
请一并参阅图2、图3和图4，图2是本发明实施例的旋挖钻动力头的局部剖视示意图。图3是图2中A-A′方向的截面示意图。图4是本发明实施例的旋挖钻动力头的局部立体示意图。在本实施例中，旋挖钻动力头包括但不限于：外齿圈20、第一内齿圈21、第二内齿圈22、第一轴体23、第二轴体34以及第三轴体24。
其中，第一内齿圈21与外齿圈20啮合。第二内齿圈22与第一内齿圈21在外齿圈20的轴线方向间隔设置并且第二内齿圈22也与外齿圈20啮合。
在本实施例中，第一内齿圈21和第二内齿圈22优选为基本相同的两块板状圆环，圆环的内环边缘设有均匀的z1个齿，圆环的外环边缘具有三个相位差为120度的圆弧状凸起部35。外齿圈20优选为饼状，其外边缘设有均匀的z2个齿。第一内齿圈21和第二内齿圈22的齿数相同均为z1，且齿数z1大于外齿圈20的齿数z2。本实施例采用了少齿差技术，即第一内齿圈21和第二内齿圈22的齿数z1与外齿圈20齿数z2的差值（即：z1-z2）在1~5之间。在其他实施例中，第一内齿圈21和第二内齿圈22的齿数z1与外齿圈20齿数z2的差值也可以不在1~5之间。
第一轴体23与第一内齿圈21和第二内齿圈22相连接。具体的，在本实施例中，第一轴体23优选为偏心轴，第一轴体23优选为具有两个轴颈，两个轴颈分别通过轴承25与第一内齿圈21和第二内齿圈22枢转式连接，具体地，第一内齿圈21和第二内齿圈22上设有连接孔，轴颈通过轴承安装在连接孔上，连接孔设置在前述的圆弧状凸起部35上。在其他实施例中，第一轴体23也可以是标准的圆柱型轴体，只需要在轴体上装上偏心轴承同样可以起到偏心轴的作用。在其他实施例中，连接孔也可以不在圆弧状凸起部35上。
值得注意的是，在本实施例中，旋挖钻动力头优选还包括第二轴体34和第三轴体24。第二轴体34和第三轴体24分别与第一内齿圈21和第二内齿圈22相连接。在本实施例中，该连接方式与第一轴体23和第一内齿圈21、第二内齿圈22的连接方式一致，在此不再赘述。第二轴体34和第三轴体24也可以是标准的圆柱型轴体，只需要在轴体上装上偏心轴承同样可以起到偏心轴的作用。第一轴体23、第二轴体34以及第三轴体24与第一内齿圈21相连接的三个连接点A、B、C构成等边三角形；同样的，第一轴体23、第二轴体34以及第三轴体24与第二内齿圈22相连接的三个连接点也构成等边三角形。
旋挖钻动力头动力由第一轴体23输入，第一轴体23高速旋转，带动第一内齿圈21和第二内齿圈22在与外齿圈20的轴线方向相垂直的平面内做周期性的往复平动，同时，第一内齿圈21和第二内齿圈22带动与其啮合的外齿圈20低速自转输出动力。具体地，第一内齿圈21和第二内齿圈22在各自所在的平面内做周期性的往复平动，即板状圆环的板面，该平面垂直于外齿圈20自转的轴线。
第二内齿圈22与第一内齿圈21在外齿圈20的轴线方向间隔设置，该轴线方向也是外齿圈20输出动力的自转轴线方向，也即图2中虚线S-S所示的方向。
在本实施例中，第一轴体23用作高速旋转时输入动力，第二轴体34和第三轴体24支承第一内齿圈21和第二内齿圈22做周期性的往复平动，使得该周期性的往复平动可以相对平稳。在其他实施例中，也可以是：第一轴体23和第二轴体34配合高速旋转作为动力输入，第三轴体24用来支承；或者是第一轴体23和第三轴体24配合作为动力输入，第二轴体34用来支承；或者是第一轴体23、第二轴体34以及第三轴体24均用作动力输入。
外齿圈20自转输出动力时，第一内齿圈21与外齿圈20的啮合点和第二内齿圈22与外齿圈20的啮合点关于外齿圈20的轴线对称。换言之，第一内齿圈21与第二内齿圈22上下布置，二者相位角相差180度。通过这种结构，使得外齿圈20在转动时的任何时刻受力均匀、运行平稳。
承前所述，内外齿圈的齿数差（z1－z2）的值在1~5之间，即外齿圈20与第一内齿圈21齿数差在1~5之间，内外齿圈采用少齿差技术。第一内齿圈21与外齿圈20的传动比i与内外齿圈的齿数z1和z2之间的关系为：z1/（z1-z2），在齿数差越小时，传动比越大。在本实施例中，第一内齿圈21和外齿圈20传动比i的范围在20~40之间。
在本实施例中，旋挖钻动力头进一步包括套筒28、回转支承架31、套筒轴承29、花键轴（未图示）、花键套27。本发明还揭示了一种旋挖机械设备，包括上述任意一个实施例所描述的旋挖钻动力头以及箱体26。
其中，套筒28上下两端分别通过回转支承架31和套筒轴承29安装在箱体26上。套筒28套设在外齿圈20内且通过插销固定。花键套27套设在套筒28内且通过螺栓固定。花键轴与花键套27配合使得外齿圈20进一步经由花键轴输出动力，该花键轴优选为钻杆。
区别于现有技术，本发明能够在不另外增加减速机数量的情况下增大旋挖钻动力头的动力输出与输入的传动比。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种旋挖钻动力头，其特征在于，所述旋挖钻动力头包括：
外齿圈，所述外齿圈旋转时带动动力输出轴旋转输出动力；
第一内齿圈，与所述外齿圈啮合；
第二内齿圈，与所述第一内齿圈在所述外齿圈的轴线方向间隔设置且与所述外齿圈啮合；
第一轴体，与所述第一内齿圈和所述第二内齿圈相连接，使得所述第一轴体转动时带动所述第一内齿圈和所述第二内齿圈在与所述外齿圈的轴线方向相垂直的平面内做周期性的往复平动，同时，所述第一内齿圈和所述第二内齿圈带动与其啮合的所述外齿圈转动。
2.根据权利要求1所述的旋挖钻动力头，其特征在于，所述第一轴体为偏心轴。
3.根据权利要求1所述的旋挖钻动力头，其特征在于，所述外齿圈转动时，所述第一内齿圈与所述外齿圈的啮合点和所述第二内齿圈与所述外齿圈的啮合点关于所述外齿圈的轴线对称。
4.根据权利要求1所述的旋挖钻动力头，其特征在于，所述第一内齿圈与所述外齿圈的齿数差为1~5个。
5.根据权利要求1所述的旋挖钻动力头，其特征在于，所述旋挖钻动力头进一步包括第二轴体和第三轴体，所述第二轴体和所述第三轴体分别与所述第一内齿圈和所述第二内齿圈相连接，且所述第一轴体、所述第二轴体以及所述第三轴体与所述第一内齿圈相连接的三个连接点构成等边三角形；所述第一轴体、所述第二轴体以及所述第三轴体与所述第二内齿圈相连接的三个连接点构成等边三角形。
6.根据权利要求5所述的旋挖钻动力头，其特征在于，所述第一轴体、所述第二轴体和所述第三轴体均为偏心轴，所述第一轴体、所述第二轴体以及所述第三轴体均设有两个轴颈，所述两个轴颈分别通过轴承与所述第一内齿圈和所述第二内齿圈枢转式连接。
7.根据权利要求5所述的旋挖钻动力头，其特征在于，所述第一轴体、所述第二轴体以及所述第三轴体均通过偏心轴承与所述第一内齿圈和所述第二内齿圈枢转式连接。
8.根据权利要求5所述的旋挖钻动力头，其特征在于，所述第二轴体和所述第三轴体用于支承所述第一内齿圈和所述第二内齿圈做周期性的往复平动；或者，所述第二轴体和所述第三轴体中其中一个用于配合所述第一轴体作为动力输入带动所述第一内齿圈和所述第二内齿圈做周期性的往复平动；或者所述第二轴体和所述第三轴体均作为动力输入带动所述第一内齿圈和所述第二内齿圈做周期性的往复平动。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的旋挖钻动力头，其特征在于，所述旋挖钻动力头进一步包括花键轴和花键套，所述花键轴即为所述动力输出轴，所述花键套设置于外齿圈上，所述花键轴与所述外齿圈上的所述花键套配合使得所述外齿圈经由所述花键轴输出动力。
10.一种旋挖机械设备，其特征在于，所述旋挖机械设备包括如权利要求1-9中任意一项所述的旋挖钻动力头。
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