CN105970914B - 一种动力驱动头 - Google Patents

Abstract

一种动力驱动头，包括提升滑轮组，电动机，行星减速机，含钻杆轴总成、过渡轴总成和芯管的齿轮箱，机架，位于机架一侧的导向板、倾斜传感器；电动机固装于行星减速机上端；四组钻杆轴总成垂直穿过齿轮箱，并呈正方形对称布置，且对角布置的二组钻杆轴总成的旋转方向相同；每组钻杆轴总成上均设有分别与过渡轴总成上的过渡齿轮和行星减速机的输出轴上小齿轮啮合的大齿轮，上部设有回转接头；芯管具有中部送浆管，垂直穿过齿轮箱，其上部设有喷浆接头；本发明动力驱动头具有输出扭矩平衡、扭矩自动补偿、施工精度高、稳定可靠、节能环保、保证施工进度和有效延长使用寿命的动力驱动头。

Description

一种动力驱动头

技术领域

本发明属于一种动力驱动头，特别涉及一种用于深层水泥搅拌处理的动力驱动头。

背景技术

深层水泥搅拌工法是将水泥浆作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械与地基土原位强制搅拌混合进行地基加固的一种新型技术。深层水泥搅拌工法利用固化剂和土体之间所产生的一系列物理和化学反应，从而获得具有整体性、水稳定性和一定强度的加固体，能有效提高地基强度和变型模量，达到原地加固地基的目的。由于深层水泥搅拌工法具有施工设备简单、低振动、低噪音、对环境无污染、对周围土体无侧向挤压、施工周期短和工程造价低廉等优点，能在早期得到强度。防止下沉，可运用到软弱粘土、砂土、有机土等几乎所有的土质，在日本、韩国等国家取得很好的工程效果，经济效益和社会效益十分显著。近年来，随着填海造地，海底超深、超厚软弱土层的改良加固和废弃场地重新利用等项目的进一步发展，深层水泥搅拌工法将得到进一步的运用和推广。

在现有技术中，随着水上建筑物深水化和大型化是水运行业的发展趋势，将必然导致基础处理的深度和厚度不断增大，质量要求也不断提高，当使用深层搅拌钻机在进行地基深层搅拌处理施工中，如果遇到土层中出现坚硬的砂砾石等硬物或硬层时，使钻杆、搅拌叶片及钻具产生较大的晃动、偏心，对搅拌钻具、钻杆及动力输出轴产生较大阻力，造成动力头传递至钻杆、钻具的扭矩不能平衡，对悬挂桩架也造成较大的冲击损伤，大大降低作业效率，增加了设备维护成本，严重影响设备使用寿命。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有搅拌钻机动力驱动头存在的缺点，提供一种输出扭矩平衡、扭矩自动补偿、施工精度高、稳定可靠、节能环保、保证施工进度和有效延长使用寿命的动力驱动头。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种动力驱动头，包括：

多个行星减速机，每个行星减速机均包括连接法兰和带有小齿轮的输出轴；

齿轮箱，包括多组钻杆轴总成、多组过渡轴总成、芯管、箱体、箱盖和透气塞，其中，每个钻杆轴总成均包括中空输出轴、大齿轮、向心轴承、第二骨架油封、下通盖、上通盖和对接盘；每个过渡轴总成均包括过渡轴、过渡齿轮、滚针轴承和轴盖；芯管包括管体、沿其轴向设置在内部的多根注浆管和对接法兰；

提升滑轮组，电动机，机架，位于机架背面的导向板，位于机架侧面的倾斜传感器，喷浆接头以及回转接头；

其特征在于：

所述机架为框架构体，其下部固装于齿轮箱的箱盖的上端面；所述提升滑轮组固装于机架的上平台的居中安装位置；所述导向板固装于机架的背面并借助其槽口将机架置于运行的导轨上以在施工时带动机架或动力驱动头下移和上行；所述倾斜传感器安装于机架的侧面，通过信号线连接到操纵室内的控制面板；

所述钻杆轴总成有四组，分左、右各二组钻杆轴总成它们在齿轮箱的横截面上呈正方形布置、并垂直穿过其箱盖和箱体，每个钻杆轴总成上的中空输出轴的中部花键处固装大齿轮，所述向心轴承和第二骨架油封分别套装于每个中空输出轴的相应位置后置于齿轮箱的各个安装孔内，所述下通盖和上通盖分别套装于中空输出轴的下端和上端后并固装在齿轮箱的各个安装孔上；所述回转接头固装于中空输出轴的上端，并与其内孔设置的注浆通道贯通；所述对接盘固装于中空输出轴的最下端；

所述多个行星减速机在齿轮箱横截面上对称布置、且位于左右两组钻杆轴总成的外侧，其数量与钻杆轴的数量一致；所述每个行星减速机均通过其连接法兰固装于齿轮箱的箱盖的外端面上的各个安装位置；所述每个行星减速机的输出轴进入齿轮箱的箱体内腔，其上的小齿轮分别与钻杆轴总成上的大齿轮啮合，所述每个输出轴的另一端安装轴承和第一骨架油封后置于所述箱体的各个安装孔内，然后，还利用一个小盖封装于各个安装孔内；所述每个行星减速机的上方均固装电动机；

所述过渡轴总成有四组，分左、右各二组过渡轴总成，它们分别位于左钻杆轴总成与左行星减速机的输出轴之间以及右钻杆轴总成与右行星减速机的输出轴之间，所述每个过渡轴总成上的过渡齿轮均通过滚针轴承固装于过渡轴中部位置，所述每个过渡轴的两端均固装于齿轮箱的箱体和箱盖的各个安装孔内，然后，还利用二个轴盖分别封装于各个安装孔内；所述二组左过渡轴总成上的过渡齿轮互相啮合后分别与二组左钻杆轴总成上的大齿轮啮合，所述二组右过渡轴总成上的过渡齿轮互相啮合后分别与二组右钻杆轴总成上的大齿轮啮合；

所述二组左钻杆轴总成中前后二个钻杆轴总成之间以及二组右钻杆轴总成中前后二个钻杆轴总成是相反方向旋转，对角方向布置的二个钻杆轴总成是相同方向旋转；

所述芯管通过管体垂直穿过齿轮箱的箱体、并位于齿轮箱的几何中心，所述多根注浆管在管体内腔轴向直线布置、且在径向方向对称均分，其上端均固装喷浆接头；所述对接法兰固装于芯管的最下端；

本发明可以是，所述电动机为变频双速电动机。

本发明还可以是，所述多组钻杆轴总成可以设置三组、或四组、或五组、或六组，每组钻杆轴总成可以沿齿轮箱前后方向设置三个、或四个，所述行星减速机、过渡轴总成的设置数量做相应变化；所述芯管在相邻的四组钻杆轴总成之间的几何中心设置。

附图说明

图1是本发明动力驱动头的结构示意图；

图2是图1中去除动力驱动头中机架的H向视图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的仰视图；

图5是图2中A-A向剖视图；

图6是图4中B-B向剖视图；

图7是图6中F部局部放大图；

图8是本发明动力驱动头中齿轮箱中齿轮联动示意图。

具体实施方式

以下结合附图所述实施例对本发明搅拌钻机作进一步的说明。

一种动力驱动头，包括：多个行星减速机，每个行星减速机703或703’均包括连接法兰7031或7031’和带有小齿轮70321或70321’的输出轴7032或7032’；齿轮箱704，包括多组钻杆轴总成、多组过渡轴总成、芯管7044、箱体7045、箱盖7046和透气塞711，其中，每个钻杆轴总成7042或7042’均包括中空输出轴70421或70421’、大齿轮70422或70422’、向心轴承70423、第二骨架油封70424、下通盖70425、上通盖70426和对接盘70428；每个过渡轴总成7043或7043’均包括过渡轴70431、过渡齿轮70432、滚针轴承70433和轴盖70435；芯管7044包括管体70441、沿其轴向设置在内部的多根注浆管70442和对接法兰70443；提升滑轮组701，电动机702或702’，机架710，位于机架710背面的导向板706，位于机架710侧面的倾斜传感器707，喷浆接头708以及回转接头709；其中：

所述机架710为框架构体，其下部固装于齿轮箱704的箱盖7046的上端面；所述提升滑轮组701固装于机架710的上平台7101的居中安装位置；所述导向板706固装于机架710的背面并借助其槽口将机架710置于运行的导轨上以在施工时带动机架710或动力驱动头下移和上行；所述倾斜传感器707安装于机架710的侧面，通过信号线连接到操纵室内的控制面板；当搅拌钻机在钻进和搅拌过程中出现钻杆偏斜时，倾斜传感器将偏差情况及时传递到控制面板，操作者就可以调节悬挂搅拌钻机的桩架立柱上导轨的垂直度来纠正偏差值，以保证动力驱动头在下移和上行过程中始终处于与桩架导轨垂直状态，保证钻杆、搅拌钻具在钻进和搅拌过程中的倾斜度控制在要求的范围内，从而有效提高软土层改良和加固体的精度和质量。

所述钻杆轴总成有四组，分左、右各二组钻杆轴总成7042，7042’它们在齿轮箱704的横截面上呈正方形布置、并垂直穿过其箱盖7046和箱体7045，每个钻杆轴总成7042或7042’上的中空输出轴70421或70421’的中部花键处固装大齿轮70422或70422’，所述向心轴承70423和第二骨架油封70424分别套装于每个中空输出轴70421或70421’的相应位置后置于齿轮箱704的各个安装孔内，所述下通盖70425和上通盖70426分别套装于中空输出轴70421的下端和上端并固装在齿轮箱704的各个安装孔上；所述回转接头709固装于中空输出轴70421或70421’的上端，并与其内孔设置的注浆通道704211贯通；所述对接盘70428固装于中空输出轴70421的最下端，对接盘70428的下部通过钻杆连接盘连接钻杆及钻具。

所述多个行星减速机在齿轮箱704横截面上对称布置、且位于左右两组钻杆轴总成7042，7042’的外侧，其数量与钻杆轴的数量一致；所述每个行星减速机703或703’均通过其连接法兰7031或7031’固装于齿轮箱704的箱盖7046的外端面上的各个安装位置；所述每个行星减速机703或703’的输出轴7032或7032’进入齿轮箱704的箱体7045内腔，其上的小齿轮70322或70322’分别与钻杆轴总成7042或7042’上的大齿轮70422或70422’啮合，所述每个输出轴7032或7032’的另一端安装轴承70413和第一骨架油封70414后置于所述箱体7045的各个安装孔内，然后，还利用一个小盖70415封装于各个安装孔内；所述每个行星减速机703或703’的上方均固装电动机702或702’，所述电动机702或702’为变频双速电动机，在动力驱动头启动降低对电网的冲击，便于平稳起步和工作。

所述过渡轴总成有四组，分左、右各二组过渡轴总成7043，7043’，它们分别位于左钻杆轴总成7042与左行星减速机703的输出轴7032之间以及右钻杆轴总成7042’与右行星减速机703’的输出轴7032’之间，所述每个过渡轴总成7043上的过渡齿轮70432均通过滚针轴承70433固装于过渡轴70431中部位置，所述每个过渡轴70431的两端均固装于齿轮箱704的箱体7045和箱盖7046的各个安装孔内，然后，还利用二个轴盖70435分别封装于各个安装孔内；所述二组左过渡轴总成7043上的过渡齿轮70432互相啮合后分别与二组左钻杆轴总成7042上的大齿轮70422啮合，所述二组右过渡轴总成7043’上的过渡齿轮70432’互相啮合后分别与二组右钻杆轴总成7042’上的大齿轮70422’啮合。

所述四组钻杆轴总成中二组左钻杆轴总成的前后二个钻杆轴总成7042之间以及二组右钻杆轴总成中前后二个钻杆轴总成7042’是相反方向旋转，对角方向布置的二个钻杆轴总成7042,7042’是相同方向旋转；由于四组钻杆轴总成中左右二组钻杆轴总成之间均通过大齿轮和过渡齿轮相互啮合，且每组钻杆轴总成均由一个电动机和行星减速机驱动，相互啮合的传动结构可保证相邻两组钻杆的旋向相反并同步旋转，这样既能有效保持扭矩的平衡，将对悬挂桩架的影响降到最小，又能在与钻杆轴连接的任一钻具或钻杆遇到硬物或硬层时，由其他钻杆对其扭矩自动补偿。由于采用四组钻杆轴总成联动机构，在搅拌钻机施工过程中遇到负荷较轻时，可关闭其中一到两台电动机，达到节能降耗和延长电动机使用寿命的目的。甚至在极端情况下，若出现某一台电动机损坏，也可以坚持完成施工后再更换损坏的电动机，有效保证施工进度。

所述芯管7044通过管体70441垂直穿过齿轮箱704的箱体7045、并位于齿轮箱704的几何中心，所述多根注浆管70442在管体70441内腔轴向直线布置、且在径向方向对称均分，其上端均固装喷浆接头708；所述对接法兰70443固装于芯管7044的最下端，搅拌钻机的中部喷浆管则连接在对接法兰上，由后台泥浆处理系统通过管道输送的水泥浆，经过中部喷浆管的喷浆口从不同角度向附近土层喷出，并迅速向周围土层扩散和蔓延，便于原地土的改良和加固，提高地基处理质量。

本发明动力驱动头的多组钻杆轴总成可以设置三组、或四组、或五组、或六组，每组钻杆轴总成7042，7042’可以沿齿轮箱704前后方向设置三个、或四个，所述行星减速机703，703’、过渡轴总成7043，7043’的设置数量做相应变化，以保证动力驱动头具有足够的扭矩和动力，有效提高搅拌钻机的作业效率；所述芯管7044在相邻的四组钻杆轴总成7042，7042’之间的几何中心设置，保证搅拌钻机的每组钻具钻杆进行钻掘、搅拌时向原地土喷出足够的水泥浆液，更加有利于提高地层改良效果和加固质量。

Claims (3)

1.一种动力驱动头，包括：

多个行星减速机，每个行星减速机（703或703’）均包括连接法兰（7031或7031’）和带有小齿轮（70321或70321’）的输出轴（7032或7032’）；

齿轮箱（704），包括多组钻杆轴总成、多组过渡轴总成、芯管（7044）、箱体（7045）、箱盖（7046）和透气塞（711），其中，每个钻杆轴总成（7042或7042’）均包括中空输出轴（70421或70421’）、大齿轮（70422或70422’）、向心轴承（70423）、第二骨架油封（70424）、下通盖（70425）、上通盖（70426）和对接盘（70428）；每个过渡轴总成（7043或7043’）均包括过渡轴（70431或70431’）、过渡齿轮（70432或70432’）、滚针轴承（70433）和轴盖（70435）；芯管（7044）包括管体（70441）、沿其轴向设置在内部的多根注浆管（70442）和对接法兰（70443）；

提升滑轮组（701），电动机（702或702’），机架（710），位于机架（710）背面的导向板（706），位于机架（710）侧面的倾斜传感器（707），喷浆接头（708）以及回转接头（709）；

其特征在于：

所述机架（710）为框架构体，其下部固装于齿轮箱（704）的箱盖（7046）的上端面；所述提升滑轮组（701）固装于机架（710）的上平台（7101）的居中安装位置；所述导向板（706）固装于机架（710）的背面并借助其槽口将机架（710）置于运行的导轨上以在施工时带动机架（710）或动力驱动头下移和上行；所述倾斜传感器（707）安装于机架（710）的侧面，通过信号线连接到操纵室内的控制面板；

所述钻杆轴总成有四组，分左、右各二组钻杆轴总成（7042，7042’）它们在齿轮箱（704）的横截面上呈正方形布置、并垂直穿过其箱盖（7046）和箱体（7045），每个钻杆轴总成（7042或7042’）上的中空输出轴（70421或70421’）的中部花键处固装大齿轮（70422或70422’），所述向心轴承（70423）和第二骨架油封（70424）分别套装于每个中空输出轴（70421或70421’）的相应位置后置于齿轮箱（704）的各个安装孔内，所述下通盖（70425）和上通盖（70426）分别套装于中空输出轴（70421或70421’）的下端和上端并固装在齿轮箱（704）的各个安装孔上；所述回转接头（709）固装于中空输出轴（70421或70421’）的上端，并与其内孔设置的注浆通道（704211）贯通；所述对接盘（70428）固装于中空输出轴（70421或70421’）的最下端；

所述多个行星减速机在齿轮箱（704）横截面上对称布置、且位于左右各两组钻杆轴总成（7042，7042’）的外侧，其数量与钻杆轴总成的数量一致；所述每个行星减速机（703或703’）均通过其连接法兰（7031或7031’）固装于齿轮箱（704）的箱盖（7046）的外端面上的各个安装位置；所述每个行星减速机（703或703’）的输出轴（7032或7032’）进入齿轮箱（704）的箱体（7045）内腔，其上的小齿轮（70322或70322’）分别与钻杆轴总成（7042或7042’）上的大齿轮（70422或70422’）啮合，所述每个输出轴（7032或7032’）的另一端安装轴承（70413）和第一骨架油封（70414）后置于所述箱体（7045）的各个安装孔内，然后，还利用一个小盖（70415）封装于各个安装孔内；所述每个行星减速机（703或703’）的上方均固装电动机（702或702’）；

所述过渡轴总成有四组，分左、右各二组过渡轴总成（7043，7043’），它们分别位于左钻杆轴总成（7042）与左行星减速机（703）的输出轴（7032）之间以及右钻杆轴总成（7042’）与右行星减速机（703’）的输出轴（7032’）之间，所述每个过渡轴总成（7043或7043’）上的过渡齿轮（70432或70432’）均通过滚针轴承（70433）固装于过渡轴（70431或70431’）中部位置，所述每个过渡轴（70431或70431’）的两端均固装于齿轮箱（704）的箱体（7045）和箱盖（7046）的各个安装孔内，然后，还利用二个轴盖（70435）分别封装于各个安装孔内；所述二组左过渡轴总成（7043）上的过渡齿轮（70432）互相啮合后分别与二组左钻杆轴总成（7042）上的大齿轮（70422）啮合，所述二组右过渡轴总成（7043’）上的过渡齿轮（70432’）互相啮合后分别与二组右钻杆轴总成（7042’）上的大齿轮（70422’）啮合；

所述二组左钻杆轴总成中前后二个钻杆轴总成（7042，）之间以及二组右钻杆轴总成中前后二个钻杆轴总成（7042’）是相反方向旋转，对角方向布置的二个钻杆轴总成（7042,7042’）是相同方向旋转；

所述芯管（7044）通过管体（70441）垂直穿过齿轮箱（704）的箱体（7045）、并位于齿轮箱（704）的几何中心，所述多根注浆管（70442）在管体（70441）内腔轴向直线布置、且在径向方向对称均分，其上端均固装喷浆接头（708）；所述对接法兰（70443）固装于芯管（7044）的最下端。

2.根据权利要求1所述的动力驱动头，其特征在于：所述电动机（702或702’）为变频双速电动机。

3.根据权利要求1所述的动力驱动头，其特征在于：所述多组钻杆轴总成可以设置三组、或四组、或五组、或六组，每组钻杆轴总成（7042，7042’）可以沿齿轮箱（704）前后方向设置三个、或四个，所述行星减速机（703，703’）、过渡轴总成（7043，7043’）的设置数量做相应变化；所述芯管（7044）在相邻的四组钻杆轴总成（7042，7042’）之间的几何中心设置。