CN114838091A - 一种动力头及旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种动力头及旋挖钻机，其中的动力头包括：减速箱；传动件，设置在所述减速箱内，并具有伸出至所述减速箱外部的第一动力输出端；增扭机构，设置在所述减速箱内并与所述传动件连接，且具有伸出至所述减速箱外部的第二动力输出端。上述的动力头，通过增设增扭机构，并使增扭机构与动力头集成为一个整体，不仅能够增大动力头的输出扭矩，满足全护筒施工的需求，而且还能够通过集成设置的方式简化结构，避免拆装，给机器的管控和运输带来了便利。

Description

一种动力头及旋挖钻机

技术领域

本申请涉及工程机械技术领域，具体涉及一种动力头及旋挖钻机。

背景技术

目前，越来越多的桩基施工采用全护筒施工方式，但局限于旋挖钻机的动力头扭矩较小，使用动力头驱动护筒旋转的全护筒施工方式仅能满足小直径或较浅深度的护筒埋设。在大桩径需设置护筒的情况下，动力头本身的扭矩无法满足工程需求，所以需要在动力头上连接增扭装置、全回转钻机、搓管机或履带吊配振动锤等额外辅助设备来进行护筒施工，这样不仅会因为增加额外辅助设备而使得结构较为复杂，不利于机器的管控和运输，而且还会增加巨大的拆装工作量。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种动力头，其能实现全护筒施工的同时，还能够简化结构，避免拆装，给机器的管控和运输带来了便利。本申请还提供了具有上述动力头的一种旋挖钻机。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种动力头，包括：

减速箱；

传动件，设置在所述减速箱内，并具有伸出至所述减速箱外部的第一动力输出端；

增扭机构，设置在所述减速箱内并与所述传动件连接，且具有伸出至所述减速箱外部的第二动力输出端。

可选的，上述动力头中，所述第二动力输出端和所述传动件的旋转方向相反。

可选的，上述动力头中，所述增扭机构为行星齿轮机构，所述行星齿轮机构的齿圈固定设置在所述减速箱上，所述行星齿轮机构的行星架为与所述传动件连接的动力输入件，所述行星齿轮机构的太阳轮为动力输出件。

可选的，上述动力头中，所述行星架上周向设置有多个行星轮组，每个所述行星轮组均包括旋转设置在所述行星架上并相互啮合的第一行星轮和第二行星轮，所述第一行星轮与所述齿圈啮合，所述第二行星轮与所述太阳轮啮合。

可选的，上述动力头中，所述传动件为具有贯通内腔的套筒；所述行星架为同轴的固定在所述套筒底端的环形架，所述太阳轮为同轴设置在所述套筒底侧的空心轮，且所述太阳轮的远离所述套筒的一端为所述第二动力输出端。

可选的，上述动力头中，所述传动件的顶端为所述第一动力输出端并连接有键套筒体，所述键套筒体包括：

筒体，与所述传动件固定连接并同轴设置；

花键，凸出的设置在所述筒体的内壁上。

可选的，上述动力头中，所述减速箱的顶部设置有减速机，所述减速机的输出轴伸入到所述减速箱中，并通过齿轮组与所述传动件连接；

所述减速箱上连接有连接组件，所述连接组件包括：滑架；连接所述滑架和所述减速箱的多个连接架，全部所述连接架分别位于所述减速箱的两侧并对正设置。

一种旋挖钻机，包括钻杆、护筒以及驱动所述钻杆和所述护筒旋转的动力头，所述动力头为上述任一项中的动力头。

可选的，上述旋挖钻机中，所述钻杆穿过所述动力头的太阳轮、行星架、传动件和键套筒体，并与所述键套筒体周向定位。

可选的，上述旋挖钻机中，所述动力头的太阳轮通过驱动花筒与所述护筒连接；

所述动力头的连接组件与所述旋挖钻机的桅杆滑动连接。

本申请提供的动力头，设置在减速箱内的传动件不仅能将动力源产生的动力在减速箱内进行传递，还能够通过其伸出至减速箱外部的第一动力输出端将动力输出至减速箱的外部，由于在减速箱内设置了增扭机构，并且令增扭机构在减速箱内与传动件连接，所以传动件还能够将动力传递给增扭机构，动力在增扭机构中传递时实现减速增扭，之后就可以通过增扭机构的伸出至减速箱外部的第二动力输出端向减速箱外输出更大的扭矩。在将此动力头应用于旋挖钻机时，由于动力头不仅可以通过第一动力输出端对钻杆输出常规大小的扭矩，而且还可以通过第二动力输出端输出更大的扭矩，所以能够实现对护筒的驱动以实现全护筒施工，从而无需再使用额外辅助设备进行施工，并且由于将增扭机构设置在了减速箱内，即实现了增扭机构和动力头的集成，所以使得动力头的结构得到了简化，也无需再进行拆装操作，增强了机器长途运输和临时转场的拆装便利性，同时也能对整机的电气连接和液压控制、集中润滑***的布置等进行简化并给其提供便利。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的动力头的主视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为动力头的俯视图；

图4为图3的B-B剖视图；

图5为旋挖钻机的结构示意图；

图6为动力头与钻杆、护筒配合的结构示意图。

在图1-图6中：

1-减速箱，2-传动件，3-增扭机构，4-键套筒体，5-减速机，6-连接组件，7-桅杆，8-钻杆，9-护筒，10-钢丝绳，11-驱动花筒，12-第一圆，13-第二圆，14-回转支承；

31-齿圈，32-行星架，33-太阳轮，34-第一行星轮，35-第二行星轮；41-筒体，42-花键；61-滑架，62-连接架，63-支撑臂；

331-销轴孔；611-滑槽；621-第一连接臂，622-第二连接臂，623-第三连接臂。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1-图4所示，本申请实施例提供了一种动力头，可适用于旋挖钻机，该动力头包括：减速箱1，此减速箱1用于容纳、安装与减速机5(减速机5为动力头的组成部分，详见后述内容)的输出轴连接的部件；传动件2，设置在减速箱1内，具体是在减速箱1内使其能够绕自身轴线转动的方式设置，用以接收从减速机5传递来的动力；传动件2在减速箱1内设置时令其一端伸出至减速箱1的外部(由于传动件2具有较小的局部位于减速箱1的外部，所以本申请提及的“传动件2设置在减速箱1内”可以理解为：传动件2的较大局部设置在减速箱1内，或者说传动件2的主体结构设置在减速箱1内。后述的太阳轮33同理)，以作为第一动力输出端，此第一动力输出端例如用于驱动旋挖钻机的钻杆8；动力头还包括增扭机构3，此增扭机构3在动力头上设置时将其设置在减速箱1的内部，即令增扭机构3与动力头集成为一个整体，使得增扭机构3成为动力头的组成部分，在减速箱1内设置时，令增扭机构3与传动件2连接，从而令传动件2将动力传递给增扭机构3，此部分动力经过增扭机构3的减速增扭后，从增扭机构3的伸出至减速箱1外部的第二动力输出端输出，此第二动力输出端例如用于驱动旋挖钻机的护筒9。

上述的动力头，通过增设增扭机构3，并使增扭机构3与动力头集成为一个整体，不仅能够增大动力头的输出扭矩，满足全护筒施工的需求，而且还能够通过集成设置的方式简化结构，避免拆装，给机器的管控和运输带来了便利。

在一可选实施例中，本申请还令第二动力输出端和传动件2的旋转方向相反。在实际使用中，将动力头设置在旋挖钻机的桅杆7上以驱动钻杆8和护筒9旋转，桅杆7作为设置、支撑动力头的部件，在钻杆8钻地的过程中，动力头会对桅杆7施加与钻杆8旋转方向相反的作用力，这会影响旋挖钻机的平衡稳定性。所以为了提升旋挖钻机的工作稳定性，本申请令第二动力输出端与传动件2的旋转方向反向，也就是使第二动力输出端与第一动力输出端的旋转方向相反，如此就能够令护筒9和钻杆8的旋转方向相反，同步施工时，反向旋转的护筒9和钻杆8可以相互抵消各自产生的反作用力，使得桅杆7承受的反作用力减小甚至消失，进而令旋挖钻机的工作稳定性得到显著提升。具体的，实现第二动力输出端和传动件2反向旋转的结构请参见后述内容。

如图2和图4所示，增扭机构3优选为行星齿轮机构，并且使行星齿轮机构的齿圈31固定设置在减速箱1上，例如可以设置在减速箱1的内壁上或直接将齿圈31设置为减速箱1的部分圆周侧壁，行星齿轮机构的行星架32为与传动件2连接的行星齿轮机构的动力输入件，行星齿轮机构的太阳轮33为行星齿轮机构的动力输出件。之所以将增扭机构3设置为行星齿轮机构，是因为在进行全护筒施工时，需要使护筒9和钻杆8套设，行星齿轮机构由于为具有中心轴线(即太阳轮33的轴线)的组件，所以可以方便的与传动件2同轴设置，而令行星齿轮机构作为动力头的组成部分能够更好的与动力头及旋挖钻机的其他部件进行配合，即实现被传动件2驱动的钻杆8和被行星齿轮机构驱动的护筒9的同轴设置，使得动力头及旋挖钻机的结构更加紧凑，工作稳定性更高。此外，增扭机构3还可以为其他结构，例如为与传动件2上的齿轮啮合的齿数更多的大齿轮或大齿圈等。

在增扭机构3为行星齿轮机构的基础之上，如图4所示，进一步令行星齿轮机构的行星架32为动力输入件，而太阳轮33则为动力输出件，并将齿圈31固定设置在了减速箱1的内壁上。具体的是，将行星架32和传动件2进行连接，例如使用螺栓将行星架32固定连接在传动件2上，以实现行星架32和传动件2的同步旋转，太阳轮33则通过设置在太阳轮33和减速箱1的底壁之间以及设置在太阳轮33和行星架32之间的回转支承14实现在减速箱1内的旋转设置，以及与行星架32之间的加压力传递，同时为了保证行星架32和太阳轮33的正常旋转、配合，令设置在行星架32上的行星轮与齿圈31和太阳轮33啮合。在动力头工作时，传动件2带动作为动力输入件的行星架32进行旋转，由于齿圈31固定在减速箱1上，所以在行星轮与齿圈31及太阳轮33的啮合传动下，实现了带动作为动力输出件的太阳轮33的旋转。如此通过齿圈31、行星轮和太阳轮33减速啮合传动将从传动件2传递来的扭矩放大以达到减速增扭的目的。

在不考虑上述桅杆7承受反作用力的情况下，即在不减小或消除桅杆7承受的反作用力的情况下，行星齿轮机构可以采用传统的动力传递方式，即行星架32上设置的多个行星轮之间互不干涉，且每个独立工作的行星轮均与齿圈31和太阳轮33啮合，此时作为动力输入件的行星架32和作为动力输出件的太阳轮33同向旋转。而当需要减小或消除桅杆7承受的反作用力时，则可以对行星齿轮机构进行如下改进。

如图2所示，令行星架32上周向设置有多个行星轮组，每个行星轮组均包括旋转设置在行星架32上并相互啮合的第一行星轮34和第二行星轮35，第一行星轮34与齿圈31啮合，第二行星轮35与太阳轮33啮合。其中，每个行星轮组中，第一行星轮34的远离太阳轮33的外侧与齿圈31啮合，靠近太阳轮33的内侧与第二行星轮35啮合，第二行星轮35的远离太阳轮33的外侧与第一行星轮34啮合，靠近太阳轮33的内侧与太阳轮33啮合。在工作过程中，如果太阳轮33顺时针旋转，则与太阳轮33啮合的第二行星轮35逆时针旋转，而与第二行星轮35啮合的第一行星轮34则同样顺时针旋转，由于齿圈31在减速箱1上固定不动，所以顺时针旋转的第一行星轮34会带动行星架32逆时针旋转，如此就实现了行星架32和太阳轮33的反向旋转，因此当与行星架32固定连接的传动件2带动钻杆8正向旋转时，太阳轮33则带动护筒9反向旋转，使得桅杆7承受的反作用力可以减小或消除。在此结构中，为了保证行星齿轮机构的减速增扭效果不发生改变，本申请优选第一行星轮34和第二行星轮35为同型号齿轮，并且全部行星轮组的第一行星轮34的轴心均位于第一圆12上，全部行星轮组的第二行星轮35的轴线均位于第二圆13上，第一圆12和第二圆13的圆心均为太阳轮33的轴心，且第一圆12的半径大于第二圆13的半径，如图2所示。

此外，还可以采用其他的方式实现反向旋转，例如在传动件2上设置齿轮，在行星架32上也固定设置与行星架32同轴的齿轮，并使这两个齿轮相互啮合，通过啮合齿轮反向旋转的原理来实现钻杆8和护筒9的反向旋转，此时行星齿轮机构可以采用上述的传统动力传递方式。在此基础之上，为了实现护筒9对钻杆8的正常套设，可以使护筒9具有足够大的内径，并使钻杆8位于护筒9内的偏心位置。

本申请中，如图3和图4所示，令传动件2为具有贯通内腔的套筒；行星架32为同轴的固定在套筒底端的环形架，太阳轮33为同轴设置在套筒底侧的空心轮，且太阳轮33的远离套筒的一端为第二动力输出端。此种结构的传动件2、行星架32和太阳轮33可以使钻杆8从其内部穿过，有利于与钻杆8进行配合，相对于钻杆8在其外部设置的方式，使得部件可以设置的更加紧凑，减小了动力头的体积。进一步的，在钻杆8穿过传动件2、行星架32和太阳轮33时，令钻杆8、传动件2、行星架32、太阳轮33以及与太阳轮33连接的护套均同轴设置，以提高各部件的受力均衡性，使得动力头和旋挖钻机可以更加可靠的进行工作。此外，传动件2、行星架32和太阳轮33也可以为实心部件，并令钻杆8在其侧方平行设置。

具体的，行星架32上设置有连接柱，此连接柱平行于传动件2向传动件2的底侧延伸，以使设置在其上的第一行星轮34和第二行星轮35能够与太阳轮33和齿圈31设置在同一高度，从而保证第一行星轮34和齿圈31的正常啮合、第二行星轮35和太阳轮33的正常啮合。

在一可选实施例中，如图1、图3和图4所示，传动件2的顶端为第一动力输出端并连接有键套筒体4，键套筒体4包括：筒体41，与传动件2固定连接并同轴设置；花键42，凸出的设置在筒体41的内壁上。由于行星架32连接在了传动件2的底端，太阳轮33设置在了传动件2的底侧，所以本申请令传动件2的顶端为用于向钻杆8输出动力的第一动力输出端，并通过键套筒体4与钻杆8周向定位(由于钻杆8需要钻入地下，即钻杆8需要进行轴向移动，所以连接钻杆8和传动件2的键套筒体4仅与钻杆8周向定位，以保证在不影响钻杆8轴向下移的同时还能够正常带动钻杆8旋转)。其中，筒体41在与传动件2固定连接时，使用螺栓将筒体41同轴固定在传动套筒的顶端，设置在筒体41内壁上的花键42可以与筒体41为一体结构，也可以为与筒体41通过组装实现连接的分体结构，为了方便进行维护，本申请优选花键42和筒体41为分体结构，并且令筒体41内壁设置有用于与花键42连接的凹槽，花键42安装在凹槽内时同时伸入到钻杆8的键条中，并通过与键条配合将动力头输出的扭矩和加压力传递给钻杆8，使得钻杆8能够与传动件2同步旋转。

如图3和图4所示，减速箱1的顶部设置有减速机5，减速机5的输出轴伸入到减速箱1中，并通过齿轮组与传动件2连接。也就是说，动力头的动力通过减速机5减速后进入到减速箱1中，再在减速箱1内通过齿轮组和与齿轮组啮合的传动件2的传递带动钻杆8旋转，以及通过增扭机构3的减速增扭带动护筒9反向旋转。

另外，如图1和图3所示，减速箱1上还连接有连接组件6，连接组件6包括：滑架61；连接滑架61和减速箱1的多个连接架62，全部连接架62分别位于减速箱1的两侧并对正设置。其中，连接架62可以设置为两个，两个连接架62在减速箱1的两侧对正设置，连接架62可以为由板条在同一平面内连接而成的的平面架，或者由平板通过裁切、开孔等操作形成。连接架62包括用于与减速箱1的外壁连接的第一连接臂621、与第一连接臂621垂直连接并位于第一连接臂621一端的第二连接臂622，以及连接第一连接臂621和第二连接臂622的第三连接臂623，三个连接臂构成直角三角形的形状，以提高连接牢固性。另外，为了进一步提高连接牢固性，还可在两个对正设置的连接架62之间设置支撑臂63，如图3所示。滑架61连接在第二连接臂622上，并位于与减速箱1对正的位置，即两个连接架62也位于滑架61两侧。滑架61上开设有滑槽611，滑槽611的延伸方向平行于传动件2的轴线，滑槽611用于容纳并滑动连接设置在桅杆7上的导轨。

如图5和图6所示，本申请还提供一种旋挖钻机，包括桅杆7、钻杆8、护筒9以及设置在桅杆7上并驱动钻杆8和护筒9旋转的动力头，此动力头为上述的动力头。

在采用上述结构的基础之上，进行旋挖作业时，如图5和图6所示，钻杆8被钢丝绳10竖直吊起，并使钻杆8从上到下依次穿过动力头的键套筒体4、传动件2、行星架32和太阳轮33，在穿过的同时还使键套筒体4与钻杆8周向定位。如此就能够实现动力头和钻杆8的配合以及对钻杆8的驱动。

在设置护筒9时，如图5和图6所示，令动力头的太阳轮33通过驱动花筒11与护筒9连接，驱动花筒11是连接在太阳轮33和护筒9之间的部件，起到过渡连接作用。具体的是，太阳轮33下端设有销轴孔331，驱动花筒11通过***到销轴孔331中的销轴和太阳轮33连接，驱动花筒11再通过销轴和U型键与护筒9连接，这样太阳轮33输出的扭矩和加压力就可以传递给护筒9，并且由于动力头通过上述的连接组件6与旋挖钻机的桅杆7滑动连接，所以动力头带动护筒9沿桅杆7滑动就能够实现护筒9的埋设施工。

此外，旋挖钻机由动力头带来的其他有益效果，请参见上述有关动力头的描述内容，在此不再赘述。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、***的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、***。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

应当理解，本申请实施例描述中所用到的限定词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”仅用于更清楚的阐述技术方案，并不能用于限制本申请的保护范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种动力头，其特征在于，包括：

减速箱；

传动件，设置在所述减速箱内，并具有伸出至所述减速箱外部的第一动力输出端；

增扭机构，设置在所述减速箱内并与所述传动件连接，且具有伸出至所述减速箱外部的第二动力输出端。

2.根据权利要求1或2所述的动力头，其特征在于，所述第二动力输出端和所述传动件的旋转方向相反。

3.根据权利要求1所述的动力头，其特征在于，所述增扭机构为行星齿轮机构，所述行星齿轮机构的齿圈固定设置在所述减速箱上，所述行星齿轮机构的行星架为与所述传动件连接的动力输入件，所述行星齿轮机构的太阳轮为动力输出件。

4.根据权利要求3所述的动力头，其特征在于，所述行星架上周向设置有多个行星轮组，每个所述行星轮组均包括旋转设置在所述行星架上并相互啮合的第一行星轮和第二行星轮，所述第一行星轮与所述齿圈啮合，所述第二行星轮与所述太阳轮啮合。

5.根据权利要求3所述的动力头，其特征在于，所述传动件为具有贯通内腔的套筒；所述行星架为同轴的固定在所述套筒底端的环形架，所述太阳轮为同轴设置在所述套筒底侧的空心轮，且所述太阳轮的远离所述套筒的一端为所述第二动力输出端。

6.根据权利要求5所述的动力头，其特征在于，所述传动件的顶端为所述第一动力输出端并连接有键套筒体，所述键套筒体包括：

筒体，与所述传动件固定连接并同轴设置；

花键，凸出的设置在所述筒体的内壁上。

7.根据权利要求1所述的动力头，其特征在于，

所述减速箱的顶部设置有减速机，所述减速机的输出轴伸入到所述减速箱中，并通过齿轮组与所述传动件连接；

所述减速箱上连接有连接组件，所述连接组件包括：滑架；连接所述滑架和所述减速箱的多个连接架，全部所述连接架分别位于所述减速箱的两侧并对正设置。

8.一种旋挖钻机，其特征在于，包括钻杆、护筒以及驱动所述钻杆和所述护筒旋转的动力头，所述动力头为上述权利要求1-7中任一项所述的动力头。

9.根据权利要求8所述的旋挖钻机，其特征在于，所述钻杆穿过所述动力头的太阳轮、行星架、传动件和键套筒体，并与所述键套筒体周向定位。

10.根据权利要求8所述的旋挖钻机，其特征在于，

所述动力头的太阳轮通过驱动花筒与所述护筒连接；

所述动力头的连接组件与所述旋挖钻机的桅杆滑动连接。

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