一种钻机用多轴动力头及钻机的制作方法

本发明涉及桩工机械领域，具体而言，涉及一种钻机用多轴动力头及钻机。

背景技术：

zld系列三轴钻机是应用于smw工法的基础施工设备，该系列钻机系国内相关企业引进国外技术应用smw工法加固软土地基的新型基础施工设备，该系统钻机有诸多特点：施工效率高，采用多轴钻进。

钻机结构紧凑，重量轻，有利于整机稳定性，导向可靠，成槽精度高，垂直度可控制在0.2％以下。钻机能力强大，加固深度达30米，成槽厚度0.65-1.0米，对某些复杂的地层有很强的通过能力，该钻机搅拌轴的端部和沿轴身长上有许多对螺旋叶片，有效的强制搅拌软土和固化剂，使施工过程中无振动，低噪音，不污染环境，无侧向挤压，对邻近建筑物影响很小。配置合同底盘可以方便地在多弯道，小半径堤坝和软弱地基上施工作业。可根据不同地质情况选购适合粘性土，沙砾及岩石用钻具。zld系列多轴连续墙钻孔机非常适合在城市高层建筑、地铁车站和地下室抵挡土，防渗连续墙施工以及在江河堤坝、水利工程施工中进行防渗及软土地基的加固等。

该钻机目前国内外有多家企业生产制作，动力头规格按照桩机的规格及桩径、桩距和动力头配套电机功率等确定，具体型号大致为zld110/65-3，zld150/85-3，zld180/85-3，zld225/100-3，其中zld为型号描述，110、150、180、225等为配套电机功率，代表2-55kw，2-75kw，2-90kw，2-90kw/1-45kw，或其他电机功率配置方式，65-3，85-3，100-3等代表三根钻杆的直径分别为650mm，850mm，1000mm。因为这种工法也叫三轴或多轴搅拌，需要钻杆与钻杆之间的搅拌叶片为交叉形式，所以对应65-3，85-3，100-3等钻杆直径，钻杆之间的中心距(即动力头输出轴的中心距)分别为450mm，600mm，750mm或其他根据工程需要所确定的其他桩径、桩距及动力头输出轴的中心距，而且随着各类工程的实际需要，已经向五轴、七轴等多轴、多桩同时工作的方向发展。

目前国内外三轴或多轴钻机配套的多轴动力头均采用两台电机或三台电机(多台电机、多台行星减速机)与一台齿轮箱组合的结构形式，把动力头利用吊架及吊架上的滑轮或滑轮组(即钢板焊接件及其组合件)组装起来再与桩架结合进行施工。但是，目前采用的这种结构形式的多轴动力头缺乏灵活性、经济性，如客户购买一台三轴钻机配套zld110/65-3的动力头，其钻杆直径650mm，桩距450mm，针对一项工程可以使用这种动力头，但下一个工程需要zld150/85-3，桩径需要850mm，桩距需要600mm，他唯一的办法就是再购买一台与工程需要相应动力头，而一台动力头动辄四十万左右，再接到另外一个工程需要桩径及桩距不一样的需求又得重新买一台动力头。不但增加了经济负担而且施工过程中动力头的拆卸缺乏安全性及灵活性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钻机用多轴动力头，此钻机用多轴动力头的灵活性高，可调性强，有效地减小了施工过程的经济负担以及安全事故发生的几率。

本发明的另一目的在于提供一种钻机，包括此钻机用多轴动力头。此钻机的实用性与安全性高，灵活性强，施工过程的经济负担小。

本发明是这样实现的：

一种钻机用多轴动力头，钻机用多轴动力头包括固定齿轮箱、设置在固定齿轮箱的相对两侧的第一调节齿轮箱和第二调节齿轮箱以及用于连接固定齿轮箱、第一调节齿轮箱和第二调节齿轮箱的连接组件，第一调节齿轮箱和第二调节齿轮箱与连接组件滑动配合且可选择性相对远离或靠近固定齿轮箱，固定齿轮箱、第一调节齿轮箱以及第二调节齿轮箱均具有用于连接钻杆的输出法兰。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，连接组件包括两个滑道板，固定齿轮箱、第一调节齿轮箱以及第二调节齿轮箱均设置于两个滑道板之间，固定齿轮箱的两侧分别固定连接于两个滑道板，第一调节齿轮箱与第二调节齿轮箱均与两个滑道板滑动连接。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，每个滑道板的内壁均设置有导向滑槽，第一调节齿轮箱以及第二调节齿轮箱的两侧均固定连接有与导向滑槽滑动配合的导向块。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，每个滑道板上均设置有多个用于选择性固定锁紧第一调节齿轮箱和第二调节齿轮箱的锁紧螺栓。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，钻机用多轴动力头还包括用于驱动第一调节齿轮箱靠近或远离固定齿轮箱的第一驱动机构以及用于驱动第二调节齿轮箱靠近或远离固定齿轮箱的第二驱动机构，第一驱动机构连接于连接组件对应第一调节齿轮箱的一端，第二驱动机构连接于连接组件对应第二调节齿轮箱的一端。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，第一驱动机构和第二驱动机构均包括丝杠、与丝杠的螺纹配合的螺母以及驱动丝杠转动的驱动装置，螺母固定连接于第一调节齿轮箱或第二调节齿轮箱，且套设于丝杠上，丝杠的轴向与第一调节齿轮箱或第二调节齿轮箱的运动方向平行，丝杠远离固定齿轮箱的一端连接于驱动装置。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，驱动装置为转动手轮或减速机。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，第一驱动机构和第二驱动机构均为液压千斤顶，两个液压千斤顶的液压杆的驱动端分别固定连接第一调节齿轮箱以及第二调节齿轮箱。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，固定齿轮箱、第一调节齿轮箱以及第二调节齿轮箱均包括齿轮箱体、行星减速机以及液压马达，液压马达连接于行星减速机，行星减速机连接于输出法兰。

一种钻机，包括上述的钻机用多轴动力头。

上述方案的有益效果：

本发明提供了一种钻机用多轴动力头及钻机。提供的钻机用多轴动力头包括固定齿轮箱、设置在固定齿轮箱的相对两侧的第一调节齿轮箱和第二调节齿轮箱以及用于连接固定齿轮箱、第一调节齿轮箱和第二调节齿轮箱的连接组件。第一调节齿轮箱和第二调节齿轮箱与连接组件滑动配合且可选择性相对远离或靠近固定齿轮箱。固定齿轮箱、第一调节齿轮箱以及第二调节齿轮箱均具有用于连接钻杆的输出法兰。这样设计使得第一调节齿轮箱与固定齿轮箱之间的距离以及第二调节齿轮箱与固定齿轮箱之间的距离可根据不同的桩径以及桩距的工程需要进行相应地调整，无需再购买新的动力头，减小了施工过程中的经济负担。同时，由于不需要更换新的动力头，因此不存在动力头的拆卸等问题，从而有效地避免了施工过程中由于动力头拆卸所带来的安全事故的发生，提高了整个设备的灵活性。一种钻机，包括此钻机用多轴动力头。此钻机的实用性与安全性高，灵活性强，施工过程的经济负担小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的钻机用多轴动力头的第一视角的第一种结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的钻机用多轴动力头的第二视角的第一种结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的钻机用多轴动力头的第三视角的第一种结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的钻机用多轴动力头的第一视角的第二种结构示意图；

图5为本发明的实施例提供的钻机用多轴动力头的第一视角的第三种结构示意图；

图6为本发明的实施例提供的钻机用多轴动力头的第二视角的第二种结构示意图；

图7为本发明的实施例提供的钻机用多轴动力头的第二视角的第三种结构示意图。

图标：100-钻机用多轴动力头；101-固定齿轮箱；103-第一调节齿轮箱；105-第二调节齿轮箱；107-连接组件；109-输出法兰；111-滑道板；112-导向滑槽；113-导向块；115-锁紧螺栓；117-第一驱动机构；119-第二驱动机构；121-丝杠；125-驱动装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1至图7，本实施例提供了一种钻机用多轴动力头100，包括：固定齿轮箱101、第一调节齿轮箱103、第二调节齿轮箱105、连接组件107。第一调节齿轮箱103和第二调节齿轮箱105设置在固定齿轮箱101的相对两侧，连接组件107用于连接固定齿轮箱101、第一调节齿轮箱103和第二调节齿轮箱105。

在本实施例中，参阅图1至图3，连接组件107包括两个滑道板111，固定齿轮箱101、第一调节齿轮箱103以及第二调节齿轮箱105均设置于两个滑道板111之间，固定齿轮箱101的两侧分别固定连接于两个滑道板111，第一调节齿轮箱103与第二调节齿轮箱105均与两个滑道板111滑动连接。由于固定齿轮箱101固定连接于两个滑道板111，且第一调节齿轮箱103与第二调节齿轮箱105均与两个滑道板111滑动连接，这意味着，固定齿轮箱101的位置与滑道板111的位置是相对固定的，而第一调节齿轮箱103与第二调节齿轮箱105与滑道板111的位置是相对变动的，因此，当施工过程中需要根据不同的桩径以及桩距对动力头的位置进行相应地调整时，通过控制第一调节齿轮箱103与固定齿轮箱101之间的距离以及第二调节齿轮箱105与固定齿轮箱101之间的距离即可，无需更换与拆卸动力头，更无需购买新的适用的动力头，减小了施工过程中的经济负担，有效地避免了施工过程中由于动力头拆卸所带来的安全事故的发生，提高了整个设备的灵活性。

详细地，每个滑道板111的内壁均设置有导向滑槽112，第一调节齿轮箱103以及第二调节齿轮箱105的两侧均固定连接有与导向滑槽112滑动配合的导向块113。并且，每个滑道板111上均设置有多个用于选择性固定锁紧第一调节齿轮箱103和第二调节齿轮箱105的锁紧螺栓115。这样设计，利用导向块113把第一调节齿轮箱103以及第二调节齿轮箱105与滑道板111联结，并利用锁紧螺栓115锁紧，可实现多个齿轮箱组合在一起，并利用吊架组装后就成为一台三轴动力头。同时，固定齿轮箱101、第一调节齿轮箱103以及第二调节齿轮箱105均具有用于连接钻杆的输出法兰109。输出法兰109连接各自对应位置的钻杆后，即可进行施工作业。当然，在本发明的其他实施例中，第一调节齿轮箱103、固定齿轮箱101以及第二调节齿轮箱105的个数可以为多个，具体的可以根据需求进行调整，例如，当总的齿轮箱个数为4个、5个、6个或者7个时，利用吊架组装后就成为一台四轴、五轴、六轴或者七轴动力头，本发明不做限定。

在本实施例中，参阅图1至图3，钻机用多轴动力头100还可以根据需求设置用于驱动第一调节齿轮箱103靠近或远离固定齿轮箱101的第一驱动机构117以及用于驱动第二调节齿轮箱105靠近或远离固定齿轮箱101的第二驱动机构119。第一驱动机构117连接于连接组件107对应第一调节齿轮箱103的一端，第二驱动机构119连接于连接组件107对应第二调节齿轮箱105的一端。利用第一驱动机构117以及第二驱动机构119对第一调节齿轮箱103到固定齿轮箱101之间的距离以及第二调节齿轮箱105到固定齿轮箱101之间的距离进行调节更方便操作与控制。如图1至图3所示，齿轮箱初步设计时就按照最小外形设计，确保组装后三台齿轮箱输出轴的中心距符合目前通用的最小桩距450mm。当需要根据不同的桩径以及桩距的工程需要进行相应地调整时，可以按照如图4至图7所示，将第一调节齿轮箱103向左驱动，将第二调节齿轮箱105向右驱动，使得工程需要桩径加大或桩距加大到600mm、750mm。当然，在本发明的其他实施例中，桩距以及桩径均可以根据需求进行选择与调整，本发明不做限定。

详细地，驱动装置125可以为转动手轮或减速机。当然，在本发明的其他实施例中，驱动装置125并不仅限于转动手轮或减速机，还可以根据需求进行选择。当然，在本发明的其他实施例中，第一驱动机构117和第二驱动机构119还可以均为液压千斤顶，两个液压千斤顶的液压杆的驱动端分别固定连接第一调节齿轮箱103以及第二调节齿轮箱105。

作为优选的方案，固定齿轮箱101、第一调节齿轮箱103以及第二调节齿轮箱105均包括齿轮箱体、行星减速机以及液压马达，液压马达连接于行星减速机，行星减速机连接于输出法兰109。使用液压马达驱动与电机驱动相比具有以下几点优势：

1、钻机负载自适应性能好。液压系统调速极为方便，在浅土层和疏松土层重起所需转矩较小，此时可以实现高转速小转矩钻进，进入深土层或坚硬土层而需要较大转矩时可以低转速大转矩钻进，进而提高了施工效率和对地层的适应性。

2、液压系统的启动转矩大。在施工中经常会因为某些原因在深土层中停钻或卡钻，重新启动时需要的转矩较大。降压启动的电机驱动动力头启动转矩最高仅为额定转矩的60％左右，而液压驱动动力头的启动转矩可以达到额定转矩的80％～90％，停钻或卡钻后更容易重新启动。

3、液压驱动对电网冲击小。电机驱动动力头交流电机必须同时启动，而液压驱动系统的电机可以分别启动，启动时对电网冲击相对较小。

4、液压动力头质量轻，体积小，向大功率发展更方便，可以自由的组合成更多种桩距而几乎不受限制。

本实施例还提供了一种钻机(图未示)，包括钻机用多轴动力头100。

本发明的实施例提供的钻机用多轴动力头100以及钻机的工作原理及有益效果为：

提供的钻机用多轴动力头100包括固定齿轮箱101、设置在固定齿轮箱101的相对两侧的第一调节齿轮箱103和第二调节齿轮箱105以及用于连接固定齿轮箱101、第一调节齿轮箱103和第二调节齿轮箱105的连接组件107。第一调节齿轮箱103和第二调节齿轮箱105与连接组件107滑动配合且可选择性相对远离或靠近固定齿轮箱101。固定齿轮箱101、第一调节齿轮箱103以及第二调节齿轮箱105均具有用于连接钻杆的输出法兰109。这样设计使得第一调节齿轮箱103与固定齿轮箱101之间的距离以及第二调节齿轮箱105与固定齿轮箱101之间的距离可根据不同的桩径以及桩距的工程需要进行相应地调整，无需再购买新的动力头，减小了施工过程中的经济负担。同时，由于不需要更换新的动力头，因此不存在动力头的拆卸等问题，从而有效地避免了施工过程中由于动力头拆卸所带来的安全事故的发生，提高了整个设备的灵活性。一种钻机，包括此钻机用多轴动力头100。此钻机的实用性与安全性高，灵活性强，施工过程的经济负担小。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。