专利名称：旋挖钻机及其动力头传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋挖钻机技术领域，特别涉及一种动力头传动装置。此外，本发明还涉 及一种包括该动力头传动装置的旋挖钻机。
背景技术：
随着我国建筑业的快速发展，对于桩工机械，尤其是旋挖钻机的需求也越来越大。请参考图1和图2，图1为现有技术中动力头传动装置的结构示意图；图2为图1 中动力头传动装置的俯视图。如图1所示，动力头传动装置包括键套体Γ，该键套体Γ的内壁上开设有多个 键槽，键槽内配合有传扭键2'，键套体1'的上端面连接有顶部法兰3'，下端连接有底部 法兰4'。如图1和图2所示，传扭键2'和键套体1'内壁设开设有螺纹通孔，因而传扭键 2'与键套体1'通过螺栓5'固定连接。所述动力头传动装置的基本工作过程为图1和图2所示的动力传动装置套装于 钻杆的外部，依靠传扭键2'的两侧面与钻杆外键的配合接触从而传递旋转动力，依靠传扭 键2'的下端面压住钻杆加压台传递垂直向下的压力给钻杆，依靠各个传扭键2'构成的 内圆柱面来限制钻杆径向自由度从而保持钻杆垂直工作面以达到压杆稳定性，进而实现施 工目的。当动力头传递扭矩时，传扭键2'与钻杆外键接触并承受反作用力，当动力头给钻 杆加压时，传扭键2'的下端面承受从下往上的反作用力。上述现有技术中的动力头传动装置存在以下缺点第一，键套体1'需要与离合器壳体通过螺栓连接，因此离合器内花键轴的润滑油 会通过螺纹通孔渗出进入键套体1'内圆周面，从而造成严重的环境污染和资源浪费。第二，在施工过程中，键套体1'与传扭键2'之间的连接螺栓5'在长期振动下 会发生松动、脱落和疲劳断裂等现象，需要停工反修，因而工作可靠性不高，并降低了工作 效率。第三，键套体1'与各个传扭键2'通过多排螺栓5'固定连接，因而螺纹孔的开 设及螺栓5'的拧紧会造成工时的浪费；同时键套体Γ的内部空间有限，也不便于螺栓 5'的拧紧。第四，钻杆的制造过程中，因难以保证钻杆的直线度和钻杆外键分布的均勻度，因 而会造成传扭键2'与钻杆外键单键接触传扭或加压，使钻杆单键受力造成提前损坏；并 且还难以控制钻杆径向自由度，造成压杆失稳，使钻杆钢管底部提前受力损坏。第五，在传扭键2'和键套体Γ上分别加工出多排紧凑的螺栓通孔，极大降低了 传扭键2'和键套体1'的疲劳强度，施工过程中会由此产生微观裂纹，从而造成严重的安 ^^^ 急 ^^ ο第六，键套体1'内圆周面的螺纹通孔的开设难以实现工艺和精确度要求，比如孔 中心距的控制等，从而给加工带来很大麻烦。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种动力头传动装置，该装置一方面能够显著提 高工作的安全可靠性，另一方面加工制造方便，能够有效降低制造成本；此外，该装置还能 避免环境污染和资源浪费。本发明另一个要解决的技术问题为提供一种包括该动力头传动 装置的旋挖钻机。为解决上述技术问题，本发明提供一种动力头传动装置，包括键套体，所述键套体 的内壁开设有多个键槽，各所述键槽内配合有传扭键；所述传扭键的上端设有第一连接部， 其下端设有第二连接部；所述键套体上端的内壁中设有支撑套，所述键套体下端的内壁设 有支撑环；所述支撑套与所述第一连接部连接，所述支撑环与所述第二连接部连接。优选地，所述传扭键包括键台，所述第一连接部为凸出于所述键台上端面的第一 键柄；所述支撑套的下端面设有第一凸台，所述第一凸台与所述键套体内壁之间的间隙形 成第一环形槽，所述第一键柄装配于所述第一环形槽中。优选地，所述键套体下端部的内壁沿周向开设有安装槽，所述支撑环设于所述安 装槽中，所述安装槽的底部侧壁支撑所述支撑环。优选地，所述传扭键包括键台，所述第二连接部为凸出于所述键台下端面的第二 键柄；所述支撑环的上端面设有第二凸台，所述第二凸台与所述安装槽的底壁之间的间隙 形成第二环形槽，所述第二键柄装配于所述第二环形槽中。优选地，所述支撑环划分为至少三个端面依次贴合的弧段，各所述弧段依次装配 入所述安装槽中。优选地，各所述弧段中，弧度最小的弧段的两个端面相互平行，且该弧段与所述安 装槽的底部侧壁固定连接。优选地，所述传扭键的两个侧面为斜面，所述键槽的两个侧壁为与相对应的所述 斜面配合的斜壁。优选地，所述斜壁与相对应的所述斜面之间具有间隙。优选地，所述支撑套外壁的上端部设有倾斜面，所述倾斜面与所述键套体的内壁 之间的间隙填充有焊料。此外，为解决上述技术问题，本发明还提供一种旋挖钻机，该旋挖钻机包括上述任 一项所述的动力头传动装置。在现有技术的基础上，本发明所提供的动力头传动装置的传扭键的上端设有第一 连接部，其下端设有第二连接部；所述键套体上端的内壁中设有支撑套，所述键套体下端的 内壁设有支撑环；所述支撑套与所述第一连接部连接，所述支撑环与所述第二连接部连接， 从而通过支撑套与第一连接部的配合及支撑环与第二连接部的配合，将传扭键设于键套体 中。由上可知，其一，传扭键与键套体之间并没有通过螺栓连接，因而离合器花键轴的 润滑油不会通过螺纹通孔进入键套体内圆周面，从而避免了污染环境和资源浪费。其二，传 扭键通过支撑套和支撑环设于键套体内，改变了螺栓连接所带来的松动、脱落和疲劳断裂 等问题，不再需要经常停工返修，工作可靠性得到了显著提高，并且工作效率也得以提高。 其三，传扭键通过支撑套和支撑环设于键套体内，改变了螺栓连接所带来的工时的浪费和 装配空间的不足，从而使得加工、制造及装配变得方便，显著降低了成本。其四，传扭键通过支撑套和支撑环设于键套体内，因而不必在传扭键和键套体上开设多个螺纹通孔，进而避 免对传扭键和键套体的疲劳强度造成影响，从而保证传扭键和键套体具有足够的结构强度 和力学性能。综上所述，本发明所提供的动力头传动装置一方面能够显著提高工作的安全可靠 性，另一方面加工制造方便，能够有效降低制造成本；此外，该装置还能避免环境污染和资 源浪费。本发明所提供的旋挖钻机的技术效果与上述动力头传动装置的技术效果基本相 同，在此不再赘述。
图1为现有技术中动力头传动装置的结构示意图；图2为图1中动力头传动装置的俯视图；图3为本发明一种实施例中动力头传动装置的结构示意图；图4为图3中A-A向剖视图；图5为图3中动力头传动装置的键套体的结构示意图；图6为图5中键套体的主视剖面图；图7为图3中动力头传动装置的传扭键的结构示意图；图8为图7中传扭键的主视图；图9为图3中动力头传动装置的支撑套的结构示意图；图10为图9中支撑套的主视剖面图；图11为图3中动力头传动装置的支撑环的结构示意图；图12为图11中支撑环的主视剖面图；图13为图11中支撑环的仰视图。其中，图1和图2中部件名称为附图标记之间的对应关系为键套体1'；键槽1' 1;传扭键2'；顶部法兰3'；底部法兰4'；螺栓5'；图3至图13中部件名称与附图标记之间的对应关系为键套体1 ；键槽11 ；斜壁111 ；安装槽12 ；工艺凸台13 ；传扭键2 ；键台21 ；第一键柄22 ；第二键柄23 ；斜面24 ；支撑套3 ；第一凸台31 ；倾斜面32 ；支撑环4 ；第二凸台41 ；弧度最小的弧段42。
具体实施例方式本发明的核心为提供一种动力头传动装置，该装置一方面能够显著提高工作的安 全可靠性，另一方面加工制造方便，能够有效降低制造成本；此外，该装置还能避免环境污 染和资源浪费。本发明另一个核心为提供一种包括该动力头传动装置的旋挖钻机。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实 施例对本发明作进一步的详细说明。请参考图3、图4、图5和图6，图3为本发明一种实施例中动力头传动装置的结构 示意图；图4为图3中A-A向剖视图；图5为图3中动力头传动装置的键套体的结构示意图；图6为图5中键套体的主视剖面图。在一种实施例中，本发明所提供的动力头传动装置包括键套体1，如图5所述，键 套体1的内壁开设有多个工艺凸台13，相邻两个工艺凸台之间形成键槽11，各键槽11内配 合有传扭键2 ；在此现有技术的基础上，如图3所示，键套体1上端的内壁中设有支撑套3， 键套体1下端的内壁设有支撑环4，且传扭键2的上端设有第一连接部，其下端设有第二连 接部，支撑套3与所述第一连接部连接，支撑环4与所述第二连接部连接。通过支撑套3与 第一连接部的配合及支撑环4与第二连接部的配合，从而将传扭键2设于键套体1中。由上可知，其一，传扭键2与键套体1之间并没有通过螺栓连接，因而离合器花键 轴的润滑油不会通过螺纹通孔进入键套体1的内圆周面，从而避免了污染环境和资源浪 费。其二，传扭键2通过支撑套3和支撑环4设于键套体1内，改变了螺栓连接所带来的松 动、脱落和疲劳断裂等问题，不再需要经常停工返修，工作可靠性得到了显著提高，并且工 作效率也得以提高。其三，传扭键2通过支撑套3和支撑环4设于键套体1内，改变了螺栓 连接所带来的工时的浪费和装配空间的不足，从而使得加工、制造及装配变得方便，显著降 低了成本。其四，传扭键2通过支撑套3和支撑环4设于键套体1内，因而不必在传扭键2 和键套体1上开设多个螺纹通孔，进而避免对传扭键2和键套体1的疲劳强度造成影响，从 而保证传扭键2和键套体1具有足够的结构强度和力学性能。需要说明的是，上述实施例对于支撑套3与所述第一连接部的连接结构，及支撑 环4与所述第二连接部的连接结构均不作限制，因而任意一种连接结构，只要能够使得传 扭键2设于键套体1内的键槽11内，就均应该在本发明的保护范围之内。当然，可以设计一种具体的连接结构；请参考图7、图8、图9和图10，图7为图3中 动力头传动装置的传扭键的结构示意图；图8为图7中传扭键的主视图；图9为图3中动力 头传动装置的支撑套的结构示意图；图10为图9中支撑套的主视剖面图。如图7和图8所示，传扭键2包括键台21，所述第一连接部为凸出于键台21上端 面的第一键柄22 ；如图9和图10所示，支撑套3的下端面设有第一凸台31 ；如图3所示， 第一凸台31与键套体1内壁之间的间隙形成第一环形槽，第一键柄22装配于所述第一环 形槽中。具体地，如图3所示，第一键柄22与第一凸台31贴合，第一键柄22的上端面抵接 支撑套3的下端面，键台21的上端面抵接第一凸台31的下端面。该支撑套3不仅为传扭 键2形成第一环形槽，且与键套体1之间的装配结构具有合理的力学性能从而实现承受钻 杆对动力头的所有反加压力。进一步地，请参考图3和图6，键套体1下端部的内壁沿周向开设有安装槽12，支 撑环4设于安装槽12中，安装槽12的底部侧壁支撑支撑环4。需要说明的是，该安装槽12 可以由退刀槽形成，退刀槽的结构设计不仅为加工键槽11提供合理的工艺，并同时为支撑 环4提供安装位置。在此基础上，可以对支撑环4与传扭键2之间的连接结构作出具体设 计。请参考图11、图12和图13，图11为图3中动力头传动装置的支撑环的结构示意 图；图12为图11中支撑环的主视剖面图；图13为图11中支撑环的仰视图。如图7和图8所示，所述第二连接部为凸出于键台21下端面的第二键柄23 ；如图 11和图12所示，支撑环4的上端面设有第二凸台41 ；如图3所示，第二凸台41与安装槽12 的底壁之间的间隙形成第二环形槽，第二键柄23装配于所述第二环形槽中。具体地，如图
63所示，键台21的下端面压紧第二凸台41的上端面，且第二键柄23的下端面压紧支撑环4 的上端面，第二凸台41与第二键柄23贴合。该种连接结构非常方便地实现了支撑环4与 传扭键2之间的连接，且结构较为简单，连接可靠性高。请参考图11、图12和图13，在上述任一种实施例的基础上，可以对支撑环4的结 构作出具体设计。具体地，支撑环4划分为至少三个端面依次贴合的弧段，各所述弧段依次 装配入安装槽12中。进一步地，如图11所示，各所述弧段中，弧度最小的弧段42的两个端面相互平行， 其他较大的弧段中，两个端面之间具有一定的夹角；安装时，先安装弧度较大的弧段，最后 安装弧度最小的弧段42，并且将弧度最小的弧段42与安装槽12的底部侧壁通过螺栓固定。 在该结构中，如图13所示，弧度最小的弧段42由于通过螺栓固定，因而不会发生脱落，同时 由于其他弧度较大的由于其两个端面之间成一定夹角，从而使得相邻的弧段之间形成自锁 结构，因而也不会发生脱落。拆卸时，顺序相同，先拆卸弧度最小的弧段42，再拆卸其他弧 段。请参考图9和图10，为便于支撑套3与键套体1之间的焊接，支撑套3外壁的上 端部设有倾斜面32，倾斜面32与键套体1的内壁之间形成较大间隙，该间隙可用于填充焊 料，从而将支撑套3与键套体1稳固地焊接在一起。进一步地，在上述任一种实施例的基础上，还可以对传扭键2与键套体1的键槽11 之间的装配结构作出进一步改进。具体地，如图4所示，传扭键2的两个侧面可以为斜面24，键槽11的两个侧壁可以 为与相对应的斜面24配合的斜壁111，亦即键槽11为一种燕尾槽结构。当传扭键2与键槽 11冲击接触时，该种结构设计可以增大接触面积，减少冲击应力，从而减少对传扭键2和键 槽11造成的损坏。进一步地，如图4所示，键槽11的宽度增加，从而使得键槽11的斜壁111与传扭 键2相对应的斜面24之间具有间隙，因而传扭键2可以沿周向发生滑动，以使得传扭键2 与钻杆外键之间达到最佳的配合状态，避免钻杆单键受力而提前损坏。此外，传扭键2沿周 向发生滑动，还可以控制调节钻杆的径向自由度，因而可以改善钻杆由于压杆失稳所导致 的底部钢管提前损坏。上述本发明所提供的动力头传动装置的装配过程为将支撑套3装入键套体1内， 并使得支撑套3的上端面与键套体1上端面平齐并焊接，焊接后支撑套3的第一凸台31与 键套体1的内壁形成第一环形槽；然后，将传扭键2插入键套体1的键槽11中，将传扭键2 上提使得第一键柄22插入所述第一环形槽；接着，将支撑环4每一弧段按照前文所述顺序 装入键套体1的安装槽12中，形成支撑环4，此时支撑环4的第二凸台41与安装槽12的 底壁之间形成第二环形槽，并将传扭键下端的第二键柄23压入该第二环形槽中。动力头传 扭时，传扭键2侧面与键槽1的侧壁接触并传递动力给钻杆；动力头加压时传扭键2的键台 21下端面与钻杆加压台接触，并传递反加压力给支撑套3。此外，本发明还提供一种旋挖钻机，该旋挖钻机包括钻杆，钻杆设有钻杆外键；所 述旋挖钻机还包括上述任一种实施例中动力头传动装置，该动力头传动装置套装于钻杆的 外部，且传扭键2与钻杆外键配合以便传递压力和扭矩。以上对本发明所提供的一种管索冲洗套进 了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方 法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的 前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的 保护范围内。
权利要求
一种动力头传动装置，包括键套体(1)，所述键套体(1)的内壁开设有多个键槽(11)，各所述键槽(11)内配合有传扭键(2)；其特征在于，所述传扭键(2)的上端设有第一连接部，其下端设有第二连接部；所述键套体(1)上端的内壁中设有支撑套(3)，所述键套体(1)下端的内壁设有支撑环(4)；所述支撑套(3)与所述第一连接部连接，所述支撑环(4)与所述第二连接部连接。
2.如权利要求1所述的动力头传动装置，其特征在于，所述传扭键(2)包括键台(21)， 所述第一连接部为凸出于所述键台(21)上端面的第一键柄(22)；所述支撑套(3)的下端 面设有第一凸台(31)，所述第一凸台(31)与所述键套体(1)内壁之间的间隙形成第一环形 槽，所述第一键柄(22)装配于所述第一环形槽中。
3.如权利要求1或2所述的动力头传动装置，其特征在于，所述键套体(1)下端部的 内壁沿周向开设有安装槽(12)，所述支撑环(4)设于所述安装槽(12)中，所述安装槽(12) 的底部侧壁支撑所述支撑环(4)。
4.如权利要求3所述的动力头传动装置，其特征在于，所述传扭键(2)包括键台(21)， 所述第二连接部为凸出于所述键台(21)下端面的第二键柄(23)；所述支撑环(4)的上端 面设有第二凸台(41)，所述第二凸台(41)与所述安装槽(12)的底壁之间的间隙形成第二 环形槽，所述第二键柄(23)装配于所述第二环形槽中。
5.如权利要求3所述的动力头传动装置，其特征在于，所述支撑环(4)划分为至少三个 端面依次贴合的弧段，各所述弧段依次装配入所述安装槽(12)中。
6.如权利要求5所述的动力头传动装置，其特征在于，各所述弧段中，弧度最小的弧段 (42)的两个端面相互平行，且该弧段(42)与所述安装槽(12)的底部侧壁固定连接。
7.如权利要求1或2所述的动力头传动装置，其特征在于，所述传扭键(2)的两个侧面 为斜面(24)，所述键槽(12)的两个侧壁为与相对应的所述斜面(24)配合的斜壁(111)。
8.如权利要求7所述的动力头传动装置，其特征在于，所述斜壁(111)与相对应的所述 斜面(24)之间具有间隙。
9.如权利要求1或2所述的动力头传动装置，其特征在于，所述支撑套(3)外壁的上端 部设有倾斜面(32)，所述倾斜面(32)与所述键套体(1)的内壁之间的间隙填充有焊料。
10.一种旋挖钻机，其特征在于，还包括如权利要求1至9任一项所述的动力头传动装置。
全文摘要
本发明公开了一种动力头传动装置，包括键套体(1)，所述键套体(1)的内壁开设有多个键槽(11)，各所述键槽(11)内配合有传扭键(2)；所述传扭键(2)的上端设有第一连接部，其下端设有第二连接部；所述键套体(1)上端的内壁中设有支撑套(3)，所述键套体(1)下端的内壁设有支撑环(4)；所述支撑套(3)与所述第一连接部连接，所述支撑环(4)与所述第二连接部连接。该装置一方面能够显著提高工作的安全可靠性，另一方面加工制造方便，能够有效降低制造成本；此外，该装置还能避免环境污染和资源浪费。本发明另一个核心为提供一种包括该动力头传动装置的旋挖钻机。
文档编号E21B3/00GK101956524SQ201010273119
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者于卓伟, 吴方晓, 赵锡鹏 申请人:北京市三一重机有限公司