一种新型海上风电嵌岩桩施工掘进机驱动系统的制作方法

本发明涉及嵌岩桩施工领域，特别涉及一种新型海上风电嵌岩桩施工掘进机驱动系统。

背景技术：

海上风电基础大直径嵌岩桩在施工过程中会遇到一些及其复杂的地质条件，特别是在个别特硬基岩桩位的施工，岩石单轴抗压强度超过100mpa的情况下，这种嵌岩桩的施工只能通过钻孔法成孔。目前，国际上尚没有加压钻进的大扭矩垂直掘进机，掘进机的驱动系统是掘进机的关键核心部件。

嵌岩桩施工掘进机驱动系统在工作时，承担着来自刀盘的反扭矩，同时也承担着其下悬挂钻具的所有重力，还要承受加压钻进时产生的轴向力；除此之外，驱动部还是压缩空气的下输通道和钻屑泥浆的上返通道。在掘进不同地层时，岩石的软硬程度不一，因此驱动部在掘进时所承受的载荷是变化的，又由于钻杆与驱动部是纯刚性连接，中间没有柔性接头，工作时要承受强冲击载荷。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够满足加压钻进的新型海上风电嵌岩桩施工掘进机驱动系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种新型海上风电嵌岩桩施工掘进机驱动系统，其创新点在于：包括六台驱动行星齿轮马达和主轴承箱，所述驱动行星齿轮马达包括变频电机和行星齿轮箱，所述主轴承箱包括六个小齿轮、大齿轮、推力球面滚子轴承、满装圆柱滚子轴承、主轴、箱体、推力球面滚子。

进一步的，所述驱动行星齿轮马达的输出端有内花键，所述小齿轮轴上有与内花键相啮合的外花键，所述六台驱动行星齿轮马达周边驱动六个小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合。

进一步的，所述输出轴上布置4个轴承，2个承受径向力的满装圆柱滚子轴承，上、下分别布置一个推力球面滚子轴承，所述2个推力球面滚子轴承的外圈与箱体孔之间有一定间隙，轴承外圈浮动。

进一步的，所述动力传动的方式是六台变频电机驱动六个行星齿轮箱形成六个电机齿轮驱动单元，六个驱动单元分别通过花键与六个小齿轮联结，六个小齿轮周边驱动大齿轮，大齿轮与输出轴通过螺栓与销子将动力输出到钻杆和刀盘。

进一步的，驱动部与短钻杆之间采用高强度螺栓和圆柱销组合的联接的方式，销轴的材料选用17crnimo6渗碳淬火，硬度55~60hrc,精加工采用豪克能加工。

进一步的，压缩空气下输通道密封上采用dr115与dr105两种密封圈组合形式，每组含2个dr115的旋转密封圈，1个dr105的压缩空气密封圈，在压缩空气腔的两侧，分别设置一组密封。

进一步的，排渣泥浆密封采用6道组合密封，第一道为迷宫密封，工作时从p0口注入ep2油脂，油脂孔迷宫的缝隙溢出阻止泥浆进入，第二、三、四道为三道土砂密封圈组成，在每道密封圈前都设置了油脂腔，工作时分别从p11、p21、p31口注入ep2油脂，用于润滑土砂密封唇口，同时注入的油脂也可以将微量泄漏的泥浆从p12、p22、p32口排出，定期通过排出口排出的油脂中是否含有泥浆，判断密封是否正常，第五、六道密封为dr115密封圈。

本发明的优点在于：

（1）一种新型海上风电嵌岩桩施工掘进机驱动系统，可以满足加压钻进，集齿轮传动、轴承承载和泥浆、空气气通道于一体的新型驱动系统。

（2）所述输出轴上布置4个轴承，2个承受径向力的满装圆柱滚子轴承，上、下分别布置一个推力球面滚子轴承满足依靠钻具自重钻进和加压钻进两种工况。

（3）为了防止轴承的过定位，2个推力球面滚子轴承的外圈与箱体孔之间应有一定间隙，轴承外圈浮动，可以更好的承受破碎岩石时产生的冲击和振动。

（4）驱动部与短钻杆之间采用高强度螺栓和圆柱销组合的联接的方式，螺栓承受轴向力的同时还能传递少部分的扭矩，销轴传递大部分的扭矩。销轴的材料选用17crnimo6渗碳淬火，硬度55~60hrc,最终精加工采用豪克能加工，有效提高销轴疲劳强度。

（5）在压缩空气下输通道密封上采用dr115与dr105两种密封圈组合形式，每组含2个dr115的旋转密封圈，1个dr105的压缩空气密封圈，在压缩空气腔的两侧，分别设置一组密封。密封圈的材料选用自润滑性能好的ptfe材料，降低在使用过程中密封圈的磨损，提高密封件的使用寿命。与密封件配合的轴端，表面镀铬处理，硬度大于800hv，镀铬后超精磨削，这样处理后减轻轴的磨损，提高密封可靠性。

（5）排渣泥浆密封采用6道组合密封，第一道为迷宫密封，工作时从p0口注入ep2油脂，油脂孔迷宫的缝隙溢出阻止泥浆进入，第二、三、四道为三道土砂密封圈组成，在每道密封圈前都设置了油脂腔，工作时分别从p11、p21、p31口注入ep2油脂，用于润滑土砂密封唇口，同时注入的油脂也可以将微量泄漏的泥浆从p12、p22、p32口排出，定期通过排出口排出的油脂中是否含有泥浆，判断密封是否正常。第五、六道密封为dr115密封圈，增强密封可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的轴承安装示意图。

图3为本发明的密封圈安装示意图。

图4为本发明的排渣泥浆密封安装示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，一种新型海上风电嵌岩桩施工掘进机驱动系统，包括六台驱动行星齿轮马达和主轴承箱，驱动行星齿轮马达包括变频电机1和行星齿轮箱2，主轴承箱包括六个小齿轮3、大齿轮4、推力球面滚子轴承5、满装圆柱滚子轴承6、主轴7、箱体8、推力球面滚子9。压缩空气沿着压缩空气下输通道向下输送，然后切削岩石产生的岩石碎屑沿着泥浆上返通道向上输送。

驱动行星齿轮马达的输出端有内花键，小齿轮轴上有与内花键相啮合的外花键，六台驱动行星齿轮马达周边驱动六个小齿轮3，小齿轮3与大齿轮4啮合。

如图2所示，输出轴上布置4个轴承，2个承受径向力的满装圆柱滚子轴承6，上、下分别布置一个推力球面滚子轴承5，2个推力球面滚子轴承5的外圈与箱体孔之间有一定间隙，轴承外圈浮动。

动力传动的方式是六台变频电机1驱动六个行星齿轮箱2形成六个电机齿轮驱动单元，六个驱动单元分别通过花键与六个小齿轮3联结，六个小齿轮3周边驱动大齿轮4，大齿轮4与输出轴通过螺栓与销子将动力输出到钻杆和刀盘。

驱动部与短钻杆之间采用高强度螺栓和圆柱销组合的联接的方式，销轴的材料选用17crnimo6渗碳淬火，硬度55~60hrc，精加工采用豪克能加工。

如图3所示，压缩空气下输通道密封上采用dr115与dr105两种密封圈组合形式，每组含2个dr115的旋转密封圈10，1个dr105的压缩空气密封圈11，在压缩空气腔12的两侧，分别设置一组密封。

如图4所示，排渣泥浆密封采用6道组合密封，第一道为迷宫密封13，工作时从p0口注入ep2油脂，油脂孔迷宫的缝隙溢出阻止泥浆进入，第二、三、四道为三道土砂密封圈14组成，在每道密封圈前都设置了油脂腔，工作时分别从p11、p21、p31口注入ep2油脂，用于润滑土砂密封唇口，同时注入的油脂也可以将微量泄漏的泥浆从p12、p22、p32口排出，定期通过排出口排出的油脂中是否含有泥浆，判断密封是否正常，第五、六道密封为dr115密封圈15。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。