专利名称：一种双向水泥土搅拌桩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及土木工程领域用机械设备，具体为一种采用单动力驱动的双 向水泥土混桩钻机。
背景技术：
目前在土木工程领域所用的双向(旋转)水泥土混桩钻机，其双向旋转 机构， 一般采用双电机驱动来实现，也就是说一个电机负责带动内钻杆旋转， 另一个电机负责带动外钻杆旋转。例如，发明名称为"双向水泥土搅拌桩机
(200410065861.4)"的设备就使用了双电机。该桩机使用双电机，体积庞大， 结构复杂，传动路线长，制造精度要求高，不利于安装，且要求用机动润滑， 增加了润滑油泵；特别是双电机动力功率大，能耗高、也增加了制造成本和 运营成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种双向水泥 土搅拌桩机，该桩机仅由一台小功率电机驱动，具有结构简单，节约能源， 降低功耗，降低成本，便于使用和维护等特点。
本发明解决所述技术问题的技术方案是设计一种双向水泥土搅拌桩机， 包括动力源、传动机构、钻头体和机架，其特征在于所述动力源包括依次机 械连接的单电机及减速器、电机法兰、联轴器和注桨接头；单电机及减速器 吊装在机架4上；
所述传动机构包括齿轮箱、竖置安装在齿轮箱内的主轴、套装在主轴下
部的半轴、套装在半轴外部的外套轴和平行于主轴的左介轴及右介轴；所述
主轴的上端面通过电机法兰与注桨接头相连，主轴的上部安装在上轴承盒上，
上轴承盒固定在齿轮箱上，主轴的下部安装在半轴上；半轴通过推力轴承支撑在承重座上，并用锁母稳定固定住；半轴的下端面与外套轴的上端面连接; 在主轴的中部固定有上齿轮；上齿轮下面的主轴上空套有下齿轮；所述左介 轴的上下两端固装在左轴承盒上，右介轴的上下两端固装在右轴承盒上，左 轴承盒和右轴承盒分别固定在齿轮箱上，右介轴上装有与所述上齿轮啮合的 右上齿轮和与左齿轮啮合的右下齿轮；左齿轮安装在左介轴上，并与所述的 下齿轮啮合；下齿轮的下端面与半轴的上端面连接；半轴与外套轴固接在一 起；
所述的钻头体包括内轴、内钻头和外钻头，内轴的上端面与所述主轴的 下端面固定连接，内轴的下端面与内钻头的上端面固定连接；外钻头的上端 面与所述外套轴的下端面连接，外钻头与内钻头之间安装有间隔轴承和密封 装置；所述内钻头和外钻头的径向分别均布焊接有2个或2个以上的刀片。
与现有技术相比，本发明双向水泥土搅拌桩机采用单电机驱动，使用的 电机功率比现有技术使用的双电机的功率(双电机的功率和)小得多，节约 能源，降低功耗，特别是开辟了一种"双向水泥土搅拌桩机"驱动或传动结构 的新形式，且具有结构简单，降低成本，便于使用和维护等特点。
图1为本发明双向水泥土搅拌桩机一种实施例的动力源结构示意图； 图2为本发明双向水泥土搅拌桩机一种实施例的传动机构结构示意图； 图3为本发明双向水泥土搅拌桩机一种实施例的齿轮箱内传动齿轮的啮 合关系示意图4为本发明双向水泥土搅拌桩机一种实施例的十字槽键连接的局部放 大示意图5为本发明双向水泥土搅拌桩机一种实施例的钻头体部分结构示意
图6为本发明双向水泥土搅拌桩机一种实施例的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。实施例仅是对本发明技术 方案的详细描述，不构成对本发明权利要求的限制。
本设计的双向水泥土搅拌桩机(以下简称桩机，参见图l一6)，包括动 力源1、传动机构2、钻头体3和机架4四个部分，本发明桩机的动力源1与 现有技术一样被钢丝绳吊装在机架4上，其特征在于所述的动力源1包括依 次机械连接的单电机及减速器101、电机法兰102、联轴器103和注浆接头 104，单电机及减速器101吊装在机架4上；具体说是注浆接头104的上端面 与联轴器103的下端面相连接，联轴器103的上端面与电机法兰102相连接， 电机法兰102固定在单电机及减速器101的输出轴上，单电机及减速器101 吊装在机架4上。
所述的传动机构2包括齿轮箱217、竖置安装在齿轮箱217内的主轴201 、 套装在主轴201下部的半轴209、套装在半轴209外部的外套轴210和平行 于主轴201的左介轴205及右介轴214;所述主轴201的上端面通过电机法 兰102与注浆接头104相连，主轴201的上部安装在上轴承盒202上，上轴 承盒202固定在齿轮箱217上，主轴201的下部安装在半轴209上；半轴209 通过推力轴承211支撑在承重座212上，并用锁母208稳定固定住，保证所 述主轴201、半轴209能够在外扭矩的作用下独立转动；半轴209的下端面 与外套轴210的上端面连接；在主轴201的中部固定有上齿轮203;上齿轮 203下面的主轴201上空套有下齿轮207;所述左介轴205的上下两端固装在 左轴承盒206上，右介轴214的上下两端固装在右轴承盒213上，左轴承盒 206和右轴承盒213分别固定在齿轮箱217上，右介轴214上装有与所述上 齿轮203啮合的右上齿轮216和与左齿轮204啮合的右下齿轮215;左齿轮 204安装在左介轴205上，并与所述的下齿轮207啮合；下齿轮207的下端 面与半轴209的上端商连接；半轴209与外套轴210固接在一起。
所述的钻头体3包括内轴301、内钻头305和外钻头302，内轴301的上 端面与所述主轴201的下端面固定连接，内轴301的下端面与内钻头305的 上端面固定连接；外钻头302的上端面与所述外套轴210的下端面连接，外 钻头302与内钻头304之间安装有间隔轴承303和密封装置304;间隔轴承303把外钻头302与内钻头305有效隔离开，保证它们之间相对转动自如， 密封装置304可以有效防止水泥土的渗入。所述内钻头305和外钻头302的 径向分别均布焊接有2个或2个以上的刀片。所述刀片的形状结构同于现有 技术。
本发明的进一步特征是所述下齿轮207的下端面与半轴209的上端面的 连接采用十字槽键结构。十字槽键的具体结构是所述下齿轮207的下端面开 有内凹的十字槽，半轴209的上端面开有外凸的十字键，下齿轮207的下端 面与半轴209的上端面通过十字槽键结构的互相咬合连接在一起；或者是所 述下齿轮207的下端面开有外凸的十字键，半轴209的上端面开有内凹的十 字槽，下齿轮207的下端面与半轴209的上端面通过十字槽键结构的互相咬 合连接在一起。实施例采用前者。
本发明所述的上齿轮203、左齿轮204、下齿轮207、右上齿轮216和右 下齿轮215为直齿、斜齿、螺旋齿或其它齿廓形式(或齿面)的齿轮。实施 例采用的是斜齿齿面的齿轮。
本发明桩机的工作原理和过程如下动力源1的单电机及减速器101将 动力依次通过电机法兰102、联轴器103和注浆接头104传送到主轴201上， 使主轴201转动。 一方面，因主轴201与内轴301、内钻头305固定相连为 一体，主轴201转动将会把动力直接传递给内钻头305，使其旋转运动，完 成一向旋转工作；另一方面，主轴201转动将会通过其上安装的上齿轮202、 与上齿轮202啮合的右上齿轮216把动力传递到右介轴214上，右介轴214 的旋转运动会使其上的右下齿轮215转动，右下齿轮215的转动又将动力传 给与之啮合的左齿轮204 (参见图3)，左齿轮204再将动力传给空套在主轴 201上的下齿轮207;由于下齿轮207的下端面与半轴209上端面为所述的十 字槽键结构咬合连接为一体(参见图4)，因此动力被传到半轴209上，半轴 209与外套轴210相连，外套轴210与外钻头302相连，因此外钻头302便 被驱动做旋转运动，完成了另一向的旋转工作。同时，由于这后一路的动力 传递经过了两根介轴(左介轴205和右介轴214)使得外套轴210的旋转方 向与主轴201的旋转方向相反，从而实现了双向旋转水泥土搅拌的功能。本发明未述及之处的结构适用于现有技术。
本发明桩机设备的整机设计特征是整机仅采用一个电机，即采用单电机 驱动，但巧妙地运用了齿轮传动的结构特点和运动学原理，实现传动速度、 路线的分流与合并及转动方向的改变，实现了双向旋转水泥土搅拌功能，因 此本发明可以称为单电机驱动双向水泥土搅拌桩机或者单动力驱动双向水泥 土搅拌桩机。本发明桩机传动机构巧妙设计的嵌套结构与介轮相结合的方式 实现了单驱动、双旋转的工作要求，构成了本发明的主要核心结构。
本发明技术方案与现有技术的区别主要有两点 一是现有技术是双动力 驱动，双向旋转是靠两个电机分别直接驱动的，而本发明是单动力驱动，仅 使用一个电机直接驱动主轴201，主轴201经过两个介轴分流传动再回归主 轴空套齿轮207的方式，解决了现有技术双动力才能实现的功能，因此电机 功率比双电机驱动的功率(双电机的功率和)小得多，大幅减少了能耗，降 低了生产和运行成本；二是现有技术的钻头与钻杆是一体结构，内、外钻杆 之间没有密封，工作时泥浆杂物易进入，而本发明钻头体采用独立结构或分 离结构，钻头与钻杆可以任意拆卸，钻头体3安装在内轴301和外套轴210 的下端面；内轴301和外套轴210的上端分别与齿轮箱217和动力源1相连 接；且内外旋转体之间可方便加入间隔轴承303和密封装置304，减少了内 外钻头之间的摩擦力，提高了工作效率，因而可进一步减少能耗，降低成本。 另外，本发明结构简单，不需要使用现有技术的润滑油泵来进行机动润滑， 因而也进一步降低了桩机的制造成本和使用维护费用。
权利要求
1、一种双向水泥土搅拌桩机，包括动力源、传动机构、钻头体和机架，其特征在于所述动力源包括依次机械连接的单电机及减速器、电机法兰、联轴器和注浆接头；单电机及减速器吊装在机架4上；所述传动机构包括齿轮箱、竖置安装在齿轮箱内的主轴、套装在主轴下部的半轴、套装在半轴外部的外套轴和平行于主轴的左介轴及右介轴；所述主轴的上端面通过电机法兰与注浆接头相连，主轴的上部安装在上轴承盒上，上轴承盒固定在齿轮箱上，主轴的下部安装在半轴上；半轴通过推力轴承支撑在承重座上，并用锁母稳定固定住；半轴的下端面与外套轴的上端面连接；在主轴的中部固定有上齿轮；上齿轮下面的主轴上空套有下齿轮；所述左介轴的上下两端固装在左轴承盒上，右介轴的上下两端固装在右轴承盒上，左轴承盒和右轴承盒分别固定在齿轮箱上，右介轴上装有与所述上齿轮啮合的右上齿轮和与左齿轮啮合的右下齿轮；左齿轮安装在左介轴上，并与所述的下齿轮啮合；下齿轮的下端面与半轴的上端面连接；半轴与外套轴固接在一起；所述的钻头体包括内轴、内钻头和外钻头，内轴的上端面与所述主轴的下端面固定连接，内轴的下端面与内钻头的上端面固定连接；外钻头的上端面与所述外套轴的下端面连接，外钻头与内钻头之间安装有间隔轴承和密封装置；所述内钻头和外钻头的径向分别均布焊接有2个或2个以上的刀片。
2. 根据权利要求1所述的双向水泥土搅拌桩机，其特征在于所述下齿轮 的下端面与半轴的上端面的连接采用十字槽键结构。
3. 根据权利要求1所述的双向水泥土搅拌桩机，其特征在于所述上齿轮、 左齿轮、下齿轮、右上齿轮和右下齿轮为直齿、斜齿或螺旋齿齿廓形式的齿 轮。
全文摘要
本发明涉及一种双向水泥土搅拌桩机，包括动力源、传动机构、钻头体和机架，其特征在于所述动力源包括依次机械连接的单电机及减速器、电机法兰、联轴器和注浆接头，单电机及减速器吊装在机架上；所述传动机构包括齿轮箱、竖置安装在齿轮箱内的主轴、套装在主轴下部的半轴、套装在半轴外部的外套轴和平行于主轴的左介轴及右介轴；所述的钻头体包括内轴、内钻头和外钻头。本发明桩机仅采用一个电机驱动，运用了齿轮传动的结构特点和运动学原理，实现传动速度、路线的分流与合并及转动方向的改变，实现了双向旋转水泥土搅拌功能。
文档编号E21B10/00GK101591911SQ20091006917
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月8日 优先权日2009年6月8日
发明者关玉明, 庞建勋, 肖艳军 申请人:河北工业大学