螺桿樁機上用的大扭矩動力頭

摘要：螺桿樁是建筑樁基礎(chǔ)中節(jié)能減排樁型，是壓灌入混凝土擠土樁型。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，多樣性（如硬夾層等），對成樁設(shè)備的動力頭輸出扭矩要求很高。本文主要介紹螺桿樁機上用的大扭矩動力頭結(jié)構(gòu)、特點及實用情況，該動力頭具有機構(gòu)簡單，輸出扭矩大，質(zhì)量輕，調(diào)速范圍大，噪音低，使用壽命長等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：螺桿樁;動力頭;行星減速器;圓弧齒輪減速器

1.背景技術(shù)

在建筑樁基礎(chǔ)領(lǐng)域中，螺桿樁已經(jīng)大面積推廣應(yīng)用。現(xiàn)在的螺桿樁設(shè)備所用的動力頭一是采用一級行星減速與三環(huán)齒減速相結(jié)合，輸出扭矩在250KN·m之內(nèi)，二是采用二級行星減速與斜齒輪減速相結(jié)合，輸出扭矩在350KM·m之內(nèi)，對軟地層小樁徑（如Φ400 – Φ500 ）螺桿樁的施工能基本滿足要求，在較硬及復(fù)雜地層（如硬夾層）的施工及大樁徑（如Φ600 – Φ700）的施工很難完成。三環(huán)齒減速和斜齒輪減速的輸出扭矩如果增大，勢必造成減速器體積的增大，整個動力頭質(zhì)量的增大。由于在樁基礎(chǔ)施工過程中，動力頭是懸掛在樁機主塔上，動力頭質(zhì)量直接影響樁機的行走穩(wěn)定性和安全性。根據(jù)實際需要提供一種質(zhì)量輕，輸出扭矩大，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護方便，噪音低，壽命長的動力頭很有必要。

2.動力頭的結(jié)構(gòu)

如圖1、2、3所示。

動力頭是由調(diào)速電動機（1）、三級硬齒面行星減速器（2）、減速器聯(lián)接架（3）、圓弧齒輪減速器（4）和混凝土注入器（5）等組成。圓弧齒輪減速器（4）的兩件漸開線花鍵輸入軸齒輪（6）對稱設(shè)置;三級硬齒面行星減速器（2）的輸出端內(nèi)漸開線花鍵套通過減速器聯(lián)接架（3）與圓弧齒輪減速器（4）的漸開線花鍵輸出軸（6）相配合;混凝土注入器（5）位于圓弧齒輪減速器（4）中心主軸（23）的上方，其內(nèi)套（33）與主軸（23）相聯(lián)接;支架（29）與主軸上蓋（8）相聯(lián)接;調(diào)速電動機（1）與三級硬齒面行星減速器（2）相聯(lián)。

2.1圓弧齒輪減速器的結(jié)構(gòu)

此減速器為一雙輸入單輸出結(jié)構(gòu)減速器。兩個輸入端對稱設(shè)置，輸入端聯(lián)接處為漸開線花鍵軸，輸出端為一法蘭盤。它是由輸入軸齒輪（6）、透蓋（7）、主軸上蓋（8）、密封圈（9）、主軸套（10）、O型圈（11）、推力調(diào)心滾子軸承（12）、中心圓弧齒輪（13）、圓錐滾子軸承（14）、密封圈（15）、箱蓋（16）、箱體（17）、悶蓋（18）、推力球軸承（19）、平墊（20）、鎖緊螺母（21）、鍵（22）、主軸（23）、輸出法蘭（24）、套（25）、主軸下蓋（26）、鍵（27）、調(diào)整墊（28）、O型圈（34）和推力調(diào)心滾子軸承（35）等組成。箱蓋（16）與箱體（17）通過螺栓等緊固件聯(lián)接成為一剛性箱組件。主軸（23）通過鍵（27）與中心圓弧齒輪（13）相聯(lián)接，通過主軸上蓋（8）、推力調(diào)心滾子軸承（12）、調(diào)整墊（28）、推力球軸承（19）、推力調(diào)心滾子軸承（35）、主軸下蓋（26）等件將主軸定位在剛性箱組件上;通過密封圈（9）、套（10）、O型圈（11）、O型圈（34）、套（25）實現(xiàn)箱內(nèi)密封;通過鍵（22）、平墊（20）、鎖緊螺母（21）將法蘭（24）固定在主軸輸出端。輸入軸齒輪通過兩組圓錐滾子軸承（14）及透蓋（7）、悶蓋（18）固定在剛性箱組件上，兩組齒輪傳動為圓弧齒輪嚙合。

2.2混凝土注入器的結(jié)構(gòu)

它是由支架（29）、密封套（30）、聯(lián)接管（31）、密封圈組（32）、內(nèi)套（33）等組成。支架（29）固定在主軸上蓋（8）上，內(nèi)套（33）與主軸（23）相聯(lián)接，并隨主軸轉(zhuǎn)動，密封套（30）與內(nèi)套（33）通過密封圈組（32）實現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動并密封。

3.動力頭的結(jié)構(gòu)特點

如圖1、2、3所示。

3.1圓弧齒輪減速器采用圓弧齒輪嚙合傳動，沒有根切現(xiàn)象，輸入軸齒輪的齒數(shù)可取到6-8齒，與斜齒輪減速器相同速比的情況下，圓弧齒輪減速器的體積小得多;圓弧齒輪傳動嚙合齒輪的綜合曲率半徑較大，齒輪具有較高的接觸強度，齒輪的承載力至少為漸開線斜齒輪傳動的1.75-2倍;圓弧齒輪傳動具有良好的磨合性能，嚙合齒面積大，且嚙合過程中主要是滾動摩擦，嚙合齒面間的油膜較厚，嚙合摩擦損失大為減小（約為漸開線齒輪傳動的一半），傳動效率高，可達0.99左右，噪聲低。體積小，質(zhì)量輕，傳動比大，傳動載荷大，傳動效率高，噪聲低是圓弧齒輪減速器的特點。

3.2三級硬齒面減速器與圓弧齒輪減速器采用漸開線花鍵聯(lián)接，傳動扭矩大，拆裝維修方便。

3.3混凝土注入器各零件安裝都有定位基準，保證了密封圈組的可靠密封作用，杜絕不同軸回轉(zhuǎn)造成的密封圈組磨損過快，導(dǎo)致漏漿。

4.實際應(yīng)用

在ZLG22A型螺桿樁機上采用了這種動力頭裝置，額定輸出扭矩為450KN·m，轉(zhuǎn)速0-10r/min，在實際施工中，對于較硬地層條件，復(fù)雜型（含硬夾層等）地質(zhì)條件施工，大徑（Φ600 – Φ700）螺桿樁質(zhì)量都得到了開發(fā)單位的認可。

參考文獻：

[1]沈保漢.螺桿灌注樁施工技術(shù)[J]建筑技術(shù)，2010.（5）417～419

[2]成大先.機械設(shè)計手冊 （第五版） 第3卷，化學(xué)工業(yè)出版社，2008.1

[3]樁基工程手冊編寫委員會. 樁基工程手冊[ M ].北京： 中國建筑工業(yè)出版社， 1995.

作者簡介：郭海艷（1965-），女，滿族，遼寧錦州人，大學(xué)本科，畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院機械設(shè)計專業(yè)，一直從事工程機械及相關(guān)科研項目研究工作，高級工程師。