專利名稱：一種雙驅(qū)式隧道掘進(jìn)機(jī)減速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道掘進(jìn)機(jī)減速器，特別涉及一種隧道掘進(jìn)機(jī)減速器。
背景技術(shù)：
隧道掘進(jìn)機(jī)是盾構(gòu)施工中的主要施工機(jī)械，由于盾構(gòu)施工具有安全、可靠、環(huán)境影響小、勞動(dòng)強(qiáng)度低、土方量少、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在城市軌道、水利、市政工程、礦山、公路、鐵路隧道等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。由于隧道掘進(jìn)機(jī)經(jīng)常在復(fù)雜、惡劣的工作環(huán)境下施工，所以對隧道掘進(jìn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)要求較高，要求其能夠經(jīng)受住重載荷和大沖擊，并且具備大功率、低速大扭矩輸出等功能；而這些要求對于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的材質(zhì)、制造和加工相應(yīng)的要求也較聞。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為隧道掘進(jìn)機(jī)的重要組成部分，對于盾構(gòu)的性能有重要影響?，F(xiàn)有技術(shù)中，隧道掘進(jìn)機(jī)為了適應(yīng)不同的工作環(huán)境，需要實(shí)現(xiàn)多種輸出狀態(tài)以及具有低速、大扭矩等特點(diǎn)。普遍的方法是，為了應(yīng)對工作過程中刀盤遇到土石阻力矩突然增大甚至塌陷等情況，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正常工作時(shí)只有額定功率的309^40%，脫困情況下驅(qū)動(dòng)功率才達(dá)到額定功率，采用多個(gè)變速系統(tǒng)和多個(gè)動(dòng)力輸入共同驅(qū)動(dòng)刀盤支撐，而為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)大的傳動(dòng)比，常常采用多級行星減速器。如此一來，電機(jī)正常工作時(shí)無法達(dá)到理想工作狀態(tài)，造成功率浪費(fèi)且輸出效率低，整個(gè)變速系統(tǒng)體積大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝和維護(hù)困難，材料成本和加工成本巨大等問題。中國專利文件CN 101413566A提出一種三級行星減速器，該減速器由輸入行星輪齒輪副、中間行星齒輪副和輸出行星齒輪副組成，輸入行星輪齒輪副由太陽輪輸入，行星架輸出，帶動(dòng)中間行星齒輪副的太陽輪，同樣是中間級的行星架輸出帶動(dòng)輸出級的太陽輪，最后由輸出級的行星架輸出動(dòng)力。這種減速器實(shí)際工作時(shí)電機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，行星齒輪副結(jié)構(gòu)復(fù)雜，行星輪受力不均勻，均載性能差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的是針對現(xiàn)有隧道掘進(jìn)機(jī)減速器的不足，采用了雙輸入差動(dòng)結(jié)構(gòu)以及N-W型傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)，輸入動(dòng)力經(jīng)差動(dòng)機(jī)構(gòu)匯流通過連接軸輸出至第二級小齒輪，小齒輪與圓周分布的三個(gè)大齒輪外嚙合實(shí)現(xiàn)功率傳動(dòng)、分流，大齒輪通過公共軸帶動(dòng)第三級齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪與公共內(nèi)齒圈內(nèi)嚙合實(shí)現(xiàn)匯流輸出，正常工作時(shí)大電機(jī)驅(qū)動(dòng)、小電機(jī)制動(dòng)，大電機(jī)額定功率輸出，當(dāng)出現(xiàn)土石阻力矩過大甚至塌陷時(shí)，大電機(jī)、小電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)隧道掘進(jìn)機(jī)脫困，并且第二、三級采用N-W型傳動(dòng)形式，簡化結(jié)構(gòu)、減少嚙合點(diǎn)數(shù)，提高了均載性能，本發(fā)明還具有減速比大、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)低速大扭矩輸出。
一種雙驅(qū)式隧道掘進(jìn)機(jī)減速器，包括動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)為差動(dòng)式行星輪系，包括輸入外齒輪、輸入太陽輪、輸入行星輪、行星架、和輸入齒圈；[0007]所述輸入齒圈設(shè)有內(nèi)齒和外齒，輸入太陽輪與輸入行星輪外嚙合，輸入行星輪和輸入內(nèi)內(nèi)齒圈的內(nèi)齒嚙合，輸入外齒輪與輸入齒圈的外齒嚙合，行星輪支撐軸與行星架軸孔過盈配合連接。所述差動(dòng)式行星輪系的行星架通過動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和動(dòng)力輸出結(jié)構(gòu)將動(dòng)力輸出至動(dòng)力輸出軸；所述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力傳遞的第二級和動(dòng)力輸出的第三級；所述動(dòng)力傳遞的第二級包括小齒輪軸和大齒輪，小齒輪軸與在圓周平均分布的3個(gè)大齒輪嚙合，行星架輸出端與小齒輪軸通過花鍵連接在圓周方向傳動(dòng)配合，小齒輪軸通過球軸承固定支撐在箱體孔內(nèi)，大齒輪與輸出齒輪軸過盈配合連接在圓周方向傳動(dòng)；所述動(dòng)力輸出的第三級包括輸出齒輪軸和內(nèi)齒圈,輸出齒輪軸與內(nèi)齒圈內(nèi)哨合傳動(dòng)，輸出齒輪軸通過左端球軸承和右端球軸承固定支撐于箱體腔孔內(nèi)，所述內(nèi)齒圈與動(dòng)力輸出軸在圓周方向固定連接。所述內(nèi)齒圈與動(dòng)力輸出軸在圓周方向固定連接，所述動(dòng)力輸出軸(23)通過左右兩端圓錐滾子軸承支撐在箱體孔內(nèi)，動(dòng)力輸出軸輸出側(cè)穿過箱體處密封處理。有益效果:一、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸入米用了雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)、差動(dòng)輸入的形式，通過改變兩電機(jī)的驅(qū)動(dòng)形式，可以得到兩種輸出工況，能夠保證隧道掘進(jìn)機(jī)正常工作及實(shí)現(xiàn)脫困的同時(shí)保證電機(jī)在理想情況下工作；二、減速器第二級、第三級，采用了 N-W型傳動(dòng)形式，在實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比的同時(shí)減少了嚙合點(diǎn)數(shù)，提高了均載性能；三、相較于傳統(tǒng)減速器的驅(qū)動(dòng)形式，本發(fā)明在滿足同等輸出要求的工況條件下，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，材料成本和加工制造成本降低，同時(shí)安裝和維護(hù)的也更加便利。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡圖。圖3為隧道掘進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)示意圖。圖4為隧道掘進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多個(gè)減速器的分布示意圖。其中:M1—?jiǎng)恿斎虢M件I，M2—?jiǎng)恿斎虢M件II，I一聯(lián)軸器I，2—制動(dòng)器，3一滾動(dòng)軸承，4一聯(lián)軸器II, 5一左端球軸承,6—行星架,7一輸入太陽輪，8—螺母,9一雙列圓柱滾子軸承，10一輸入行星輪，11一輸入外齒輪，12一輸入齒圈，13一右端球軸承，14一球軸承I，15—球軸承II，16一大齒輪，17—小齒輪軸，18一球軸承III，19一內(nèi)齒圈，20—固定螺栓，21—輸出齒輪軸，22—圓錐滾子軸承I，23—?jiǎng)恿敵鲚S，24 —圓錐滾子軸承II，25—箱體，26—減速器，27—刀盤支撐，28—刀盤。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。隧道掘進(jìn)機(jī)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由四個(gè)、六個(gè)或者八個(gè)減速器多路輸入、共同驅(qū)動(dòng)刀盤，本發(fā)明的雙驅(qū)式隧道掘進(jìn)機(jī)減速器包括動(dòng)力裝置和變速傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖1所示，所述動(dòng)力裝置為雙輸入動(dòng)力裝置，包括動(dòng)力輸出端均設(shè)置制動(dòng)裝置的動(dòng)力輸入組件I Ml和動(dòng)力輸入組件II M2 ;所述變速傳動(dòng)系統(tǒng)包括箱體25和動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu),動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)為差動(dòng)式行星輪系，包括輸入外齒輪11、聯(lián)軸器II 4、螺母8、左端球軸承5、右端球軸承13、輸入太陽輪
7、聯(lián)軸器1、球軸承3、輸入行星輪10、行星架6、雙列圓柱滾子軸承9和輸入齒圈12，所述輸入齒圈設(shè)有內(nèi)齒和外齒，輸入太陽輪7與輸入行星輪10外嚙合，輸入行星輪10和輸入齒圈12的內(nèi)齒嚙合，輸入外齒輪11與輸入齒圈12的外齒嚙合，所述動(dòng)力輸入組件I Ml的動(dòng)力輸出端與輸入太陽輪7在圓周方向通過與聯(lián)軸器I花鍵連接實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)配合，聯(lián)軸器I通過滾動(dòng)軸承3固定支撐在箱體(25a)上，輸入行星輪10依靠兩對雙列圓柱滾子軸承9支撐在行星輪支撐軸，雙列圓柱滾子軸承9通過與行星輪支撐軸螺紋連接的螺母8軸向固定，行星輪支撐軸與行星架6軸孔過盈配合連接，動(dòng)力輸入組件II M2的動(dòng)力輸出端與輸入外齒輪11在圓周方向通過與聯(lián)軸器4花鍵連接實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)配合,聯(lián)軸器4通過左端球軸承5固定支撐在箱體(25a)上，輸入外齒輪11通過平鍵與輸入軸傳動(dòng)連接，輸入軸通過右端軸承13支撐在箱體腔內(nèi)，差動(dòng)式行星輪系的行星架6通過動(dòng)力傳遞及輸出機(jī)構(gòu)將動(dòng)力輸出至動(dòng)力輸出軸23，如圖3所示，多個(gè)減速器26的動(dòng)力輸出軸23通過后續(xù)輸出機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給刀盤支撐27，刀盤支撐27帶動(dòng)著刀盤28旋轉(zhuǎn)，切削土巖。進(jìn)一步，所述變速傳動(dòng)系統(tǒng)還包括動(dòng)力傳遞及輸出機(jī)構(gòu)，所述差動(dòng)式行星輪系的行星架通過動(dòng)力傳遞及輸出結(jié)構(gòu)將動(dòng)力輸出至動(dòng)力輸出軸；所述動(dòng)力傳遞及輸出機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力傳遞的第二級和動(dòng)力輸出的第三級，所述動(dòng)力傳遞的第二級包括小齒輪軸17和大齒輪16，小齒輪軸17與在圓周平均分布的3個(gè)大齒輪16嚙合，行星架6輸出端與小齒輪軸17通過花鍵連接在圓周方向傳動(dòng)配合，小齒輪軸通過球軸承14固定支撐在箱體孔內(nèi)，大齒輪16與輸出齒輪軸21過盈配合連接在圓周方向傳動(dòng)；所述動(dòng)力輸出的第三級包括輸出齒輪軸21和內(nèi)齒圈19，輸出齒輪軸21與內(nèi)齒圈19內(nèi)嚙合傳動(dòng)，輸出齒輪軸21通過左端球軸承5和右端球軸承13固定支撐于箱體腔孔內(nèi)，所述內(nèi)齒圈19與動(dòng)力輸出軸23在圓周方向固定連接，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出，其中輸出齒輪軸21通過球軸承II 15和球軸承III 18連接到箱體25上，內(nèi)齒圈19和動(dòng)力輸出軸23通過固定螺栓20連接固定。多個(gè)減速器26的動(dòng)力輸出軸通過后續(xù)輸出機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給刀盤支撐27，刀盤支撐27帶動(dòng)著刀盤28旋轉(zhuǎn)，切削土巖。實(shí)施方式一。制動(dòng)器2均處于閉合狀態(tài)，動(dòng)力輸入組件I Ml將動(dòng)力傳遞給輸入太陽輪8，太陽輪帶動(dòng)與其嚙合的輸入行星輪10，輸入行星輪10發(fā)生自傳及公轉(zhuǎn)，并將動(dòng)力傳遞給行星架6，行星架6作為第二級的輸入，帶動(dòng)小齒輪軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪軸17與在圓周平均分布三個(gè)大齒輪16嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分流，大齒輪16過盈配合連接套在輸出齒輪軸21在圓周方向傳動(dòng)配合，輸出齒輪軸21與內(nèi)齒圈19嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)匯流作用，內(nèi)齒圈19與動(dòng)力輸出軸23在圓周方向固定連接，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出，多個(gè)減速器26的動(dòng)力輸出軸通過后續(xù)輸出機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給刀盤支撐27，刀盤支撐27帶動(dòng)著刀盤28旋轉(zhuǎn)，切削土巖，適用于隧道掘進(jìn)機(jī)正常工作時(shí)的工況。實(shí)施方式二。聯(lián)軸器I I和制動(dòng)器2均處于脫離狀態(tài)，動(dòng)力輸入組件I Ml和動(dòng)力輸入組件II M2轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，動(dòng)力輸入組件I Ml將動(dòng)力傳遞給輸入太陽輪7，動(dòng)力輸入組件II M2將動(dòng)力傳遞給輸入外齒輪11并傳遞給輸入齒圈12，輸入太陽輪7和輸入齒圈12的轉(zhuǎn)向相反，通過差動(dòng)式行星輪系的合流作用，行星架6作為第二級的輸入，帶動(dòng)小齒輪軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪軸17與在圓周平均分布三個(gè)大齒輪16嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分流，大齒輪16過盈配合連接套在輸出齒輪軸21在圓周方向傳動(dòng)配合，輸出齒輪軸21與內(nèi)齒圈19嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)匯流作用，內(nèi)齒圈19與動(dòng)力輸出軸23在圓周方向固定連接，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出其中。多個(gè)減速器26的動(dòng)力輸出軸通過后續(xù)輸出機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給刀盤支撐27，刀盤支撐27帶動(dòng)著刀盤28旋轉(zhuǎn)，切削土巖，由于輸入太陽輪7和輸入齒圈12的轉(zhuǎn)向相反，此時(shí)輸出功率較大，適用于隧道掘進(jìn)機(jī)在外部土巖阻力矩突然增大或者發(fā)生塌陷時(shí)的工況。本發(fā)明一種具備雙輸入差動(dòng)結(jié)構(gòu)以及N-W型傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)的隧道掘進(jìn)機(jī)減速器，正常工作時(shí)大電機(jī)驅(qū)動(dòng)、小電機(jī)制動(dòng)，大電機(jī)額定功率輸出，當(dāng)出現(xiàn)土石阻力矩過大甚至塌陷時(shí)，大電機(jī)、小電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)隧道掘進(jìn)機(jī)脫困，并且第二、三級采用N-W型傳動(dòng)形式，簡化結(jié)構(gòu)、減少嚙合點(diǎn)數(shù)，提高了均載性能，本發(fā)明還具有減速比大、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)低速大扭矩輸出。
權(quán)利要求1.一種雙驅(qū)式隧道掘進(jìn)機(jī)減速器，包括動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，其特征在于:動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)為差動(dòng)式行星輪系輸入外齒輪、輸入太陽輪、輸入行星輪、行星架、和輸入齒圈； 所述輸入齒圈設(shè)有內(nèi)齒和外齒，輸入太陽輪與輸入行星輪外嚙合，輸入行星輪和輸入內(nèi)內(nèi)齒圈的內(nèi)齒嚙合，輸入外齒輪與輸入齒圈的外齒嚙合，行星輪支撐軸與行星架軸孔過盈配合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙驅(qū)式隧道掘進(jìn)機(jī)減速器，其特征在于:差動(dòng)式行星輪系的行星架通過動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和動(dòng)力輸出結(jié)構(gòu)將動(dòng)力輸出至動(dòng)力輸出軸； 所述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力傳遞的第二級和動(dòng)力輸出的第三級； 所述動(dòng)力傳遞的第二級包括小齒輪軸和大齒輪，小齒輪軸與在圓周平均分布的3個(gè)大齒輪嚙合，行星架輸出端與小齒輪軸通過花鍵連接在圓周方向傳動(dòng)配合，小齒輪軸通過球軸承固定支撐在箱體孔內(nèi)，大齒輪與輸出齒輪軸過盈配合連接在圓周方向傳動(dòng)； 所述動(dòng)力輸出的第三級包括輸出齒輪軸和內(nèi)齒圈，輸出齒輪軸與內(nèi)齒圈內(nèi)哨合傳動(dòng)，輸出齒輪軸通過左端球軸承和右端球軸承固定支撐于箱體腔孔內(nèi)，所述內(nèi)齒圈與動(dòng)力輸出軸在圓周方向固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙驅(qū)式隧道掘進(jìn)機(jī)減速器，其特征在于:所述內(nèi)齒圈與動(dòng)力輸出軸在圓周方向固定連接，所述動(dòng)力輸出軸通過左右兩端圓錐滾子軸承支撐在箱體孔內(nèi)，動(dòng)力輸出軸輸出側(cè)穿過箱體處密封處理。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙驅(qū)式隧道掘進(jìn)機(jī)減速器。本實(shí)用新型采用了雙輸入差動(dòng)結(jié)構(gòu)以及N-W型傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)，輸入動(dòng)力經(jīng)差動(dòng)機(jī)構(gòu)匯流通過連接軸輸出至第二級小齒輪，小齒輪與圓周分布的三個(gè)大齒輪外嚙合實(shí)現(xiàn)功率傳動(dòng)、分流，大齒輪通過公共軸帶動(dòng)第三級齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪與公共內(nèi)齒圈內(nèi)嚙合實(shí)現(xiàn)匯流輸出，正常工作時(shí)大電機(jī)驅(qū)動(dòng)、小電機(jī)制動(dòng)，大電機(jī)額定功率輸出，當(dāng)出現(xiàn)土石阻力矩過大甚至塌陷時(shí)，大電機(jī)、小電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)隧道掘進(jìn)機(jī)脫困，并且第二、三級采用N-W型傳動(dòng)形式。本實(shí)用新型簡化結(jié)構(gòu)、減少嚙合點(diǎn)數(shù)，提高了均載性能，本實(shí)用新型還具有減速比大、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)低速大扭矩輸出。
文檔編號(hào)F16H1/28GK202971760SQ20122067774
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者孫偉, 魏靜, 涂文平, 王慶國, 丁鑫 申請人:大連理工大學(xué)