盾構(gòu)機(jī)雙區(qū)式分流輸出風(fēng)冷少齒差減速箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壓平衡盾構(gòu)機(jī)專(zhuān)用減速技術(shù)領(lǐng)域，是《土壓平衡盾構(gòu)機(jī)擺線減速器》ZL201110091247.5的改進(jìn)，一種盾構(gòu)機(jī)雙區(qū)式分流輸出風(fēng)冷少齒差減速箱。
[0002]本發(fā)明在減速箱輸出傳動(dòng)齒輪與盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)大齒圈之間引入了兩只分流齒輪，使減速箱承載力提高一倍，因而可減半裝配，節(jié)省了一筆可觀的進(jìn)口三級(jí)行星減速器的外匯支出。
【背景技術(shù)】
[0003]國(guó)家863 “全斷面掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)”子課題《土壓平衡盾構(gòu)機(jī)大功率減速器》，長(zhǎng)期以來(lái)掌握在德國(guó)海瑞克、維爾特、美國(guó)羅賓斯和日本三菱等公司手中。
[0004]土壓平衡盾構(gòu)機(jī)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)隧道施工機(jī)械，而《減速器》則是盾構(gòu)機(jī)的核心部件，我國(guó)長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)價(jià)格幾千萬(wàn)，常年在戶外惡劣環(huán)境中工作，因此與之配套減速器的最大困難在于必須使用可靠、壽命長(zhǎng)及高度輕量化(小體積、大扭矩)。
[0005]國(guó)外《土壓平衡盾構(gòu)機(jī)大功率減速器》采用的三級(jí)行星串聯(lián)結(jié)構(gòu)，國(guó)外產(chǎn)品的輕量化程度遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有行星減速器。例如，某公司承擔(dān)的《土壓平衡盾構(gòu)機(jī)大功率減速器》國(guó)家863計(jì)劃(2007?2010)，其結(jié)構(gòu)與參數(shù)仿自國(guó)外產(chǎn)品:第一級(jí)25-20-65、第二級(jí)27-21-69、第三級(jí)24-24-72，輸出轉(zhuǎn)速η = 10.64rpm、輸出扭矩T = 76237Nm，樣機(jī)外型Φ 570X900、重量1012kg，分別為NBD-560型二級(jí)行星減速器的61%與55% (見(jiàn)于重慶大學(xué)博士論文《基于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的大功率減速器數(shù)值仿真分析》)。
[0006]本發(fā)明人的發(fā)明專(zhuān)利《土壓平衡盾構(gòu)機(jī)擺線減速器》ZL201110091247.5比之國(guó)家863項(xiàng)目《用于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的大功率三級(jí)行星減速器》(200810231114.1)，其有益效果是:軸向尺寸比三級(jí)行星減速器縮短45?55%、制造成本低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是《土壓平衡盾構(gòu)機(jī)擺線減速器》ZL201110091247.5的改進(jìn)，一種盾構(gòu)機(jī)雙區(qū)式分流輸出風(fēng)冷少齒差減速箱，其目的是:可減半裝配減速箱；提高熱功率；可定期清除潤(rùn)滑油中的鐵質(zhì)粉末，延長(zhǎng)使用壽命及油溫傳感器實(shí)現(xiàn)油溫報(bào)警。
[0008]本發(fā)明采用單級(jí)擺線取代三級(jí)行星減速的有益效果是縮短軸向尺寸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本降低。理論依據(jù)是:《齒輪手冊(cè)》(上)8-3頁(yè):擺線η =0.93?0.95;朱孝錄《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》6頁(yè)、《齒輪手冊(cè)》上1-12頁(yè)；擺線效率η = 0.9?0.98?0.94。
[0009]研究發(fā)現(xiàn)，我的發(fā)明《土壓平衡盾構(gòu)機(jī)擺線減速器》ZL201110091247.5忽視了一個(gè)最重要的《熱功率》問(wèn)題，發(fā)明專(zhuān)利中沒(méi)有涉及解決減速器熱功率的技術(shù)方案，論文《土壓平衡盾構(gòu)行星減速器熱平衡分析及溫升控制研究》(15頁(yè))指出:
[0010]“盾構(gòu)機(jī)行星減速器傳遞功率大，體積小，且在封閉的地下施工，散熱條件差，若產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)耗散到周?chē)h(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油溫過(guò)高，使齒輪膠合失效?！?br>[0011]論文63頁(yè):“土壓平衡盾構(gòu)行星減速器處于封閉空間，采用何種方法將產(chǎn)生的熱及時(shí)耗散掉，對(duì)保證盾構(gòu)機(jī)正常運(yùn)行具有重要意義?！?br>[0012]為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明專(zhuān)利的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0013]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0014](技術(shù)方案一)內(nèi)圓筒為雙區(qū)式薄壁圓筒，包括嚙合區(qū)與非嚙合區(qū)，其中嚙合區(qū)從立式機(jī)座1輸入端裝進(jìn)，嚙合區(qū)法蘭圈與立式機(jī)座內(nèi)法蘭圈連接，非嚙合區(qū)置于立式機(jī)座之外，非嚙合區(qū)的圓環(huán)壁與立式機(jī)座外法蘭圈連接，立式機(jī)座內(nèi)表面與嚙合區(qū)外表面圍接成密閉的夾層，立式機(jī)座頂部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，立式機(jī)座的底部設(shè)有出風(fēng)口，嚙合區(qū)的內(nèi)徑比非嚙合區(qū)的內(nèi)徑小30_?60_，將盾構(gòu)機(jī)供風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)引入箱體密閉夾層，密閉夾層冷卻容量大，提高熱功率的效果遠(yuǎn)優(yōu)于外吹式；
[0015](技術(shù)方案二)雙區(qū)式薄壁圓筒嚙合區(qū)輸出端中心孔內(nèi)用第二、三軸承支承輸出軸，嚙合區(qū)的輸入端內(nèi)孔連接內(nèi)齒圈，因而嚙合區(qū)是力的作用區(qū)，雙區(qū)式薄壁圓筒的油池在嚙合區(qū)與非嚙合區(qū)內(nèi)腔交接處形成落差，落差的有益效果是，傳動(dòng)件嚙合區(qū)中混入潤(rùn)滑油的鐵肩、細(xì)小雜質(zhì)會(huì)從嚙合區(qū)油池源源不斷“滑入”非嚙合區(qū)的油池中，非嚙合區(qū)輸入端連接大端蓋；
[0016](技術(shù)方案三)雙區(qū)式薄壁圓筒的非嚙合區(qū)底部設(shè)有蝶閥，蝶閥包括閥桿與非嚙合區(qū)底部的圓形通道，閥桿上連接的圓形蝶板可在圓形通道中轉(zhuǎn)動(dòng)，圓形通道的端部設(shè)有油杯，油杯內(nèi)有磁性物，轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿-圓形蝶板，可定期將混在潤(rùn)滑油中的鐵質(zhì)粉末取出；
[0017](技術(shù)方案四)非嚙合區(qū)內(nèi)設(shè)有油溫傳感器，監(jiān)管人員隨時(shí)了解減速箱油溫變化；
[0018](技術(shù)方案五)傳動(dòng)齒輪與兩側(cè)分流齒輪嗤合，分流齒輪與回轉(zhuǎn)刀盤(pán)大型內(nèi)齒圈嚙合。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案的理論依據(jù)如下:
[0019](A)博士論文《土壓平衡盾構(gòu)行星減速器熱平衡分析及溫升控制研究》為風(fēng)冷卻提高熱功率提供了理論依據(jù)。論文指出:
[0020]“76頁(yè):風(fēng)速對(duì)行星輪系的熱平衡具有重要影響，隨著冷卻風(fēng)速的加大，行星傳動(dòng)系統(tǒng)熱平衡時(shí)間縮短，當(dāng)風(fēng)速分別為lOm/s與14m/s時(shí)，則熱平衡時(shí)間分別為6小時(shí)與4.5小時(shí)?！?br>[0021]“93頁(yè):隧道內(nèi)的風(fēng)速可通過(guò)盾構(gòu)機(jī)供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此本論文提出用風(fēng)速調(diào)控盾構(gòu)機(jī)行星減速器溫升?！保?br>[0022](B)理論研究表明，傳動(dòng)中的嚙合副，出現(xiàn)齒面損耗是不可避免的:
[0023](a)上海機(jī)械學(xué)院《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》上103頁(yè):“齒輪傳動(dòng)裝備使用一段時(shí)間后拆下可發(fā)現(xiàn)輪齒表面出現(xiàn)磨損痕跡，特別在潤(rùn)滑較差或潤(rùn)滑油不純潔的條件下，磨損現(xiàn)象更為明顯，輪齒根部磨損較頂部嚴(yán)重，小齒輪磨損又較大齒輪嚴(yán)重。磨損是由于接觸面之間有作用力和相對(duì)滑動(dòng)造成的?！X廓間有了相對(duì)滑動(dòng)長(zhǎng)度AS，表明齒廓要磨損?！?br>[0024](b)朱孝錄《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》94頁(yè):在動(dòng)力齒輪傳動(dòng)中，輪齒表面由于滑動(dòng)磨損、腐蝕、過(guò)熱等等，因而出現(xiàn)齒面損耗是不可避免的。
[0025](C)蝶閥是用圓形蝶板作啟閉件并隨閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)開(kāi)啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門(mén)。蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤(pán)形蝶板繞著閥桿軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°?90°，旋轉(zhuǎn)到90°時(shí)，閥門(mén)則全開(kāi)。
[0026]有益技術(shù)效果本發(fā)明能產(chǎn)生下述為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的有益技術(shù)效果；
[0027](1)分流嚙合副使減速箱承載力提高一倍，因而可減半裝配減速箱節(jié)省外匯；
[0028](2)將盾構(gòu)機(jī)供風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)引入箱體密閉夾層，密閉夾層冷卻容量大、散熱面積遍及整個(gè)箱體、調(diào)節(jié)方便、可靠性高、制造成本低，最主要的是提高熱功率的效果遠(yuǎn)優(yōu)于外吹式；
[0029](3)雙區(qū)式薄壁圓筒在嚙合區(qū)與非嚙合區(qū)交接處形成一落差，落差的有益效果是混入潤(rùn)滑油中的鐵肩、細(xì)小雜質(zhì)會(huì)從嚙合區(qū)油池“滑入”非嚙合區(qū)的油池中；