角度可調式盾構機主驅動裝置的製作方法
2023-10-24 10:26:38
本實用新型涉及盾構機技術領域，具體的說是涉及一種角度可調式盾構機主驅動裝置。
背景技術：
盾構機主驅動是盾構機掘進時刀盤旋轉的動力源，是盾構機的核心系統。在盾構機掘進過程中，主驅動外部與前盾盾體通過螺栓連接在一起保持固定，內部通過迴轉支撐軸承向刀盤輸出旋轉驅動力及轉矩，以驅動開挖刀盤的旋轉。由於盾構機前部重量不足或者承受徑向土壓過大，導致盾構機在掘進過程中刀盤上浮或者下沉，造成拼裝管片損壞，同時還可能造成隧道的實際位置與設計規劃不符，因此，在盾構機刀盤上浮或者下沉時必須調整盾構機姿態，以便隧道的實際位置與設計一致。在實際操作過程中，盾構機的姿態調整主要依靠推進油缸的伸縮行程差和刀盤的轉向來實現，伸縮行程差不易控制，行程差過大，易使盾體與管片之間的夾角增大，造成管片的破損、錯臺。
同時，盾構機在轉彎時需要藉助超挖刀或者仿形刀進行超挖，而要實現超挖功能，在刀盤上必須配置油缸等組件，以提供超挖刀或仿形刀伸縮的動力，同時還要設計相應的管路、檢測裝置等，增加了刀盤的製造成本，使刀盤的的整體結構變得複雜。
基於上述原因，有必要發明一種可以解決上述問題的角度可調式盾構機主驅動裝置，以達到通過調整盾構機主驅動角度來調整盾構機掘進姿態，抑制盾構機上浮或下沉以及簡化刀盤結構的目的。
技術實現要素：
為了克服上述缺陷，本實用新型提供了一種角度可調式盾構機主驅動裝置，該裝置可以通過調整主驅動的角度來調整刀盤的角度，進而控制刀盤的上浮或者下沉，同時也可以通過調整刀盤的角度來控制刀盤的超挖，以實現盾構機的順利轉彎。
本實用新型為了解決其技術問題所採用的技術方案是：一種角度可調式盾構機主驅動裝置，包括外球面主軸承、第一內球面主軸承安裝座、第二內球面主軸承安裝座、角度調整油缸、油缸安裝座和密封安裝座，所述外球面主軸承為主驅動迴轉支撐軸承，包括軸承底座、軸承齒圈、軸承蓋板、圓柱滾子和保持架，所述軸承底座和軸承蓋板的外表面為半徑相同的外球面，所述軸承底座和軸承蓋板的內端面之間固定連接，所述軸承齒圈通過圓柱滾子可轉動定位於所述軸承底座和軸承蓋板內，所述圓柱滾子轉動定位於所述保持架內；所述第一內球面主軸承安裝座和第二內球面主軸承安裝座的內側面為內球面，分別設於所述外球面主軸承的外側，並通過其內球面分別與所述外球面主軸承的軸承底座和軸承蓋板的外球面相配合；所述軸承底座的外表面上設有外齒，所述第二內球面主軸承安裝座的內表面上設有內齒，該內齒與所述外齒嚙合使所述外球面主軸承能夠沿設定角度進行擺動，同時防止所述軸承底座和軸承蓋板轉動；所述第一內球面主軸承安裝座和第二內球面主軸承安裝座的內端面之間固定連接，並分別固定於前盾盾體上；所述角度調整油缸為四個，均布於同一直徑的圓上，呈上下左右對稱分別，每一所述角度調整油缸的一端通過銷軸與前盾盾體連接，另一端通過銷軸與一個油缸安裝座連接，該油缸安裝座固定於所述外球面主軸承的軸承底座的外端面上；所述密封安裝座的內側面與所述軸承齒圈固定連接，外側面與盾構機的刀盤法蘭固定連接。
作為本實用新型的進一步改進，所述外球面主軸承主驅動迴轉支撐三排圓柱滾子軸承，所述軸承齒圈通過三排圓柱滾子可轉動定位於所述軸承底座和軸承蓋板內。
作為本實用新型的進一步改進，所述軸承底座和軸承蓋板的內端面之間通過螺栓固定連接。
作為本實用新型的進一步改進，所述第一內球面主軸承安裝座和第二內球面主軸承安裝座的內端面之間通過螺栓固定連接。
作為本實用新型的進一步改進，所述第一內球面主軸承安裝座和第二內球面主軸承安裝座的內側面上分別設有O形圈溝槽，該O形圈溝槽內設有O形密封圈。
作為本實用新型的進一步改進，所述密封安裝座的內側面與所述第二內球面主軸承安裝座之間設有端面密封圈。
作為本實用新型的進一步改進，所述內齒為鼓形內齒，所述外齒為直齒形外齒。
本實用新型的有益效果是：1)本裝置可以通過調整上下兩油缸的行程差來控制盾構機刀盤的上浮或者下沉，調整盾構機的掘進姿態，避免了通過推進油缸來調整推進姿態時的管片破損現象，可以精準的控制盾構機的掘進方向；2)本裝置可以通過調整左右兩油缸的行程差來調整刀盤的超挖量，以達到盾構機順利轉彎的目的，避免了使用油缸等組件，節省了製造成本，簡化了刀盤結構。
附圖說明
圖1為角度可調式主驅動裝置結構圖；
圖2為圖1的A-A剖視圖；
圖3為圖2中的B部部放大圖。
結合附圖，作以下說明：
2——第一內球面主軸承安裝座
3——第二內球面主軸承安裝座
4——角度調整油缸 5——O形密封圈
6——端面密封圈 7——油缸安裝座
8——密封安裝座 9——刀盤法蘭
11——軸承底座 12——軸承齒圈
13——軸承蓋板 14——圓柱滾子
15——保持架 1——外球面主軸承
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的一個較佳實施例作詳細說明。但本實用新型的保護範圍不限於下述實施例，即但凡以本實用新型申請專利範圍及說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本實用新型專利涵蓋範圍之內。
一種角度可調式盾構機主驅動裝置，包括外球面主軸承1、內球面主軸承安裝座2、內球面主軸承安裝座3、角度調整油缸4、O型密封圈5、端面密封圈6、油缸安裝座7、密封安裝座8。
所述的外球面主軸承1為主驅動迴轉支承三排圓柱滾子軸承，該軸承由軸承底座11、軸承齒圈12、軸承蓋板13、圓柱滾子14及保持架15組成；其中軸承底座11、軸承蓋板13外表面均為球面，球半徑相同，兩構件之間利用螺栓進行連接，且軸承底座11外表面加工有鼓形外齒，利用鼓形外齒可以實現外球面主軸承1的軸向擺動以及防止軸承底座11、軸承蓋板13的轉動。
所述的內球面主軸承安裝座2通過球面與外球面主軸承1相配合，利用螺栓連接與內球面主軸承安裝座3配合，內球面主軸承安裝座2的球面上加工有O形圈溝槽，以密封內球面主軸承安裝座2和外球面主軸承1；同時在內球面主軸承安裝座2的非球面上加工有直齒形內齒，與外球面主軸承1的鼓形外齒相嚙合，防止軸承底座11、軸承蓋板13的旋轉；內球面主軸承安裝座2與主驅動安裝座之間利用雙頭螺柱連接，固定在前盾盾體上。
所述的內球面主軸承安裝座3通過螺栓與內球面主軸承安裝座2連接，固定在前盾盾體上，起支撐外球面主軸承1的作用，內球面主軸承安裝座3的球面上加工有O形圈溝槽，以密封內球面主軸承安裝座3和外球面主軸承1。
所述的角度調整油缸4共4根，均布於同一直徑的圓上，呈上下左右分布，一端通過銷軸與前盾盾體連接，另一端通過銷軸與主驅動可擺動部分連接，通過調整上下兩油缸的行程，可以決定刀盤表面是承受向下的壓力還是承受向上的浮力，進而調整盾構機的掘進姿態；通過調整左右兩油缸的行程，可以使盾構機的開挖面呈橢圓形，行程差越大，橢圓的長軸越長，短軸長度不變，左右方向的開挖量也越大，使盾構機可以順利轉彎。
所述的O型密封圈5起密封作用，端面密封圈6主要密封主驅動齒輪油及齒輪箱；油缸安裝座7與外球面主軸承1連接，在角度調整油缸4動作時驅動外球面主軸承1動作，進而驅動刀盤動作；密封安裝座8通過螺栓與刀盤法蘭連接，通過螺栓與軸承齒圈12連接，當軸承齒圈12在減速機的驅動下旋轉時，刀盤法蘭保持同步轉動。
本實用新型的外球面主軸承1通過球形表面與內球面主軸承安裝座2、內球面主軸承安裝座3裝配形成類似於關節軸承的配合，外球面主軸承1中的軸承底座11外表面加工有鼓形外齒，與內球面主軸承安裝座2上的內齒嚙合，使外球面主軸承1隻能在一定角度內擺動而不能做旋轉運動；內球面主軸承安裝座2、內球面主軸承安裝座3通過螺栓與前盾盾體連接，當主軸承齒圈12旋轉時，內球面主軸承安裝座2、內球面主軸承安裝座3保持固定，同時內球面上加工有O形圈溝槽，對球面配合面起密封作用，以防止灰塵、雜質等進入鼓形齒而加速鼓形齒的磨損、損壞；角度調整油缸4上下左右各分布一根，均勻分布，油缸一端與前盾盾體鉸接，另一端與油缸安裝座7鉸接，當盾構機掘進過程中刀盤上浮時，增大下部調整油缸行程，減小上部調整油缸行程，左右兩根油缸行程保持不變，此時刀盤面板與前盾中心線之間有一傾斜角，刀盤面板受到一個向下的分力，使刀盤的上浮現象得到抑制，當刀盤有下沉趨勢時，可以通過相反的調整使刀盤受到一個向上的分力，抑制刀盤下沉；當刀盤需要轉彎時，增大或減小左部調整油缸的行程，減小或者增大右部調整油缸的行程，上下兩油缸行程保持不變，使刀盤傾斜一定角度，此時從垂直於刀盤表面觀察，開挖面是一個圓形，而從垂直於前盾中心線觀察，開挖面則是一橢圓形，橢圓形的長軸隨左右兩油缸行程差的增大先增大、後減小，當刀盤面板與前盾中心線角度一定時，刀盤的超挖量能夠滿足盾構機轉彎的需要。
當盾構機掘進姿態正確以及不需要轉彎時，4根調整油缸行程一致，均位於初始位置，此時盾構機主驅動位置與其他非可調整式盾構機主驅動位置一致。
由此可見，1)本實用新型可以通過調整上下兩油缸的行程差來控制盾構機刀盤的上浮或者下沉，調整盾構機的掘進姿態，避免了通過推進油缸來調整推進姿態時的管片破損現象，可以精準的控制盾構機的掘進方向；2)本實用新型可以通過調整左右兩油缸的行程差來調整刀盤的超挖量，以達到盾構機順利轉彎的目的，避免了使用油缸等組件，節省了製造成本，簡化了刀盤結構。