偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置的製作方法

2023-07-15 12:28:16

專利名稱：偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種驅動裝置，特別是一種偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置，屬於建築機械領域。
背景技術：
地下隧道多數採用單軸大刀盤式的盾構，切削刀盤的迴轉中心與掘進機的中心一致。從季刊《地下工程與隧道》刊號為CN31-1591(1991年第3期)第7頁刊登的題名為φ5.64M土壓平衡式盾構掘進機簡介的盾構各主要總成和系統的結構中查索到對驅動裝置是這樣描述的刀盤採用中間支承式。共設12臺液壓驅動裝置，驅動裝置選用GFA105K型行走減速機，二級減速採用外齒式。大齒輪與大型三軸式徑向推力軸承製成一體，……。
該驅動裝置的結構和組合形式只能驅動刀盤作單圓的圓周運動。只能掘削出圓形截面的隧道。
在對現有技術的國內外大量的技術文獻的檢索中，均無發現有與本實用新型技術主題相關的文獻報導。

發明內容
本實用新型針對現有技術的不足和缺陷，提供了一種偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置。使其配上刀盤和殼體及其它掘進機的通用部件，就能完成各種形狀截面隧道的全斷面切削掘進，本實用新型在驅動刀盤運動的同時，還起到支承刀盤運動時各方向分力作用。相比其他形式的掘進機無論在隧道截面形狀優化選擇、改善地面沉降、完成長距離掘進、控制土壓平衡方面都更具優勢，並可節省後期工程中所耗費的大量的人力、物力和財力。
本實用新型是通過以下的技術方案來實現的，本實用新型包括第一軸承組、軸承支座、第一齒形密封、迷宮密封、偏心軸、第二齒形密封、第二軸承組、軸承座、齒輪、第三軸承、減速機、小齒輪軸、液壓馬達、圓螺母和止動墊圈。其土砂密封方式為在軸承支座與偏心軸之間設有迷宮密封和第一齒形密封的雙重密封，在軸承座與偏心軸之間設有迷宮密封和第二齒形密封的雙重密封。其連接方式為驅動裝置的液壓馬達和減速機機座與軸承座一端用螺栓連接，減速機的輸出小齒輪軸與齒輪外嚙合，齒輪套在偏心軸內用平鍵連接，並設置在軸承座內。軸承座內的第二軸承和第三軸承組支託在偏心軸一端的軸頸處，而軸承支座內的第一軸承組支託在偏心軸另一端的軸頸處。偏心軸兩端通過圓螺母和止動墊圈固定限制偏心軸軸向位移。
本實用新型與單軸大刀盤式掘進機的刀盤支承方式是完全不同單軸大刀盤式掘進機是用一個直徑略小於掘進機殼體的大軸承支承刀盤的，其造價很高；本實用新型不需用大軸承支承。本實用新型的支承方式是多點支承，選用的軸承即在每個驅動裝置內都有幾處軸承組沿著偏心軸的軸線的合理排列進行支承，在驅動裝置內部解決了刀盤各個方向的受力支承問題，並能克服由於偏心軸的端部懸掛刀盤重力的不利條件；本實用新型幾組驅動裝置端部與刀盤垂直連接，使偏心軸的旋轉運動通過第一軸承組的作用巧妙地轉變成刀盤作平行環的運動。本實用新型的幾組驅動裝置配備各種不同形狀刀盤，可以達到掘削各種不同截面形狀隧道的效果。即矩型的刀盤掘削出矩型的隧道、馬蹄型的刀盤掘削出馬蹄型的隧道、圓型的刀盤掘削出圓型的隧道。而單軸大刀盤式掘進機是做不到的。
本實用新型與單軸大刀盤式掘進機的刀盤傳動方式是完全不同作為單軸大刀盤式圓形掘進機的驅動方式是以單軸驅動刀盤，以刀盤的軸心作圓周運動，對地下土層進行掘削。無論刀盤的形狀如何，掘削的截面輪廓總是圓形。而且單軸大刀盤式掘進機的傳動，是由12隻液壓馬達帶動行走減速器輸出軸上的小齒輪，同時驅動一個大齒輪進行二級減速來達到低速大扭矩的驅動效果，其直徑很大，與大軸承製成一體，其造價很高；本實用新型使偏心多軸式掘進機不需用大齒輪傳動。本實用新型在驅動裝置內部直接解決了減速問題，使偏心軸達到輸出低速大扭矩的設計要求，而且每一個驅動裝置都是一完整的驅動通用部件，可反覆使用。根據工程的實際要求進行合理配置和布置，無論安裝的刀盤是矩型、馬蹄型或其它形狀，都能獲得大體上與刀盤形狀相似的切削斷面形狀；而單軸大刀盤式掘進機是做不到的。
本實用新型採用的土砂密封方式是在軸承支座與偏心軸之間設有迷宮密封和第一齒形密封的雙重密封；在軸承座與偏心軸之間設有迷宮密封和第二齒形密封的雙重密封。驅動裝置所設置的雙重密封，與從內置流道壓入的油脂一起防止土艙內的泥漿等侵入，並通過其他內置流道將油脂壓入各軸承的油道處，其功能是保證軸承和整個驅動裝置在泥水、土、砂等惡劣環境下正常運轉，是適用於泥水、土、砂等惡劣環境下工作的機械傳動裝置。
液壓馬達經減速機和小齒輪軸、齒輪減速後帶動偏心軸一端在第二軸承和第三軸承的支承下以偏心軸的第一軸線a作旋轉運動，而偏心軸的另一端以偏心距為半徑繞著第一軸線作迴轉運動，並在以第二軸線b為中心的第一軸承組內以空套形式驅動切削刀盤作圓周平移運動。即液壓馬達經減速機和小齒輪軸、齒輪減速後帶動偏心軸旋轉，而偏心軸通過軸承支座與切削刀盤用螺栓連接來帶動切削刀盤運動。
本實用新型與偏心多軸式掘進機有關部件的連接方式為切削刀盤與幾組驅動裝置的偏心軸軸線垂直，並置於偏心多軸式掘進機的最前端，與幾組驅動裝置的軸承支座通過螺栓連接緊固，而驅動裝置的軸承座與殼體胸板用螺栓連接緊固。
本實用新型根據施工隧道要求的截面形狀(如馬蹄形、矩形、橢圓形等)設計和確定外形尺寸的切削刀盤和機殼，就可以實現各種形狀截面隧道的全斷面掘削。改變偏心軸的偏心距離可以改變切削刀盤的運動範圍。增加驅動裝置的數量可以增加切削刀盤的驅動扭矩。偏心多軸式掘進機的切削刀盤驅動裝置、支承裝置和切削刀盤的組合形式，使切削刀盤上每一個質點以曲軸中心距為半徑作圓周運動，而質點本身無旋轉運動，所有質點之集形成了獨特的刀盤運動形式，對正面土體進行全斷面切削，完成各種截面形狀隧道的掘進。根據工程實際要求對驅動裝置的數量進行合理配置和布置，達到扭矩和功率的要求。
本實用新型解決了以前不能直接一次完成各種形狀截面隧道掘進機施工問題，具有實質性特點和顯著進步，本實用新型利用曲軸連杆的運動形式，驅動刀盤上的每把刀具繞著各自的圓心作同直徑的圓周運動，完成各種截面形狀隧道的全斷面掘進。偏心多軸式掘進機可廣泛用於矩型地下人行通道、平底弓頂公路和鐵路隧道及根據需要而設定的各種不同形狀任意斷面的地下通道，使盾構開挖隧道截面形狀接近實際應用截面形狀，只需進行一次襯砌就達到施工目的。顯著降低了工程費用和縮短了施工周期。與其它形式的掘進機相比，刀具磨損小，適合長距離和大斷面掘進，並且改善了土壓平衡的條件，極大的減小了地面隆起和沉降的問題。


圖1本實用新型結構示意圖圖2本實用新型以馬蹄型為例的掘進機斷面及驅動裝置布置示意圖
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型包括第一軸承組1、軸承支座2、第一齒形密封3、迷宮密封4、偏心軸5、第二齒形密封6、第二軸承組7、軸承座8、齒輪9、第三軸承10、減速機11、小齒輪軸12、液壓馬達13、圓螺母14和止動墊圈15。其土砂密封方式為在軸承支座2與偏心軸5之間設有迷宮密封4和第一齒形密封3的雙重密封，在軸承座8與偏心軸5之間設有迷宮密封4和第二齒形密封5的雙重密封，其連接方式為驅動裝置的液壓馬達13和減速機11機座與軸承座8一端用螺栓連接，減速機11的輸出小齒輪軸12與齒輪9外嚙合，齒輪9套在偏心軸5內用平鍵連接，並設置在軸承座8內，軸承座7內的第二軸承7和第三軸承組10支託在偏心軸4一端的軸頸處，而軸承支座2內的第一軸承組1支託在偏心軸5另一端的軸頸處，偏心軸4兩端通過圓螺母14和止動墊圈15固定限制偏心軸5軸向位移。
液壓馬達13經減速機11和齒輪12、9減速後帶動偏心軸5一端在第二軸承7和第三軸承10的支承下以偏心軸5的第一軸線a作旋轉運動，而偏心軸5的另一端以偏心距為半徑繞著第一軸線作迴轉運動，並在以第二軸線b為中心的第一軸承組1內以空套形式驅動切削刀盤16作圓周平移運動。即液壓馬達13經減速機11和齒輪12、9減速後帶動偏心軸5旋轉，而偏心軸5通過軸承支座2與切削刀盤16用螺栓連接來帶動切削刀盤16運動。
本實用新型的支承方式是多點支承，選用的軸承即在每個驅動裝置內都有幾處軸承組沿著偏心軸的軸線的合理排列進行支承。本實用新型幾組驅動裝置端部與刀盤垂直連接，幾組驅動裝置配備各種形狀刀盤。
與偏心多軸式掘進機有關部件的連接方式為切削刀盤16與幾組驅動裝置的偏心軸5軸線垂直，並置於偏心多軸式掘進機的最前端，與幾組驅動裝置的軸承支座2通過螺栓連接緊固，而驅動裝置的軸承座8與殼體17胸板用螺栓連接緊固。
權利要求1.一種偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置，包括第一軸承組(1)、軸承支座(2)、偏心軸(5)、第二齒形密封(6)、第二軸承組(7)、軸承座(8)、齒輪(9)、第三軸承(10)、減速機(11)、小齒輪軸(12)、液壓馬達(13)、圓螺母(14)和止動墊圈(15)，其特徵在於，還包括第一齒形密封(3)、迷宮密封(4)，其土砂密封方式為在軸承支座(2)與偏心軸(5)之間設有迷宮密封(4)和第一齒形密封(3)的雙重密封，在軸承座(8)與偏心軸(5)之間設有迷宮密封(4)和第二齒形密封(5)的雙重密封，其連接方式為驅動裝置的液壓馬達(13)和減速機(11)機座與軸承座(8)一端用螺栓連接，減速機(11)的輸出小齒輪軸(12)與齒輪(9)外嚙合，齒輪(9)套在偏心軸(5)內用平鍵連接，並設置在軸承座(8)內，軸承座(7)內的第二軸承(7)和第三軸承組(10)支託在偏心軸(4)一端的軸頸處，而軸承支座(2)內的第一軸承組(1)支託在偏心軸(5)另一端的軸頸處，偏心軸(4)兩端通過圓螺母(14)和止動墊圈(15)固定限制偏心軸(5)軸向位移。
2.根據權利要求1所述的偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置，其特徵是，液壓馬達(13)經減速機(11)和齒輪(12)、(9)減速後帶動偏心軸(5)一端在第二軸承(7)和第三軸承(10)的支承下以偏心軸(5)的第一軸線a作旋轉運動，而偏心軸(5)的另一端以偏心距為半徑繞著第一軸線作迴轉運動，並在以第二軸線b為中心的第一軸承組(1)內以空套形式驅動切削刀盤(16)作圓周平移運動。
3.根據權利要求1所述的偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置，其特徵是，支承方式是多點支承，選用的軸承即在每個驅動裝置內都有幾處軸承組沿著偏心軸的軸線的合理排列進行支承。
4.根據權利要求1所述的偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置，其特徵是，幾組驅動裝置端部與刀盤垂直連接，幾組驅動裝置配備各種形狀刀盤。
5.根據權利要求1所述的偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置，其特徵是，與偏心多軸式掘進機有關部件的連接方式為切削刀盤(16)與幾組驅動裝置的偏心軸(5)軸線垂直，並置於偏心多軸式掘進機的最前端，與幾組驅動裝置的軸承支座(2)通過螺栓連接緊固，而驅動裝置的軸承座(8)與殼體(17)胸板用螺栓連接緊固。
專利摘要一種偏心多軸式掘進機的刀盤驅動裝置，屬於建築機械領域。本實用新型土砂密封方式為在軸承支座與偏心軸之間設有迷宮密封和第一齒形密封的雙重密封，在軸承座與偏心軸之間設有迷宮密封和第二齒形密封的雙重密封。驅動裝置液壓馬達和減速機機座與軸承座一端用螺栓連接，減速機輸出小齒輪軸與齒輪外嚙合，齒輪套在偏心軸內用平鍵連接，軸承座內的第二軸承和第三軸承組支託在偏心軸一端頸處，而軸承支座內第一軸承組支託在偏心軸另一端軸頸處，偏心軸兩端通過圓螺母和止動墊圈固定限制偏心軸軸向位移。本實用新型顯著降低了工程費用和縮短了施工周期，刀具磨損小，適合長距離和大斷面掘進，並且改善了土壓平衡的條件，極大的減小了地面隆起和沉降的問題。
文檔編號E21D9/06GK2661922SQ20032010860
公開日2004年12月8日 申請日期2003年12月4日 優先權日2003年12月4日
發明者王鶴林, 宓佩明 申請人:上海隧道工程股份有限公司