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盾構機刀盤的驅動系統及含有此驅動系統的盾構機的制作方法

文檔序號:9011246閱(yue)讀:1799來源:國知局(ju)
盾構機刀盤的驅動系統及含有此驅動系統的盾構機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及盾構機裝置領域,特別地,涉及一種盾構機刀盤的驅動系統及含此驅動系統的盾構機。
【背景技術】
[0002]盾構機是盾構施工中的重要施工機械,由于盾構施工具有安全、可靠、環境影響小、勞動強度低、土方量少、效率高等優點,在城市軌道、水利、市政工程、礦山、公路、鐵路隧道等領域得到廣泛應用。因盾構機經常在復雜、惡劣的工作環境下施工,所以其傳動系統要能夠經受重載荷和大沖擊,并且要求具備大功率、低速大扭矩輸出等功能。
[0003]由于刀盤驅動系統是盾構機的關鍵組成部分,其對整臺設備性能具有重要影響。盾構機為了適應不同工作環境需要具備多種輸出狀態、低速、大扭矩等特點。刀盤驅動馬達正常工作下的輸出功率不足額定功率的一半,而為了克服刀盤工作中遇到土石阻力矩突然增大甚至塌陷等造成的脫困情況下馬達驅動功率需要達到額定功率,并采用多個馬達輸入組合和大傳動比的減速器共同驅動刀盤。
[0004]盾構機實際掘進的轉速轉矩特性為:若遇到軟土地質,則在較小的推進力下,刀盤每轉一圈的軸向推進量也較大,此時掘進裝備的實際負載扭矩較大,可采用低速大扭矩掘進方式;而當遇到硬巖地質時,即使推進力很大,刀盤每轉一圈的軸向貫入量仍較小,實際負載扭矩較小,此時可提高刀盤的轉速,實現高速小扭矩驅動。
[0005]刀盤的驅動系統是盾構機的核心部件,主要由驅動動力源(電機或液壓馬達)、行星齒輪減速器、小齒輪及大齒輪、主軸承以及密封冷卻系統組成。目前盾構機的驅動方式主要有電機驅動和液壓馬達驅動,其中電機驅動包括雙速電機驅動和變頻電機驅動。刀盤驅動功率非常大,液壓馬達的驅動效率低,若采用單一液壓馬達驅動,功率損失非常大,且發熱嚴重,因此,液壓馬達驅動只作為雙速電機驅動的輔助驅動方式。
[0006]通常,盾構機中刀盤的驅動系統主要有雙速電機主驅動+液壓馬達輔助驅動方式和變頻電機驅動方式,前者存在以下缺陷:不能連續調速、地質適應性差、傳動機構復雜、故障率高,影響掘進速度、液壓馬達和電機不能同時驅動等問題;后者是現有技術中的主要驅動方式,雖然變頻電機在低速時能輸出較大的扭矩,但受到最大電磁轉矩的限制,其脫困扭矩有限。實際上,只能增加電機功率來提高脫困扭矩,必然導致變頻電機裝機功率顯著增加。然而在高速掘進工況下電機扭矩相對脫困扭矩非常小,從而導致電機裝機功率浪費。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的第一目的在于提供一種地質適應性強、裝機功率利用率高、扭矩大以及方便安裝的盾構機刀盤的驅動系統,具體技術方案如下:
[0008]一種盾構機刀盤的驅動系統,包括大齒輪以及與其連接的I個驅動單元或至少2個并聯且以刀盤的中心為圓心呈環形設置的驅動單元,所述大齒輪以及所述驅動單元均設置在刀盤上;
[0009]每個所述驅動單元包括與所述大齒輪相嚙合的小齒輪、其輸出軸與所述小齒輪連接的減速器以及其輸出軸通過離合裝置與所述減速器的輸入軸連接的動力驅動部件。
[0010]以上技術方案中優選的,并聯的所述驅動單元以刀盤的中心為圓心環形均勻布置。
[0011]以上技術方案中優選的,所述驅動單元的數量為偶數個。
[0012]以上技術方案中優選的,所述驅動單元的數量為6個。
[0013]以上技術方案中優選的,每個所述動力驅動部件包括I個驅動源或者至少2個對稱設置的驅動源。
[0014]以上技術方案中優選的,所述驅動源為滿足安裝空間要求和滿足驅動功率要求的電機和/或液壓馬達。
[0015]以上技術方案中優選的,所述電機和/或液壓馬達的驅動功率為250kW_6000kW。
[0016]以上技術方案中優選的,所述電機和/或液壓馬達的驅動功率為2000kW_4000kW。
[0017]以上技術方案中優選的,所述離合裝置為實現在不同驅動源同步驅動情況下進行傳動分合功能的離合部件。
[0018]應該本實用新型的技術方案,具有以下有益效果:
[0019](I)本實用新型的盾構機刀盤的驅動系統包括均設置在刀盤上的大齒輪和I個或者至少2個驅動單元,驅動單元包括小齒輪、減速器、離合裝置以及動力驅動部件,整體結構精簡;可以采用多個驅動單元的組合,多個驅動單元可以同時使用或者部分使用,具有安裝方便、提高驅動效率、降低能耗以及在部分驅動單元存在故障的情況下保證驅動系統能夠正常運行的優點;通過動力驅動部件和離合裝置的組合實現瞬時脫困方式、低速大扭矩工作方式以及高速小扭矩驅動等多種工作方式,優化了驅動系統的性能,特別是增強了刀盤的脫困能力和驅動效率,使其能夠應對各種不同的復雜地質工況,提高了裝機功率的利用率,實用性強。
[0020](2)本實用新型中采用2個或2個所述驅動單元以刀盤的中心為圓心呈環形均勻布置,所述驅動單元的數量最好為偶數個,使得動力驅動刀盤時刀盤受力均勻,穩定性好,提高其工作效率;所述驅動單元的數量為6個,能滿足現實中幾乎所有工況的需求,實用性強。
[0021](3)本實用新型中每個所述動力驅動部件包括I個驅動源或者至少2個驅動源,驅動源的數量和種類可以根據實際需求進行選擇,輸出不同的扭矩,滿足不同的需求,且有利于大齒輪的受力平衡,提高齒圈的驅動特性和使用壽命;所述驅動源為滿足安裝空間要求和滿足驅動功率要求的電機和/或液壓馬達,實現驅動源的空間多角度安裝,減少裝配空間,提高空間使用率;所述電機和/或液壓馬達的驅動功率為250kW-6000kW,最好是2000kW-4000kW,容易獲得,且滿足現實中刀盤的驅動需求,實用性強。
[0022](4)本實用新型中所述離合裝置為實現在不同驅動源同步驅動情況下進行傳動分合功能的離合部件,部件容易選擇且能實現通過離合部件驅動單元的同步或非同步驅動方式,從而適應了不同地質情況下對驅動的要求。
[0023]本實用新型的第二目的在于提供一種包含上述驅動系統的盾構機,使得盾構機地質適應性強、裝機功率利用率高、扭矩大以及方便安裝。
[0024]除了上面所描述的目的、特征和優點之外,本實用新型還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖,對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0025]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解,本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型,并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0026]圖1是本實用新型優選實施例1的具有多個驅動單元的盾構機刀盤的驅動系統與刀盤的連接關系圖;
[0027]圖2是圖1中盾構機刀盤的驅動系統驅動刀盤的傳動示意圖;
[0028]圖3是本實用新型優選實施例1的具有多個驅動單元的盾構機刀盤的驅動系統在刀盤上的分布結構示意圖;
[0029]1-大齒輪,2-小齒輪,3-減速器,4-離合裝置,5-動力驅動部件,6_驅動單元,
7-刀盤。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明,但是本實用新型可以根據權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0031]實施例1:
[0032]一種盾構機刀盤的驅動系統,詳見圖1,具體包括設置在刀盤7上的大齒輪I以及與所述大齒輪I連接的驅動單元6。
[0033]所述驅動單元6的數量為η個,η的取值可以為I個,也可以為2,還可以為2個以上的其他數量,具體數量可以根據實際需求進行選擇。當η的取值大于等于2時,所述驅動單元6并聯(兩兩之間相
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