CN103453102A - 过载保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及过载保护装置。一种与原动机和齿轮箱传动装置结合以通过所述齿轮箱传动装置向负载供应扭矩的过载保护装置。输入轴由原动机驱动并且随所述原动机一起旋转。输入轴上的外花键与具有内花键的输入齿轮配合。在齿轮箱传动装置过载的情况下，所述输入轴在输入轴中的环形凹槽处碎裂。衬套防止输入轴的由原动机驱动的一部分平移，并且该部分在碎裂之后继续旋转。

Description

过载保护装置

技术领域

本发明属于用于驱动地钻机的齿轮箱用过载保护的领域。

背景技术

掘进机是一种地钻机，该地钻机在机器的框架上或框架中经受高的轴向和径向载荷。掘进机包括刀头、齿轮箱和马达（原动机）。当将齿轮传动装置（最重要的是齿圈）附接到齿轮箱的壳体时，施加在刀头上的轴向力和径向力通过壳体传递到齿圈并且造成齿轮和其它部件的失准。失准造成异常齿轮磨损并且最终破坏齿轮、行星架和其它部件。

掘进机在相对于水平方向的运动范围内操作。换言之，掘进机的刀头和附接于该刀头的齿轮箱可相对于水平方向倾斜，并且对于齿轮箱内的一些轴承产生润滑问题，这是因为轴承不存在润滑油。

在现有技术中，内部管需要内部连接，但这些内部连接存在潜在泄漏。这些泄漏允许水进入齿轮箱内并且使其发生故障。潜在泄漏由于当刀头切入土壤和岩石中时齿轮箱内存在极大振动而增大。管在齿轮箱内振动并且连接件由于该振动而泄漏。

Jansen等人在2011年5月3日被授权的美国专利No.7,935,020中描述了：“提供一种用于风力涡轮机的传动系统。所述风力涡轮机包括与该风力涡轮机的叶片连接的低速轴和与发电机连接的较高速轴。所述传动系统还包括大体上至少支撑低速轴的重量的轴承。复合行星齿轮级连接到低速轴和较高速轴，并且该复合行星齿轮级包括旋转行星架、非旋转齿圈、多个行星齿轮以及旋转太阳轮。太阳轮连接到更高速的轴”。

Avery等人在1989年10月17日被授权的美国专利No.4,873,894中描述了：“一种自由平衡的行星传动机构包括反作用齿圈、输出齿圈、沿着中央轴线设置的输入太阳轮、以及多个浮动行星元件，这些浮动行星元件单独地具有与太阳轮啮合的第一行星齿轮、与输出齿圈啮合的第二行星齿轮、以及与反作用齿圈啮合的第三行星齿轮。所需要的第一滚动齿圈阻止了与第三行星齿轮相邻的行星元件的径向向内运动，并且任选的第二滚动齿圈阻止了与第二行星齿轮相邻的行星元件的径向向内运动，以将这些行星元件保持为基本上平行于中央轴线。多个环形节段连接到输出齿圈并且与各行星元件中的凹槽接合，以将这些行星元件保持在预选择轴向位置并且以传递相对低的推力。传动机构容易组装入货车等的接地车轮中，其中将输出齿圈连接成随该接地车轮旋转。传动机构在车轮中的结合消除了与常规多级行星最终传动相关的常用行星齿轮行星架和行星轴承，并且重量更轻且成本更低，同时在相同总体包围空间内被紧凑地装配”。

发明内容

浮动齿轮箱

当齿轮经受载荷时，齿轮系统内的力将齿轮系统的齿轮和其它部件对准，从而形成最佳载荷平衡，也就是说，齿轮自身对准。不由齿轮系统产生的外力使齿轮丧失该对准并且因此不利地影响齿轮位置，从而造成损害和过早磨损。本发明的浮动齿轮系统允许齿轮保持在它们的最有利对准位置。

电动马达经由花键连接驱动输入齿轮。输入齿轮驱动中间齿轮。中间齿轮驱动所述轴，所述轴继而驱动第一太阳轮，使得中间齿轮和第一太阳轮以相同的速度一起旋转。第一太阳轮驱动一组第一行星齿轮。优选地，存在三个第一行星齿轮。这些行星齿轮与不动的（固定的）齿圈接合。第一对球面轴承夹设在每个第一行星齿轮和每个第一行星轴之间。所述第一对球面轴承彼此分离并且为所述第一行星齿轮提供支撑。每个第一行星轴均附接到第一行星齿轮行星架。第一行星齿轮迫使第一行星齿轮行星架旋转并且因此驱动第二太阳轮。第二太阳轮包括外花键和齿轮。

第二太阳轮驱动四个第二行星齿轮。第二行星齿轮啮合不动的（旋转固定）齿圈。第二对球面轴承夹设在每个第二行星齿轮和每个第二行星轴之间。该第二对球面轴承彼此分离并且为第二行星齿轮提供支撑。每个第二行星轴均旋转地附接到第二行星齿轮行星架。第二行星齿轮迫使第二行星齿轮行星架旋转并因此驱动输出轴。

允许齿轮浮动。竖直力和水平力作用在刀头上。这些力通过齿轮箱传递并且返回至支撑结构。在本发明中，齿轮独立于壳体运行，也就是说，齿轮浮动。齿圈浮动。齿圈与壳体间隔开。在齿圈与壳体之间存在小环形间隙，并且由于齿轮并不直接附接到壳体，因此由壳体中的外力引起的偏转并不影响齿轮对准。齿圈使得扭矩从其经过并且因此通过齿圈和罩之间的花键连接锚回（防止旋转）到所述壳体。所述罩附接到壳体并且花键连接象铰链一样起作用。齿圈和壳体彼此独立地偏转。

本发明中的花键连接使得齿轮浮动。花键中具有小间隙。这些间隙允许啮合花键之间的小的相对运动并且帮助齿轮找到最佳地适合于它们的位置。花键连接包括：齿圈和罩之间的连接；第二行星齿轮行星架和输出轴之间的连接；第一行星架和第二太阳轮之间的连接；第一太阳轮和花键轴之间的连接；以及中间齿轮与花键轴之间的连接。

当齿轮经受载荷时，齿轮系统内的力将齿轮对准，从而形成最佳载荷平衡，也就是说，齿轮自身对准。在现有技术中，不是由齿轮系统产生的外力使齿轮失准并且因此不利地影响齿轮位置。本发明允许齿轮系统保持在它们的最有利对准位置。

公开了一种包括壳体的齿轮箱，所述壳体具有罩。所述罩附接到壳体。所述罩包括位于其中央部上的外花键。存在两个输入齿轮，这两个输入齿轮借助原动机（例如电动马达）驱动。这些输入齿轮驱动中间齿轮，该中间齿轮已知为下降（drop down）齿轮。中间（下降）齿轮包括内花键。花键轴包括第一外花键和第二外花键。中间齿轮的内花键接合轴的外花键，从而使所述轴随中间齿轮一起旋转。对中定位管沿着壳体的第一纵向轴线定位。对中定位适配器沿着壳体的第一纵向轴线定位。对中定位适配器被附接到所述壳体。对中定位适配器和对中定位管是固定的。存在两个球面轴承，即轴输入球面轴承和轴输出球面轴承，这些球面轴承能够使齿轮箱的部件在齿轮箱内浮动，因此避免部件的变形和随之的损坏。这些部件包括齿圈、花键轴、第一行星系统、第二行星系统和输出轴。行星系统均包括太阳轮、多个行星齿轮、行星齿轮行星架和多个行星齿轮轴。

第一轴输入球面轴承夹设在固定管和旋转的输出轴之间。第一太阳轮包括内花键。输入花键轴的第二外花键接合第一太阳轮的内花键，从而随之一起驱动太阳轮。

多个第一行星齿轮由第一行星齿轮行星架承载。每个行星齿轮均由第一行星齿轮轴销接到第一行星齿轮行星架。第一对球面轴承夹设在每个第一行星齿轮轴和每个第一行星齿轮之间。第一太阳轮驱动第一行星齿轮。第一行星齿轮行星架约束夹设于第一行星齿轮和第一行星齿轮轴之间的第一对球面轴承中的每个以防其纵向运动。第一行星齿轮行星架相对于第一行星齿轮的相应第一行星齿轮轴约束所述第一行星齿轮，从而保持这些第一行星齿轮而以防其沿它们的相应行星齿轮轴的纵向运动。齿圈安装在壳体内并且包括内花键。齿圈的内花键接合罩的外花键，从而将齿圈附接成防止其相对于罩/壳体旋转。

多个第一行星齿轮啮合驱动第一行星齿轮行星架的齿圈。第一行星齿轮行星架包括内输出花键。第二太阳轮包括外花键和太阳轮。

第一行星齿轮行星架的内输出花键驱动第二太阳轮的外花键。多个第二行星齿轮啮合驱动第二行星齿轮行星架的齿圈。第二太阳轮的轮齿驱动第二行星齿轮，该第二行星齿轮继而驱动第二行星齿轮行星架。第二行星齿轮啮合齿圈。第二对球面轴承夹设在第二行星齿轮轴和第二行星齿轮之间。第二行星齿轮行星架约束夹设在每个第二行星齿轮和第二行星齿轮轴之间的第二对球面轴承以防其纵向运动。第二行星齿轮行星架防止所述第二行星齿轮相对于第二行星齿轮的相应第二行星齿轮轴的纵向运动，从而保持第二行星齿轮不纵向运动。第二行星齿轮行星架包括内输出花键。

输出轴包括外花键。壳体、罩和输出轴具有纵向轴线。第二行星齿轮行星架的内输出花键驱动输出轴的外花键。

轴输出球面轴承位于齿轮箱的输出轴和罩之间以支撑输出轴。轴输出球面轴承允许输出轴相对于输出轴的纵向轴线进行角位移。齿圈相对于罩/壳体枢转。轴输出球面轴承能够使齿圈在壳体内浮动但不接合所述壳体。

还公开了一种用于掘进机的齿轮箱。公开了原动机、刀头和齿轮箱。所述齿轮箱包括：壳体，所述壳体内表面和外花键；轴入轴；第一行星齿轮系统，该第一行星齿轮系统由所述轴驱动；第二行星齿轮系统，该第二行星齿轮系统由所述第一行星齿轮系统驱动。齿圈包括内花键。第一对球面轴承支撑所述第一行星齿轮系统。第二对球面轴承支撑所述第二行星齿轮系统。所述齿圈包括外表面，所述外表面大体上为筒状的。所述齿圈的所述外表面与所述壳体的所述内表面间隔开从而在它们之间形成环形间隙。所述齿圈的所述内花键接合所述壳体的所述外花键，从而将所述齿圈附接成防止其相对于所述壳体旋转。所述齿圈能相对于所述壳体枢转。输出轴由所述第二行星齿轮系统驱动。所述齿轮箱夹设在所述原动机和所述刀头之间。所述原动机向所述齿轮箱的所述输入轴输送动力，并且所述齿轮箱的所述输出轴驱动所述刀头。

润滑

公开了一种轴承润滑系统，该轴承润滑系统包括齿轮箱壳体，其中，所述齿轮箱壳体包括行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包括行星齿轮、外花键、内表面和外表面。润滑油存在于齿轮箱壳体中，并且行星齿轮穿过齿轮箱壳体中的润滑油。浮动齿圈位于齿轮箱壳体内并且浮动齿圈大体上为筒状的。浮动齿圈包括内部和外表面。浮动齿圈的内部包括内花键和内轮齿。浮动齿圈的内花键接合齿轮箱壳体的外花键，从而防止浮动环形壳体相对于壳体旋转。浮动齿圈的外表面与齿轮箱壳体的内表面径向间隔开，从而在齿轮箱壳体和浮动齿圈之间形成环带。

行星齿轮系统的行星齿轮啮合浮动齿圈的内轮齿。浮动齿圈的内轮齿内包括第一通路，所述第一通路用于接纳因行星齿轮与浮动齿圈的内轮齿的啮合而带出的油。该第一通路延伸通过浮动齿圈。浮动齿圈的外表面中包括第一凹槽和第二凹槽。第一O形环和第二O形环位于齿圈的外表面的第一凹槽和第二凹槽内并且密封由齿圈的外表面和壳体的内表面之间的空间形成的环带。齿轮箱壳体包括与所述环带连通的第二通路。所述第二通路在所述齿轮箱壳体中延伸到壳体的外表面。附接到壳体的罩包括与齿轮箱的第二通路连通的第三通路。第二通路和第三通路在结合部处结合在一起并且所述结合部利用O形环密封。

所述罩中包括空隙或腔室。第三通路在结合部和罩中的空隙之间连通。所述罩包括第四通路和周向凹部。第四通路在罩中的空隙和罩中的周向凹部之间连通。轴输出球面轴承邻近罩中的周向凹部安装。润滑油通过浮动齿圈被促动并泵送到第一通路中并通过该第一通路，并且被泵送到齿轮箱壳体和浮动齿圈之间的环带中。来自环带的润滑油被泵送到第二通路中并且通过该第二通路，并且通过第二通路和第三通路之间的结合部。然后油被泵送通过第三通路而到达罩中的空隙/腔室中。之后，油穿过罩中的空隙和罩中的周向凹部之间的第四通路，并且润滑安装在所述凹部附近的轴输出球面轴承。

公开了一种轴承润滑系统，该轴承润滑系统包括齿轮箱壳体，其中，所述齿轮箱壳体包括行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包括行星齿轮、外花键、内表面和外表面。齿轮箱包括输出轴，并且轴输出球面轴承夹设在输出轴和罩之间。润滑油集中在所述空隙中，并且齿轮箱在操作期间相对于水平方向以达至43°的角度倾斜。浮动齿圈位于齿轮箱壳体内并大体上为筒状的。浮动齿圈包括内部和外表面。浮动齿圈的内部包括内轮齿。浮动齿圈接合齿轮箱壳体，从而防止浮动环形壳体相对于壳体旋转。所述浮动齿圈的外表面与齿轮箱壳体的内表面径向间隔开，从而在齿轮箱壳体和浮动齿圈之间形成环带。行星齿轮系统的行星齿轮啮合浮动齿圈的内轮齿。浮动齿圈的内轮齿与行星齿轮啮合，从而将油泵送通过浮动齿圈、环带、齿轮箱壳体、罩和轴输出球面轴承。

位于罩/壳体与输出轴之间的轴输出球面轴承使得油被泵送到所述轴输出球面轴承，以确保轴输出球面轴承在所有时间都被润滑。当刀头相对于地面水平地定位时，油因壳体内的油而被供应到轴输出球面轴承。此时，轴输出球面轴承还接收来自本发明的泵送系统的油。刀头并且因此齿轮箱能够相对于齿轮箱的水平轴线大体上倾斜。轴输出球面轴承在倾斜时缺乏壳体中的油。油或其它润滑剂通常在高度上将壳体填充达至50%高度的水平。在窗口中有设置观察玻璃，该观察玻璃使掘进机的使用者能够看到齿轮箱中的油位。齿圈和周围部件（除了它们的正常功能之外）象泵一样起作用。在齿圈中，在第一行星齿轮的正上方具有三个位于齿圈的齿之间的小孔。这三个孔间隔开120°。当第一行星齿轮和齿圈的齿轮齿啮合（接合）时，迫使油向上而进入这些孔中。油然后将流向位于齿圈和壳体之间的窄腔室然后通过该窄腔室。位于齿圈的端部处的O形环保持油离开由齿圈的外表面和壳体的内表面界定的容积。然后迫使油通过壳体和罩中的所述通路和腔室，从而油到达轴输出球面轴承并因此保持所述轴输出球面轴承被润滑。

本发明的齿轮箱是大的，并且壳体中的用于润滑系统的深孔成本高且难以制造。相反地，本发明消除了对深孔的需要。齿圈和壳体之间的间隙适于传送油。齿圈的两端利用O形环密封。该间隙为大部分的距离（达至齿轮箱的前部的距离）提供了油通路。第一行星齿轮泵送用于润滑轴输出球面轴承而不是第二行星齿轮的油，这是因为第一行星齿轮比第二行星齿轮旋转得更快并且因此产生有效得多的泵送。在穿过间隙之后，油穿过一些长度相对较短的通路并且之后落入罩中的铸造腔室/空隙中。该铸造腔室使用于润滑系统中并且消除了对深孔的需要。在穿过铸造腔室之后，油穿过另一短通路并且到达轴输出球面轴承。

过载保护

齿轮箱具有过扭矩保护。输入轴包括缩径部，该缩径部充当熔断部。在现有技术中，如果过大的力被施加到刀头，则内部齿轮部件失效。输入轴充当熔断部并且在缩径部处碎裂。当熔断部碎裂时，轴的仍连接到电动马达的部分在衬套内无害地旋转。所述衬套防止输入轴的旋转部分在齿轮中的孔内进入得太深。螺钉保持轴的支承外花键的部分。在轴折断或碎裂之后，输入齿轮的孔的内花键保持与轴的外花键啮合在一起。该过扭矩保护系统防止损坏齿圈和齿轮箱的其余部件。输入轴的这两个折断部分能够被容易地置换。

为了防止在输入轴的外半部旋转时损坏输入齿轮，衬套允许以受控的方式进行旋转并且因此防止损坏输入齿轮。换言之，衬套充当肩部并且防止输入轴朝向输入齿轮向内移动从而损坏齿轮。当熔断部未折断且齿轮箱以正常且适当的方式运行时，衬套看起来不旋转并且径向地支撑输入轴。衬套仅在熔断部折断时起作用。如果在熔断部折断时O形环发生任何损坏，则O形环能够被容易地置换。O形环沿着输入轴的作用是保持在衬套和花键处的油脂。输入轴包括外花键，该外花键与输入齿轮上的内花键啮合。

公开了一种结合有原动机和齿轮箱传动装置的过载保护装置，通过所述齿轮箱传动装置向负载施加扭矩。输入轴包括穿过其的孔，以能够将输入轴附接到输入齿轮。输入轴包括用于联接到原动机并且用于随原动机一起旋转的键。所述输入轴还包括外部花键，该外部花键与所述输入齿轮的孔中的内花键相配合。原动机向驱动输入齿轮的输入轴传递扭矩。输入齿轮中包括孔。输入齿轮的孔的内花键与输入轴的外花键啮合。输入齿轮的孔中包括肩部，并且所述衬套位于所述齿轮的孔中并且接合所述孔的肩部。齿轮箱传动装置的输入齿轮驱动行星齿轮系统，该行星齿轮系统继而向负载供应动力。

输入轴包括环形凹槽，当施加在掘进机的切削工具上的负载太大时，所述环形凹槽碎裂。在齿轮箱传动装置处于过大负载时，输入轴在环形凹槽的位置处碎裂。输入轴中包括孔，并且与通过轴的孔结合的环形凹槽形成薄部分，该薄部分充当熔断部。输入轴附接到输入齿轮以防其纵向运动，从而在输入轴碎裂之后输入轴将不纵向移动。

冷却腔室

公开了一种齿轮箱，该齿轮箱包括：壳体和浮动齿轮装置，该浮动齿轮装置用于防止齿轮机构因施加到齿轮箱的轴向力和径向力而损坏。公开了第一冷却隔室和第二冷却隔室。该第一冷却隔室和第二冷却隔室与浮动齿轮装置隔离。第一端口和第二端口向第一冷却隔室供应冷却流体，并且第三端口和第四端口向第二冷却隔室供应冷却流体。

冷却水不可能泄漏到齿轮箱，这是因为齿轮箱相对于冷却隔室被密封。相反地，任何泄漏水无害地落到地上。腔室/隔室中的水由厚的导热钢制壁与齿轮箱隔离。冷却腔室/隔室在后板和前板之后位于齿轮箱的每端处。从螺纹孔移除插塞，并且为了将冷却水泵送到腔室/隔室中并通过该腔室/隔室，将软管附接到螺纹孔。腔室中的冷却水吸收在齿轮箱中产生的热。

存在一管，该管穿过齿轮箱的中央部。当将齿轮箱安装在地钻机中时，安装有承载冷却水的管件，所述管件穿过该管并且向刀头供给水。

附图说明

图1是包括刀头、齿轮箱和原动机的掘进机的示意图。

图1A是图1的示意图的部分放大图，示出了刀头和齿轮箱。

图1B是齿轮箱的立体图。

图1C是齿轮箱的前视图。

图1D是齿轮箱的右视图，其中向齿轮箱输入动力。

图1E是齿轮箱的左视图，其中从齿轮箱输出动力。

图1F是沿着图1D的线1F-1F剖取的剖视图，示出了第一行星齿轮系统、第二行星齿轮系统、浮动齿圈、向第一行星齿轮系统的输入、以及从第二行星齿轮系统的输出，所有这些部件都由轴输入球面轴承和轴输出球面轴承支撑并且采用花键连接，从而能够使齿轮系统和齿圈在固定壳体内浮动。

图1G是图1F的剖视图的部分放大图，示出了浮动齿圈、浮动齿圈和罩之间的花键连接、以及润滑系统的一部分。

图1H是图1F的剖视图的部分放大图，示出了向驱动第一行星齿轮组的第一太阳轮的花键输入、驱动第二太阳轮的第一行星齿轮行星架、驱动第二行星齿轮组的第二太阳轮、以及驱动输出花键（轴）的第二行星齿轮行星架，所有这些部件都由轴输入球面轴承和轴输出球面轴承支撑，从而能够使齿轮系统和齿圈在固定壳体内浮动。

图1I是图1F的剖视图的部分放大图，示出了夹设在对中定位的支撑管和由中间齿轮驱动的花键轴之间的轴输入球面轴承。

图1J是不具有齿圈且不具有壳体的浮动齿轮箱的立体图。

图1K是浮动齿轮箱的立体图，其中齿圈示出为处于分解位置。

图1L是角状花键的示意图。

图1M是渐开线花键的示意图。

图2是沿着图1D的线2-2剖取的剖视图，示出了花键连接到输入齿轮的熔断输入轴，该输入齿轮驱动中间齿轮，该中间齿轮继而驱动花键轴。

图2A是输入齿轮的前视图。

图2B是输入齿轮的剖视图，示出了用于与熔断输入轴连接的内花键。

图2C是熔断输入轴的前视图。

图3是沿着图1E的线3-3剖取的剖视图，示出了齿圈、壳体和罩中的润滑系统和通路。

图3A是图3的部分放大图，示出了通过罩和壳体的润滑剂通路。

图3B是罩的一部分的立体图，示出了通过罩的润滑剂通路。

图3C是浮动齿圈的平面图，示出了通过该浮动齿圈的其中一个润滑剂通路。

图3D是浮动齿圈的剖视图，示出了通过该齿圈的润滑剂通路、壳体、啮合齿轮以及齿圈和壳体之间的间隙。

图4是齿轮箱的俯视图，示出了冷却水插塞。

图4A是齿轮箱的右端视图，其中冷却水板被移除，示出了水腔室、进水口、出水口以及将水腔室与齿轮系统分离的壁。

图4B是齿轮箱的左端视图，其中冷却水板被移除，示出了水腔室、进水口、出水口以及将水腔室与齿轮系统分离的壁。

附图标记

1：壳体

2：罩

2A：输入齿轮

2B：输入轴

2C：筒状衬套

2E、2G、14、24：O形环

2F：用于将输入轴2B附接到输入齿轮2A的螺钉/连接件

2I：输入齿轮2A的内花键

2P：输入轴2B的外花键

2R：用于输入轴2B的承座

2S：用于保持轴承的肩部

2X：用于将罩2附接到壳体1的多个螺钉

2Z：位于罩中的供定位密封件22S的凹部

3：刀头

3A：中间齿轮

3B：花键轴

3C：位于管21和轴3B之间的轴输入球面轴承

3E：太阳轮

3F：保持环

4：作用在刀头3上的水平力

4A：第一行星齿轮行星架

4B：第一行星齿轮

4C：位于第一行星轴4D和第一行星齿轮4B之间的第一对球面轴承

4D：第一行星轴

5：作用在刀头3上的竖直力

5A：第二行星齿轮行星架

5B：第二行星齿轮

5C：第二对球面轴承

5D：第二行星轴

6A：联接框架

6B：联轴器

6C：用于冷却和润滑刀头的水管

7：电动马达、原动机、两者之一

7A：马达框架

7R：掘进机组件

8：位于马达和输入齿轮之间的联轴器

9：齿轮箱

10：轴承盖

11：带头螺钉

12：后冷却器板/罩

12S：用于冷却器板/罩12的连接件

13：适配器

13A：连接件/螺钉

17：行星轴保持件

20：具有齿轮和外花键的第二太阳轮

21：管

22：齿圈

22B：壳体1中的水平通路

22C：罩2中的竖直通路

22D：罩2中的向下收缩区域

22G：位于齿圈22和壳体1之间的间隙

22H：位于罩2中的与开口22r连通的水平通路

22P：通向竖直通路22A的端口

22R：位于罩2中的开口，用于向轴输出球面轴承27提供润滑剂22V：位于罩2中的供存留润滑剂的容积

22Y：罩2中的短水平通路

22Z：齿圈22的外表面

24R：用于O形环的凹部

25：前冷却器板/罩

26：定位销

27：轴输出球面轴承

27I：内滚道

27O：外滚道

27R：滚子

28：输出轴

28L：轴28上的肩部

28S：输出轴上的花键

30：轴承盖

30S：连接件/螺钉

31：唇形密封件

33：唇形密封件

34、48、49：轴承

36：保持件

37：壳体中的插塞

38：壳体中的端口插塞，该插塞被移除以用于冷却水连接

38T：用于冷却水的螺纹连接

39：位于壳体中的端口插塞，用于向齿轮箱9添加油

40：密封件

41：用于相对于壳体1对准罩2的定位销

48B：肩部

48S：输入齿轮肩部

49S：壳体肩部

51：花键轴3B的外花键，该外花键与第一太阳轮3E的花键52啮合

52：第一太阳轮3E的内花键

53：与中间齿轮3A的内花键54啮合的外花键

54：中间齿轮3A的内花键

55：第一行星齿轮齿

56：与第一行星齿轮4B的行星齿轮齿55相配的内齿圈

57：与第二行星齿轮5B的行星齿轮齿58相配的内齿圈

58：第二行星齿轮齿

59：罩2的外花键

60：齿圈20的内花键

61：保持输出轴28的保持环

65：输出轴28的外花键

66：第二行星齿轮行星架5A的内花键

67：第一行星齿轮行星架4A的内花键

68：第二太阳轮20的外花键

69：第二太阳轮20的外部齿轮

69A：第二太阳轮20的输出齿

70：第二行星齿轮5B的齿

71：球面轴承5C的内滚道

72：球面轴承5C的滚子轴承

73：球面轴承5C的外滚道

74：球面轴承4C的内滚道

75：球面轴承4C的滚子

76：球面轴承4C的外滚道

77：轴输入球面轴承3C的内滚道

78：轴输入球面轴承3C的滚子

79：轴输入球面轴承3C的外滚道

80：第二行星架5A和罩2之间的轴密封件

81：输入轴2B中的台阶孔

81A：输入轴2B的孔中的第一肩部

81B：输入轴2B的孔中的第二肩部

82C：输入轴2B的外部

82D：输入轴2B的内部

82H：输入轴2A上的外肩部

82F：环形凹槽、熔断部

82R：输入轴2B中的环形凹槽和台阶孔81之间的薄部分

82Z：肩部82H上的倒角

84：输入齿轮2A的齿

85：中间齿轮3A的齿

86：输入齿轮2A的承座部2R中的孔

86A：孔86中的第一肩部，该第一肩部接合输入轴2B的肩部82H

86B：孔85中的接合衬套2C的第二肩部

95A：内角状花键和外角状花键之间的间隙

96A：内角状花键和外角状花键之间的间隙

97A：内角状花键和外角状花键之间的间隙、齿隙

95I：内渐开线花键和外渐开线花键之间的间隙

96I：内渐开线花键和外渐开线花键之间的间隙

97I：内渐开线花键和外渐开线花键之间的间隙、齿隙

99：指示齿圈22、壳体1和第二行星齿轮5B的相对旋转的箭头

99A：指示第二行星齿轮5B和第二太阳轮20的相对旋转的箭头

99B：指示第一太阳轮3E和花键轴3B的相对旋转的箭头

99C：指示中间齿轮3A和花键轴3B的相对旋转的箭头

99D：指示第二行星架5A和输出轴28的相对旋转的箭头

99E：指示第一行星齿轮4B、齿圈20和壳体1的相对旋转的箭头

99Z：指示掘进机的旋转的箭头

100：包括刀头、齿轮箱和原动机的掘进机的示意图

100A：示出刀头和齿轮的图1的示意图的放大部分图

100B：齿轮箱的立体图

100C：齿轮箱的前视图

100D：其中动力输入到齿轮箱的该齿轮箱的右视图

100E：其中动力从齿轮箱输出的该齿轮箱的左侧图

100F：沿着图1D的线1F、1F剖取的剖视图，示出了第一行星齿轮系统、第二行星齿轮系统、浮动齿圈、向第一行星齿轮系统的输入、以及从第二行星齿轮系统的输出，所有这些部件都由轴输入球面轴承和轴输出球面轴承支撑，从而能够使齿轮系统和齿圈在固定壳体内浮动

100G：图1F的剖视图的部分放大图，示出了浮动齿圈、浮动齿圈和罩之间的花键连接、以及润滑系统的一部分

100H：图1F的剖视图的部分放大图，示出了向驱动第一行星齿轮组的第一太阳轮的花键输入、驱动第二太阳轮的第一行星齿轮行星架、驱动第二行星齿轮组的第二太阳轮、以及驱动输出花键的第二行星齿轮行星架，所有这些部件都由轴输入球面轴承和轴输出球面轴承支撑，从而能够使齿轮系统和齿圈在固定壳体内浮动

100I：图1F的剖视图的部分放大图，示出了夹设在对中定位的支撑管和由中间齿轮驱动的花键轴之间的轴输入球面轴承

100J：不具有齿圈且不具有壳体的浮动齿轮箱的立体图

100K：浮动齿轮箱的立体图，其中齿圈示出为处于分解位置

100L：角状花键的示意图

100M：渐开线花键的示意图

200：沿着图1D的线2-2剖取的剖视图，示出了花键连接到输入齿轮的熔断输入轴，该输入齿轮驱动中间齿轮，该中间齿轮继而驱动花键轴

200A：输入齿轮的前视图

200B：输入齿轮的剖视图，示出了用于与熔断输入轴连接的内花键

200C：熔断输入轴的前视图

300：沿着图1E的线3-3剖取的剖视图，示出了齿圈、壳体和罩中的润滑系统和通路

300A：图3的部分放大图，示出了通过罩和壳体的润滑剂通路

300B：罩的一部分的立体图，示出了通过罩的润滑剂通路

300C：浮动齿圈的平面图，示出了通过该浮动齿圈的润滑剂通路

300D：浮动齿圈的剖视图，示出了通过该浮动齿圈的润滑剂通路

400：齿轮箱的俯视图，示出了冷却水插塞

400A：齿轮箱的右端视图，其中冷却水板被移除从而示出了水腔室、进水口、出水口以及将水腔室与齿轮系统分离的壁

400B：齿轮箱的左端视图，其中冷却水板被移除从而示出了水腔室、进水口、出水口以及将水腔室与齿轮系统分离的壁

TT：齿厚

SW：空间宽度

具体实施方式

图1是掘进机7R的示意图100，该掘进机包括刀头3、齿轮箱9和原动机7。图1A是图1的示意图的部分放大图100A，更详细地示出了刀头3和齿轮箱9。如图1和图1A所示，电动马达7驱动输入齿轮2B，该输入齿轮继而经由花键连接驱动输入齿轮2A。输入齿轮2A驱动中间齿轮3A。

仍参考图1和图1A，在地钻操作中在刀头3上施加有水平或轴向力4。该掘进机（地钻机）被迫使进入可能非常硬的土地材料中。刀头3上包括有尖钉（未示出），该尖钉强制切入土地材料中。所有轴向力4都被传递通过刀头3的框架、联接框架6A、齿轮箱9的壳体1、齿轮9的罩2、以及马达框架6A。类似地，刀头经受如图1和图1A所示的径向力5。所有这些径向力都传递通过刀头3的框架、联接框架6A、齿轮箱9的壳体1、齿轮箱9的罩2、以及马达框架7A。这些竖直力和水平力不传递到齿圈，因此不传递到第一行星齿轮系统和第二行星齿轮系统。齿轮箱内的这些行星齿轮系统由轴输入球面轴承和轴输出球面轴承支撑，以使这些行星齿轮系统能够浮动（即，自对中并对齐）并且避免由齿轮箱的框架（在现有技术中）通常传递到齿轮系统的力造成的变形和失准。轴输入球面轴承、轴输出球面轴承、多个啮合的内花键和外花键、以及多个啮合的齿轮允许行星齿轮系统浮动，即自对中和对准。部件（即，各种齿轮、花键、行星架等）的公差累积使得齿轮箱的部件在齿轮箱内找到自然取向和对准。

允许齿轮浮动。竖直力和水平力作用在刀头上。这些力传递通过齿轮箱并且返回到支撑结构。在现有技术中，齿圈固定到壳体并且传递到壳体的力使得行星齿轮系统的齿圈和其它部件失准。该失准将造成异常对准、齿轮磨损和对行星齿轮系统的损坏。

在当前发明中，齿轮独立于壳体运行；即，齿轮浮动。齿圈22因其与壳体1分离而浮动。在齿圈22和壳体1之间存在小的环形间隙22G，并且因此壳体1中的力不影响齿轮在壳体内的对准。

齿圈22使得扭矩从其经过并且被锚固到壳体1。这通过齿圈22和罩2之间的花键连接59、60来实现，花键连接59、60类似于铰链起作用并且如由附图标记99所示枢转。罩2附接到壳体1。齿圈22和壳体1彼此独立地偏转。

仍参考图1和图1A，掘进机中的驱动轴6A通过联轴器6B联接到输出轴28。联轴器6B进一步隔离输出轴28并防止任何力传递到输出轴28。联轴器8将电动马达的输入联接到输入轴2B。通道6C充当通过掘进机的水管，以在操作期间冷却刀头3。

图1B是齿轮箱9的立体图100B，示出了输入轴2B、2B以及轴承保持板10、10。图1B中示出了壳体1、罩2和未编号的观察玻璃。输入齿轮2A、2A的承座2R、2R收纳输入轴2B、2B。参考图1B和图1F，适配器13利用螺钉13A螺纹连接到壳体1，如图1F所示。而且，后冷却器帽12利用螺钉12S螺纹连接到壳体1。前冷却器帽25利用螺钉11附接到罩2，如图1E所示。管21借助定位销26附接到适配器，以防止旋转，如图1F和图11所示。

图1E是齿轮箱9的左视图100E，其中动力借助输出轴28从齿轮箱9输出并且通过花键连接28S被输出。图1E还示出了轴承盖30、保持件36以及管21。

参考图1E和图1F，轴承盖30借助螺钉30S附接到罩2，并且保持轴输出球面轴承27。定位销41用于借助壳体1中的相应承座来正确地取向罩2。螺钉2X将罩2固定到壳体1。唇形密封件31夹设在轴承盖30和输出轴28之间。

参考图1F和图1H，轴输出球面轴承27包括内滚道27I、外滚道27O和滚子27R。轴输出球面轴承27夹设在输出轴28和罩2之间，并且由轴承盖30、轴28上的肩部28L以及罩2的肩部2S在纵向保持就位。管21是固定的并且借助定位销26附接到靠近齿轮箱的后端的适配器13，并且该管21由靠近齿轮箱9的前端的保持件36支撑。保持件36借助位于不同平面中的未示出的螺钉附接到输出轴28。保持件36随输出轴28一起旋转。

参考图1F，轴承34夹设在管21和保持件36之间，以能够使保持件36旋转并且同时支撑第二行星齿轮行星架5A。唇形密封件33夹设在保持件36和管21之间，以保持用于轴承34和其它部件的润滑油。保持件36保持轴28不被抽出。O形环61轴向地保持在轴输出球面轴承27和第二行星齿轮行星架5A之间。

图1C是齿轮箱9的前视图100C，示出了与图1B中所示的相同主要元件的大部分。图1C示出了输出轴28，该输出轴具有外花键28S，所述外花键用于与联轴器6B啮合。图1C还示出了用于保持轴输出球面轴承27的轴承盖30，所述轴输出球面轴承27支撑输出轴28，如图1F所示。在图1D中还示出了冷却盖板12。

图1D是齿轮箱9的右视图100D，其中动力经由输入轴2B输入到齿轮箱9。承座2R收纳带键的输入轴2B。轴承盖10保持轴承，如图2所示。输入轴2B包括外花键2P，这些外花键与承座2R中的内花键2I啮合。图3是沿着图1E的线3-3剖取的剖视图，示出了输入轴2B和输入齿轮2A。

图1F是沿着图1D的线1F-1F剖取的剖视图100F，示出了第一行星齿轮系统、第二行星齿轮系统、浮动齿圈22、向第一行星齿轮系统的输入、以及从第二行星齿轮系统的输出，所有这些部件都由轴输入球面轴承和轴输出球面轴承支撑并且采用花键连接，从而能够使齿轮系统和齿圈在固定壳体内浮动。在第一行星齿轮4B和第一行星轴4D之间夹设有一对第一球面轴承4C、4C，从而相对于第一行星轴4D支撑第一行星齿轮4B。在第二行星齿轮5B和第二行星轴5D之间夹设有一对第二球面轴承5C、5C，从而相对于第二行星轴5D支撑第二行星齿轮5D。在管21和花键轴3B之间夹设有轴输入球面轴承3C，从而相对于管21支撑花键轴。管21附接到适配器13，并且适配器附接到壳体1。密封件14是夹设在适配器和壳体1之间的O形环密封件。在罩2和输出轴28之间夹设有轴输出球面轴承27，从而相对于罩2支撑所述输出轴。罩2借助图1E中所示的螺钉2X附接到壳体1。

参考图1F和图1G，一对球面轴承5C均包括内滚道71、外滚道73以及滚子72。参考图1F和图1I，轴输入球面轴承3C包括内滚道77、外滚道79和滚子78。参考图1F和图1H，一对球面轴承4C均包括内滚道74、外滚道76和滚子75。

图1G是图1F的剖视图的部分放大图100G，示出了浮动齿圈22、位于浮动齿圈22和罩2之间的花键连接59、60以及润滑系统的一部分。

参考图1F和图1G，罩2包括外花键59，齿圈22包括内花键60。外花键59松散地接合内花键60，从而允许齿圈22相对于外花键59枢转。齿圈22相对于罩2不枢转。然而，齿圈22可以略微枢转或旋转，如由箭头99所示的。间隙22G是位于壳体1的内表面和齿圈22的外表面22Z之间的环形间隙。齿圈在图3B和图3C中可见。

参考图1F和图1G，齿圈20包括与第二行星齿轮5B的齿58啮合的齿57，并且齿圈20包括与第一行星齿轮4B的齿55啮合的齿56。尽管这些齿如所述那样啮合，但在这些齿之间存在足够的游隙，以允许齿圈20和这些行星齿轮之间进行相对旋转运动，从而能够使齿圈20如由附图标记99所示的那样枢转。当然，齿圈的枢转或旋转的量将取决于环形间隙22G的尺寸。而且，在行星齿轮4B、5B和内齿圈20之间可以存在相对旋转运动，这取决于齿轮箱内的行星齿轮系统的动力学和负载。

图1H是图1F的剖视图的放大部分图100H，示出了：花键轴3B，该花键轴输入到第一太阳轮3E，该第一太阳轮驱动第一行星齿轮组4B；第一行星齿轮行星架4，该第一行星齿轮行星架驱动第二太阳轮20；第二太阳轮20，该第二太阳轮驱动第二行星齿轮组5B；以及第二行星齿轮行星架5A，该第二行星齿轮行星架驱动浮动输出花键28，所有这些部件都由轴输入球面轴承3C和轴输出球面轴承27支撑，从而能够使所述齿轮组、行星架、太阳轮以及齿圈在固定壳体1内浮动。

参考图1F和图1H，第二太阳轮20包括第一外部齿轮69，该第一外部齿轮具有齿69A和外花键69。第二太阳轮20的外花键68与第一行星齿轮行星架4A的内花键67啮合。第二太阳轮69的齿69A与行星齿轮5B的齿70啮合。而且，第二行星架5A包括内花键66，该内花键与输出轴28的外花键65啮合。内花键66与外花键65啮合，并且在所啮合的花键之间可以存在一些相对旋转运动。尽管齿和花键如上所述地啮合，但在齿之间存在足够的游隙，以允许第二太阳轮20、第一行星架4A以及第二行星齿轮5B之间的相对旋转运动，从而能够如由附图标记99A所示的那样枢转。

仍参考图1F和图1H，第二行星架5A包括内花键66，并且输出轴28包括外花键65。内花键66与输出花键65啮合。尽管花键如上所述地啮合，但在花键连接之间和花键连接中存在足够的游隙，以允许第二太阳轮20、第一行星架4A以及第二行星齿轮5B之间的相对旋转运动，从而能够如由箭头99A所示的那样进行枢转。

图1I是图1F的剖视图的部分放大图100I，示出了轴输入球面轴承3C，该轴输入球面轴承3C夹设在对中定位的支撑管21和由中间齿轮3A驱动的花键轴3B之间。图1I示出了保持环3F，该保持环3F将第一太阳轮3A保持就位。轴输入球面轴承3C定位在适配器3B和管21上的肩部之间。附加地，轴承3C定位在花键轴3B和部分地位于花键轴3B的凹槽中的保持环之间。参考图1F、图1H和图1I，花键轴3B包括外花键53，该外花键与中间齿轮3A的内花键54啮合。花键轴3B包括外花键51，该外花键与太阳轮3E的内花键52啮合。尽管花键如上所述地啮合，但在花键之间存在足够的游隙，以允许花键轴3B、第一太阳轮3E以及中间齿轮3A之间的相对旋转运动，从而能够如由附图标记99B和99C所示的那样枢转。

图1J是浮动齿轮箱的立体图100J，其中未示出齿圈20并且也未示出壳体1。图1K是浮动齿轮箱的立体图100K，其中示出了齿圈20处于分解位置并且未示出输入齿轮。通路22Z用于使润滑剂从齿圈的内侧（并且更具体地从内部齿56）流到外表面22S。在齿圈中存在三个通路22P。在图1K中还示出了齿圈22的内轮齿58和内花键60。内花键与罩2的外花键59啮合。罩2固定到壳体1并且防止齿圈22相对于罩2和壳体1旋转。

参考图1J，输入驱动轴2B驱动输入齿轮2A，该输入齿轮继而驱动中间齿轮3A。中间齿轮3A包括内花键53，该内花键与轴3B的花键54啮合，使得花键轴3B与中间齿轮3A一起旋转。输入齿轮2A包括齿84，这些齿与中间齿轮3A的齿85啮合。

图1F、图1J和图1K中示出的第一行星齿轮系统包括多个行星齿轮4B、第一行星齿轮行星架4A以及第一太阳轮3E。优选地，存在三个行星齿轮4B，并且它们由轴保持件17保持就位。图1F、图1J和图1K中示出的第二行星齿轮系统包括多个行星齿轮5B、第二行星齿轮行星架5A以及第二太阳轮20。优选地，存在四个行星齿轮5B，并且它们由轴保持件17保持就位。第二太阳轮20自对中并且与管20间隔开。垫圈20R、20L将第二太阳轮20定位在保持件36和花键轴3B之间。

图1L是角状内花键和角状内花键的示意图100L，在内花键齿和外花键齿之间具有竖直间隙95A、96A。此外，图1L示出了位于内花键齿和外花键齿之间的水平间隙97T。有时水平间隙97T也称为配合花键的齿之间的齿隙。SW是间隔宽度，TT是齿厚，如图1L和图1M所使用的。

图1M是与图1L类似的示意图100M，图1M利用渐开线花键齿构型，在渐开线内花键齿和渐开线外花键齿之间具有竖直间隙95I、96I。而且，图1M示出了位于渐开线内花键和渐开线外花键之间的水平间隙97I。有时水平间隙97I称为配合花键之间的齿隙。

刚刚描述和示意的间隙说明了本文所述的所有花键互连并且能够在部件之间进行相对旋转运动。相对旋转运动还发生在齿轮之间。例如，旋转运动能够发生在齿圈22和罩2之间、第二行星齿轮5B和齿圈22之间、第二行星齿轮5B和第二太阳轮20之间、第二行星齿轮行星架5A和输出轴28之间、第一行星齿轮4B和齿圈22之间、第一行星齿轮4B和第一太阳轮3E之间、第一行星齿轮行星架4A和第二太阳轮20之间、第一太阳轮3E和花键轴3B之间、以及中间齿轮3A和花键轴3B之间。

图2是沿着图1D的线2-2剖取的剖视图200，示出了利用花键连接2I、2P结合到驱动中间齿轮3A的输入齿轮2A的熔断输入轴2B。中间齿轮3A包括内花键54，该内花键54与花键轴3B的外花键53啮合。花键轴3B随中间齿轮3A一起旋转。

仍参考图2，输入齿轮2A由圆柱轴承48、49支撑在壳体1中。密封件40位于轴承盖10和承座2R之间。轴承盖10和输入齿轮肩部48S将圆柱轴承48在壳体和输入齿轮之间紧固就位。壳体肩部49S和输入齿轮2A中的肩部49B将圆柱轴承49在壳体1和输入齿轮2A之间保持就位。图2A是输入齿轮2A的前视图200A，示出了齿轮齿84和承座部2R。图2B是输入齿轮2A的剖视图200B，示出了用于与熔断输入轴连接的内花键2I。图2C是熔断输入轴2B的前视图200C，示出了熔断部82F、外花键2P、外轴部82C、内轴部82D和穿过该输入轴的台阶孔81。在轴部82C中示出了键槽82K。键槽82K与联轴器8的对应键啮合，从而将动力从电力驱动马达8传递到输入轴2B。

齿轮箱9具有过扭矩保护。输入轴2B包括直径减小部82F。在台阶孔81和直径减小部82F之间的区域82R中的轴厚度比其它轴位置82C、82D中的显著更小。O形环2E、2G密封输入轴2B，以防止不想要的污物侵入并且用于保持密封件之间的油脂。如果向刀头3施加过大的力，则输入轴2B处起到熔断的作用并且在直径减小部82F处碎裂。当发生碎裂时，输入轴2B的一部分仍连接到联轴器8并且在衬套2C内无害地旋转。

输入齿轮2A中包括台阶孔86，所述台阶孔具有第一肩部86A和第二肩部86B。衬套2C位于承座2R的孔86中并且接合该孔中的第二肩部86B。输入轴2B上包括外肩部82H。当熔断部82F碎裂时，输入轴2B的外肩部82H接合承座2R的孔86中的第一肩部86A。应注意，外肩部82H包括倒角82Z，该倒角与承座2R的孔86的第一肩部86A上的对应表面相匹配。在熔断部未碎裂的正常情况下，外肩部82H不接合孔86中的第一肩部86A。输入轴2A的孔81是台阶孔，该台阶孔包括第一肩部81A和第二肩部81B。

衬套2C和输入齿轮2A的承座部2R的孔86中的肩部86A、86B防止直径减小部82F（一旦碎裂）朝向齿轮2A的中央部向内移动，从而防止损坏齿轮2A和/或齿轮2A的承座部2R的内花键2I。螺钉2F将轴2B的内部82D保持在输入齿轮2A的承座部2R内。过扭矩保护系统防止损坏齿圈2A以及防止损坏齿轮箱的其它部件。轴2B的两个碎裂轴部82C、82D容易被置换。

为了防止在外熔断半部旋转时损坏齿轮2A，衬套2C允许以受控的方式进行旋转因此防止损坏齿轮2A的承座2R。当熔断部82F未碎裂并且齿轮箱以正常且适当的方式运行时，衬套2C支撑轴2B。衬套2C仅在熔断部82F碎裂或打开时起作用。如果在熔断部82F发生碎裂时O形环2G发生任何损坏，则O形环2G能够容易被置换。O形环2G、2E的作用是为了保持在衬套2C和花键2P处的油脂。

图3是沿着图1E的线3-3剖取的剖视图300，示出了齿圈22、壳体1以及罩2中的润滑系统和通路。图3A是图3的部分放大图300A，示出了通过罩2的润滑剂通路。间隙22G形成为位于齿圈22和壳体1的内表面之间的环带。间隙22G的几何形状在操作齿轮箱的情况下改变，也就是说，在齿圈22相对于罩2进行枢转动作的情况下改变。

图3B是罩2的一部分的立体图300B，示出了由未编号的箭头穿过该罩的润滑剂通路。虚线箭头表明润滑剂在罩2内和穿过罩2的流动。

图3C是浮动齿圈22的平面图300C，示出了穿过该浮动齿圈的润滑剂通路22P。图1K示出了分开120°的3个油通路22P，意味着如果壳体1填充了半满的润滑剂，则至少两个油通路22P可以取向在油位下方。图3D是浮动齿圈22的剖视图300C，示出了润滑剂通路22P、壳体1、以及位于齿圈和壳体1之间的环形间隙22G。行星齿轮4B被示出与齿圈4B啮合，其中行星齿轮的泵送动作迫使润滑剂进入并通过通路22P。

刀头3以及因此齿轮箱9能够相对于水平方向倾斜达到43°22’的最大值，如由图1中的箭头99Z所示。沿向下的弧的倾斜可能较小程度地发生，但其不影响轴承润滑。当齿轮箱9向上倾斜时，其将使润滑剂（油）流出。这继而将使得轴承过热、烧焦并因此失效。齿圈22和周围部件（除了它们的正常功能之外）还充当油泵。在齿圈22中，位于行星齿轮4B正上方的是位于齿圈的齿之间的小通路。随着齿轮齿的啮合，迫使润滑油向上进入该通路22P中。选择第一行星齿轮4B而不是第二行星齿轮5B来泵送油，这是因为行星齿轮4B比第二行星齿轮5B旋转得更快，因此形成有效得多的泵。然后润滑油流到位于齿圈22和壳体1之间的环带22G然后通过该环带22G。位于齿圈的每端处的O形环24在压力下保持润滑剂以防止润滑剂溢出。然后迫使润滑油通过一系列孔和腔室的通路，从而油到达轴输出轴承27并且因此保持轴输出轴承27被润滑。

参考图1G、图3和图3A，润滑剂由第一行星齿轮4B的齿轮齿55泵送通过通路22P。如图1K所示存在三个间隔开120°的通路22P。润滑剂离开通路22P，从而供应到如由通常为环形的间隙22G和O形环24、24限定的容积，如在图1G中所示的。当油位于如所限定的容积中时，油处于压力下并且进入壳体1中的竖直通路22A，该竖直通路继而与壳体1中的水平通路22B连通。密封件22S位于罩2的凹部2Z中。凹部2Z与壳体中的通路22B对准并且与罩2中的短通路2Y水平连通，该短通路2Y继而与罩2中的竖直通路22C连通。竖直通路22C与由前冷却器板25包围的容积22V连通。冷却器板25利用螺钉11附接到罩2。随着滑润剂在容积22V中集中并存留，所述滑润剂传入向下收缩区域22D并且通过该向下收缩区域，容积22V在该向下收缩区域处连通到水平通路22H。水平通路22H连通开口22H，该开口22H向轴输出球面轴承27提供润滑剂。在与齿轮箱的取向无关的情况下提供润滑，换言之，如果齿轮箱倾斜，则借助刚描述的泵送系统来使得润滑继续。

参考图4、图4A和图4B，公开了一种齿轮箱，该齿轮箱包括壳体和浮动齿轮装置，所述浮动齿轮装置用于保护齿轮机构以防其由于施加到齿轮箱的轴向和径向力而损坏。公开了第一冷却隔室和第二冷却隔室。第一冷却隔室和第二冷却隔室与浮动齿轮装置隔离开。第一端口和第二端口向第一隔室供应冷却流体，并且第三端口和第四端口向第二隔室供应冷却流体。这些端口在图4中都共同地用附图标记38表示。

由于齿轮箱相对于冷却隔室密封因而冷却水不可能泄漏入齿轮箱中。冷却腔室/隔室12C、25中的水分别借助厚的可导热的钢制壁12W、25W而与齿轮箱隔离。冷却腔室/隔室12C、25C存在于齿轮箱的每端处位于后板12和前板25之后。

图4是齿轮箱9的俯视图400，示出了位于齿轮箱的端部处用于供应冷却水的冷却水插塞38、38。图4还示出了输入轴2B、2B、盖板12、盖板25以及输出轴花键28S。图4A是齿轮箱的右侧端视图400A，其中冷却水板被移除从而示出了水腔室12C、进水口12I、出水口12O以及将水腔室12C与齿轮系统分离的壁12W。壁12W的高导热性的。图4B是齿轮箱9的左侧端视图400B，其中冷却水板25被移除从而示出了水腔室25C、进水口25I、出水口25O以及将水腔室25C与齿轮系统分离的壁25W。壁25W也是高导热性的。大量的动力流过齿轮箱并且通过齿轮系统的摩擦而产生热。参考图4，示出了插塞37、37，所述插塞37、37用于密封在制造过程中产生的油润滑钻孔。还在图3和图3A中示出了插塞37、37。

冷却腔室12C、25C存在于齿轮箱的每端处分别位于板12和板25之后。腔室25C的一部分在图1F中可见。图4是齿轮箱9的俯视图400。插塞38被示出并且它们从螺孔移除，软管附接到那些孔以将冷却水泵送到所述腔室中。腔室12C、25C内的冷却水除去在齿轮箱中产生的热。分别位于壁12W、25W之后的腔室12C、25C从齿轮系统被完全密封。

存在穿过齿轮箱的中央部的水管。当齿轮箱被安装在地钻机中时，安装携带冷却流体的水管6C，该水管穿过该管并且将水供给到刀头。在图1和图1A中，附图标记6C用于表示通过齿轮箱9和刀头3的水管6C。水管6C位于管21内，如图1F所示。

已经仅通过实施例对本发明进行了阐述，本领域技术人员将认识到，在不脱离所附的权利要求的精神和范围的情况下，可以对本文所提供的示例进行改变。

Claims (6)

1.一种与原动机和齿轮箱传动装置结合以通过所述齿轮箱传动装置向负载供应扭矩的过载保护装置，所述过载保护装置包括：

输入轴；

所述输入轴包括从其穿过的孔；

所述输入轴包括用于与所述原动机联接并且联接到所述原动机的键，用于随所述原动机一起旋转；

所述输入轴包括外花键；

所述原动机向所述输入轴传递扭矩；

所述齿轮箱传动装置包括输入齿轮；

所述输入齿轮中包括孔；

所述输入齿轮的所述孔包括内花键，所述输入齿轮的所述孔中包括肩部；

衬套，所述衬套位于所述输入齿轮的所述孔中并且接合所述孔的所述肩部；

所述输入轴包括环形凹槽；

所述齿轮箱传动装置的所述输入齿轮驱动行星齿轮系统，该行星齿轮系统继而向所述负载供应动力；并且

在所述齿轮箱传动装置过载的情况下，所述输入轴在所述环形凹槽处碎裂。

2.根据权利要求1所述的与原动机和齿轮箱传动装置结合以通过所述齿轮箱传动装置向负载供应扭矩的过载保护装置，其中：

所述衬套允许所述输入轴的与所述原动机连接的部分继续旋转。

3.根据权利要求1所述的与原动机和齿轮箱传动装置结合以通过所述齿轮箱传动装置向负载供应扭矩的过载保护装置，其中，所述环形凹槽的截面为U形的。

4.一种与原动机和齿轮箱传动装置结合以通过所述齿轮箱传动装置向负载供应扭矩的过载保护装置，所述过载保护装置包括：

输入轴；

所述输入轴包括从其穿过的孔；

所述输入轴由所述原动机驱动并且用于随所述原动机一起旋转；

所述输入轴包括外花键；

所述原动机向所述输入轴传递扭矩；

所述齿轮箱传动装置包括输入齿轮；

所述输入轴包括承座部，所述承座部中包括孔；

所述输入齿轮的所述承座部的所述孔包括内花键，所述输入齿轮的所述承座部的所述孔中包括第一肩部；

衬套，所述衬套位于所述输入齿轮的所述承座部的所述孔中，并且接合所述输入轴的所述承座部的所述孔的所述第一肩部；

所述输入轴包括环形凹槽；

所述齿轮箱传动装置的所述输入齿轮驱动行星齿轮系统，该行星齿轮系统继而向所述负载供应动力；并且

在所述齿轮箱传动装置过载的情况下，所述输入轴使所述环形凹槽碎裂。

5.根据权利要求4所述的与原动机和齿轮箱传动装置结合以通过所述齿轮箱传动装置向负载供应扭矩的过载保护装置，其中，所述环形凹槽的截面为U形的。

6.根据权利要求5所述的与原动机和齿轮箱传动装置结合以通过所述齿轮箱传动装置向负载供应扭矩的过载保护装置，其中：

所述衬套允许所述输入轴的与所述原动机连接的部分继续旋转。

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