CN103836123A - 盾构机搅龙双电机内摆线驱动装置 - Google Patents

盾构机搅龙双电机内摆线驱动装置 Download PDF

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Abstract

本发明涉及盾构机搅龙减速驱动技术领域，一种盾构机搅龙双电机内摆线驱动装置，其特征在于：包括电机、小齿轮、大齿轮、圆盖板、前机壳及内摆线传动件，电机装在圆盖板上，小齿轮设在电机轴端，圆盖板设在前机壳上；内摆线传动件包括输入轴、四相同偏心轴承、内摆线齿圈、四相同行星轮及柱销式输出机构，偏心轴承包括两侧与中间二偏心轴承，其中一与二、三与四相位差180°、二与三相位同，四相同行星轮包括两侧与中间二轮，内摆线齿圈设在中机壳内，柱销式输出机构包括输出轴、柱销及柱套，输出轴支承在机座内孔，前机壳、中机壳及机座顺次联接一体。有益效果：结构较油马达及液压系统简单得多，只要不渴油，使用便很可靠；造价可降低25-35％。

Description

盾构机搅龙双电机内摆线驱动装置
【技术领域】
本发明涉及盾构机搅龙减速驱动技术领域，是三菱重工メカトロシステムズ株式会社盾构机搅龙驱动装置的改进，一种盾构机搅龙双电机内摆线驱动装置。
【背景技术】
搅龙是盾构机的重要部件，其功能是将隧道中的泥土、砂石等杂物源源不断送至洞外。
三菱重工メカトロシステムズ株式会社盾构机中，搅龙驱动装置采用的是《两套低速大扭矩双内曲线径向马达+一级齿轮》联接搅龙结构形式，其存在的问题是：
(1)低速级平行轴传动不合理：低速级小齿轮输入扭矩25630×2(Nm)，大齿轮(Z2＝68、m＝12.0、b＝205)输至搅龙扭矩高达166000(Nm)，大齿轮渗碳淬火、磨齿工艺难度较大；
(2)由于《低速大扭矩双内曲线径向马达》结构复杂、工艺难度高，国内少有生产厂家，因而对于造价高达亿元盾构机多数从国外进口，价格十分昂贵；
(3)应用《低速大扭矩双内曲线径向马达》需配备油压控制系统等。
【发明内容】根据对国内外资料的检索，未发现采用双电机《一级减速+四环板的减速装置》结构形式。本发明目的在于提供比背景技术造价低、维修方便，使用可靠的一种盾构机搅龙双电机内摆线驱动装置。本发明另一目的是用以扩大盾构件部件的国产化。
【技术方案】
(1)采用双电机驱动四环板的理论依据：
闻邦椿《机械设计手册》卷2.9-148页指出：“采用双电机驱动双曲柄的四环板减速器，可以在动平衡状态下平稳运转，这时两个曲柄机械性能的两个电动机驱动，依靠电动机的转差特性一载荷大时转速下降，载荷小时转速上升规律，使通过连杆上的针轮带动同一环板齿轮的两台电动机自动保持转矩与功率的均载。”；
(2)理论上，低速级输出扭矩大，因此应采用多分流或多齿啮合的传动结构，因此采用电机连接单级行星减速器，然后双轴同时驱动四环板输出轴，使搅龙作功；
(3)与搅龙联接的大齿轮(Z2＝68、m＝12.0、b＝205)渗碳淬火、磨齿工艺难度较大。
三菱重工メカトロシステムズ株式会社盾构机中，搅龙的驱动装置采用的低速大扭矩双内曲线径向马达，输出扭矩T＝25630(Nm)、输出转速n＝40rpm，一级齿轮：Z1＝21、Z2＝68、b＝170(nn)，大齿轮Z2＝68输至搅龙的扭矩高达166000(Nm)。
原设计一级齿轮：N1＝214.7kW、n1＝40rpm、Z1＝21、Z2＝68、m＝12.0、T1＝25630×(Nm)b＝170(mm)，计算结果：SH＝1.10、SF＝1.36、(不合格)，加大齿宽b＝205(mm)：SH＝1.20、SF＝1.64
根据针轮-摆线计算结果：N1＝110×2(kW)、n1＝1000rpm、i2＝55、Rz＝285、Za＝55、Zb＝56、K1＝0.7368、K2＝1.9625、Y1mai＝1.46、e＝3.75、rz＝8.0、b＝50(mm)、针销-轮齿接触应力：
σjmax＝(8914/Rz){Y1max T2/B}0.5＝1025(MPa)，过载：T2＝2.437×58828＝143390(Nm)
由内摆线齿圈-摆线轮构成的双摆线传动，其啮合特点是互为包络线的摆线等距线齿轮作为共轭曲线齿轮机构，比之针轮-摆线轮传动，其优点在于：(1)用内摆线齿圈便取代了由针齿壳、很多针齿及针齿套构成的针轮，因而结构简单、另件少、单级减速比可达200(《没有针轮的摆线变速机》机械传动2006.04)；(2)内摆线齿圈与外摆线轮为纯滚动、完全润滑状态啮合，因此其承载能力可提高1个机型。
【有益效果】比之背景技术，其有益效果在于：
(1)电动机结构简单、故障率极小、更换方便；(2)造价可降低25-35％；
(3)减速器结构较油马达及液压系统简单得多，只要不渴油，使用便很可靠；
【附图说明】
图1.是本发明实施例的结构示意图
图2.为三菱重工メカトロシステムズ株式会社盾构机搅龙驱动齿轮啮合示意图
图3.为三菱重工メカトロシステムズ株式会社盾构机搅龙与驱动齿轮连接的结构示意图
【具体实施方式】以下结合附图对本发明详加叙述：
参照图1.一种盾构机搅龙双电机内摆线驱动装置，其特征在于：包括两台电机1、两件小齿轮2、中心大齿轮3、圆盖板5、前机壳6及内摆线传动件，所述电机1装置在圆盖板5上，所述小齿轮2联接在电机1轴伸端，所述圆盖板5装置在前机壳6上；
所述内摆线传动件包括输入轴4、四相同偏心轴承、四相同摆线轮、内摆线齿圈17及柱销式输出机构，所述四相同偏心轴承包括两侧偏心轴承9与中间二偏心轴承15，所述四相同偏心轴承包括滚子轴承与装在轴承内孔的偏心套，所述四偏心轴承中第一与二、第三与四相位均相差180°、第二与三相位同，所述四相同摆线轮包括两侧摆线轮7与中间二摆线轮8，所述内摆线齿圈17联接在中机壳14内孔、所述柱销式输出机构包括输出轴12、柱销16及柱套，所述输出轴12用第一、二轴承10、13支承在机座11内凸缘内孔，所述输入轴4两端用轴承分别支承在圆盖板5与输出轴12圆盘内孔，四片轮优点是能实现动平衡；
所述前机壳6、中机壳14及机座11顺次联接一体。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种盾构机搅龙双电机内摆线驱动装置，其特征在于：
包括两台电机(1)、两件小齿轮(2)、中心大齿轮(3)、圆盖板(5)、前机壳(6)及内摆线传动件，所述电机(1)装置在圆盖板(5)上，所述小齿轮(2)联接在电机(1)轴伸端，所述圆盖板(5)装置在前机壳(6)上；
所述内摆线传动件包括输入轴(4)、四相同偏心轴承、四相同摆线轮、内摆线齿圈(17)及柱销式输出机构，所述四相同偏心轴承包括两侧偏心轴承(9)与中间二偏心轴承(15)，所述四相同偏心轴承包括滚子轴承与装在轴承内孔的偏心套，所述四偏心轴承中第一与二、第三与四相位均相差180°、第二与三相位同，所述四相同摆线轮包括两侧摆线轮(7)与中间二摆线轮(8)，所述内摆线齿圈(17)联接在中机壳(14)内孔、所述柱销式输出机构包括输出轴(12)、柱销(16)及柱套，所述输出轴(12)用第一、二轴承(10、13)支承在机座(11)内凸缘内孔，所述输入轴(4)两端用轴承分别支承在圆盖板(5)与输出轴(12)圆盘内孔；
所述前机壳(6)、中机壳(14)及机座(11)顺次联接一体。
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