CN104533940B - 一种具有自适应补偿功能的tbm主轴轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自适应补偿功能的TBM主轴轴承，包括轴承外圈和轴承内圈，轴承外圈与TBM机头架固定，轴承内圈与轴承外圈之间设有三排滚柱，轴承内圈通过螺栓与TBM刀盘固连，轴承外圈内设有大齿圈，大齿圈用与减速器齿轮相啮合，大齿圈与轴承外圈之间设有轴承组；大齿圈具有不同直径的两内回转表面，第一内回转表面的直径大于第二内回转表面的直径；大齿圈上与减速器齿轮啮合的内齿设置在第一内回转表面上；轴承内圈与大齿圈之间通过鼓形齿实现二者的柔性连接，以应对二者之间在施工中出现的轴向、径向及角偏移，并能相对减少刀盘切削岩石时产生的振动对TBM驱动部件的影响，可保证刀盘驱动系统和减速器以及减速器小齿轮与大齿圈啮合的安全稳定运行。

Description

一种具有自适应补偿功能的TBM主轴轴承

技术领域

本发明涉及一种岩石隧道掘进机主轴部件，尤其涉及一种具有柔性补偿功能的TBM主轴承。

背景技术

目前TBM(全断面隧道掘进机)普遍采用三排四列或者三排三列滚柱式轴承，其中主推进滚柱主要承受刀盘用于切削岩石的推进力和刀盘的自重的倾覆力矩，径向滚柱承受径向力，反推进滚柱承受倾覆力矩和反推力。

由于刀盘作为旋转刚体具有的动不平衡性、开挖断面的岩石内的不均匀性、滚刀不规则磨损、进渣时的冲击、刀具布置因素、切削岩石过程产生的应力波等等都会引起刀盘振动。

刀盘和轴承内圈固连，与驱动机相连的减速器外的小齿轮直接驱动在轴承内圈上分布的大齿圈，由于主轴承内外圈难免存间隙，所以刀盘受到的复杂力矩和振动将引起轴承内圈的轴向窜动和轴线的角偏移及少量的径向偏移，并将严重影响减速器小齿轮与大齿圈的正常啮合和减速器及驱动电机的正常运行，进而影响整个刀盘驱动系统的可靠性。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种新型TBM主轴承柔性改进设计，能够保证刀盘驱动系统和减速器以及减速器小齿轮与大齿圈啮合的安全稳定运行。本发明TBM主轴轴承用于连接减速器(与驱动电动机或液压马达相连)和TBM刀盘。

为了解决上述技术问题，本发明予以实现的一种技术方案是：一种具有自适应补偿功能的TBM主轴轴承，包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈与TBM机头架固定，所述轴承外圈由同轴并列设置的第一轴承外圈和第二轴承外圈构成，所述轴承内圈与所述轴承外圈之间设有主推动滚柱、径向滚柱和反推动滚柱，所述轴承内圈通过螺栓与TBM刀盘固连，所述第二轴承外圈内设有大齿圈，所述大齿圈与减速器齿轮相啮合，所述大齿圈与所述轴承外圈之间设有由两个相同的单列角接触圆柱滚子轴承组成的轴承组；所述大齿圈具有不同直径的第一内回转表面和第二内回转表面，所述第一内回转表面的直径大于所述第二内回转表面的直径；所述大齿圈上与减速器齿轮啮合的内齿设置在第一内回转表面上；所述轴承内圈与所述大齿圈之间设有鼓形齿式联轴器，所述鼓形齿式联轴器包括第一套筒和第二套筒，所述第一套筒和第二套筒的外回转表面设有球面齿，球面中心在齿轮轴线上，所述轴承内圈的内回转表面和所述大齿圈的第二内回转表面分别设有与第一套筒和第二套筒的外齿各自啮合的内齿，第一套筒和第二套筒采用轴向螺栓联接。

进一步讲，本发明中，第一套筒和第二套筒的内侧紧密接触，第一套筒和第二套筒的外侧分别设有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板与所述轴承内圈固定，所述第二挡板与所述大齿圈固定；所述第一挡板与所述第一套筒之间、所述第二挡板与所述第二套筒之间分别设有密封圈。

所述轴承组与轴承外圈之间、所述轴承组与大齿圈之间分别设有轴向调整结构，所述轴向调整结构由挡圈和调整垫圈构成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于本发明中的轴承内圈和大齿圈为分离式结构，并采用鼓形齿式联轴器将轴承内圈和大齿圈柔性连接，可应对二者之间在施工中出现的轴向偏移、角偏移和径向偏移，并能相应的减少刀盘在掘进过程中产生的振动对大齿圈与减速器齿轮啮合的影响。

大齿圈与轴承外圈采用两个相同的单列角接触圆柱滚子轴承组合成的轴承组相配合，可以防止大齿圈的轴向和径向窜动，进而实现大齿圈与轴承外圈的定轴转动。

本发明TBM主轴轴承可保证设备的刀盘驱动系统和减速器以及减速器小齿轮与大齿圈啮合的安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明具有自适应补偿功能的TBM主轴轴承的装配体示意图；

图2-1是图1中所示鼓形齿式联轴器克服轴向偏移的工作状态示意图；

图2-2是图1中所示鼓形齿式联轴器克服径向偏移的工作状态示意图；

图2-3是图1中所示鼓形齿式联轴器克服角偏移的工作状态示意图。

图中：1-第一套筒，2-第一密封圈，3-第一挡板，4-轴承内圈，5-螺栓孔，6-反推进滚柱，7-第一轴承外圈，8-径向滚柱，9-主推进滚柱，10-第二轴承外圈，11-轴套，12-单列角接触圆柱滚子轴承，13-调整垫圈，15-调整垫圈，16-轴承挡圈，17-大齿圈，18-第二套筒，19-第二挡板，20-第二密封圈。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，本发明一种具有自适应补偿功能的TBM主轴轴承的实施例1是，包括轴承外圈和轴承内圈4，所述轴承外圈与TBM机头架固定，所述轴承外圈由同轴并列设置的第一轴承外圈7和第二轴承外圈10构成，所述轴承内圈4与所述轴承外圈之间设有主推动滚柱9、径向滚柱8和反推动滚柱6，所述轴承内圈4通过螺栓(图1中的标号5对应是螺栓孔)与TBM刀盘固连以承受刀盘的受力，其中，主推进滚柱9主要承受刀盘的切削的推进力和刀盘的自重的倾覆力矩，径向滚柱8承受径向力，反推进滚柱6承受倾覆力矩和反推力。

所述第二轴承外圈10内设有大齿圈17，所述大齿圈17与减速器齿轮相啮合，所述大齿圈17与所述轴承外圈之间设有由两个相同的单列角接触圆柱滚子轴承12组成的轴承组，采用由单列角接触圆柱滚子轴承12组合安装的轴承组可实现大齿圈17的轴向和径向固定，以防止大齿圈17的轴向和径向窜动，实现大齿圈17的轴向和径向固定，实现大齿圈17与轴承外圈的定轴转动并可承受大载荷。所述轴承组与轴承外圈之间、所述轴承组与大齿圈17之间分别设有轴向调整结构，所述轴向调整结构由挡圈和调整垫圈构成，如图1所示，在第二轴承外圈10内嵌装有轴套11，在轴承组的外侧设有该轴承挡圈16，轴套11和轴承挡圈16分别顶在轴承组的外圈两侧，在轴套11与轴承外圈10之间的轴向位置安装有调整垫圈13，在轴套11与轴承挡圈16之间装有调整垫圈15用于固定轴承组的轴向位置，进而调整大齿圈17的轴向位置。同样，轴承组的轴承内圈也由轴承挡圈加调整垫圈来固定和调整。

所述大齿圈17具有不同直径的第一内回转表面和第二内回转表面，所述第一内回转表面的直径大于所述第二内回转表面的直径；所述大齿圈上与减速器齿轮啮合的内齿设置在第一内回转表面上；所述轴承内圈4与所述大齿圈17之间设有鼓形齿式联轴器，所述鼓形齿式联轴器包括第一套筒1和第二套筒18，所述第一套筒1和第二套筒18的外回转表面设有球面齿，球面中心在齿轮轴线上。由于该类齿承载能力强和角位移补偿量大以及鼓形齿面使内、外齿的接触条件得到改善，可以避免在角位移条件下直齿齿端有棱边挤压和应力集中的弊端，同时改善了齿面摩擦、磨损状况，降低了噪声，并具有维修周期长的优点。所述轴承内圈4的内回转表面和所述大齿圈的第二内回转表面分别设有与第一套筒1和第二套筒18的外齿各自啮合的内齿，作为柔性连接的两半轴。第一套筒1和第二套筒18采用轴向螺栓联接，采用上述结构的鼓形齿式联轴器将轴承内圈4和大齿圈17柔性连接，轴承内圈4和大齿圈17在施工中则可以实现应对工况中的复杂位移和部分振动，其工作示意如图2-1、图2-2和图2-3所示，可应对二者之间在施工中出现的轴向偏移(如图2-1中的x所示)、角偏移(如图2-3的θ所示)、径向偏移(如图2-2的y所示)及其综合位移，并能相应的减少刀盘在掘进过程中产生的振动对大齿圈17与减速器齿轮啮合的影响。第一套筒1和第二套筒18的内侧紧密接触，第一套筒1和第二套筒18的外侧分别设有第一挡板3和第二挡板19，所述第一挡板3与所述轴承内圈4通过螺栓固定，所述第二挡板19与所述大齿圈17通过螺栓固定；所述第一挡板3与所述第一套筒1之间设有第一密封圈2，所述第二挡板19与所述第二套筒18之间分别设有第二密封圈20。

图1所示的本发明TBM主轴轴承主要用来应对施工中与刀盘固连轴承内圈的轴向位移、角位移和径向位移所造成的综合位移，可用于大型TBM设备及掘进工况较为恶劣的情况。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种具有自适应补偿功能的TBM主轴轴承，包括轴承外圈和轴承内圈(4)，所述轴承外圈与TBM机头架固定，所述轴承外圈由同轴并列设置的第一轴承外圈(7)和第二轴承外圈(10)构成，所述轴承内圈(4)与所述轴承外圈之间设有主推动滚柱(9)、径向滚柱(8)和反推动滚柱(6)，所述轴承内圈(4)通过螺栓与TBM刀盘固连，其特征在于，

所述第二轴承外圈(10)内设有大齿圈(17)，所述大齿圈(17)与减速器齿轮相啮合，所述大齿圈(17)与所述轴承外圈之间设有由两个相同的单列角接触圆柱滚子轴承(12)组成的轴承组；

所述大齿圈(17)具有不同直径的第一内回转表面和第二内回转表面，所述第一内回转表面的直径大于所述第二内回转表面的直径；所述大齿圈上与减速器齿轮啮合的内齿设置在第一内回转表面上；所述轴承内圈(4)与所述大齿圈(17)之间设有鼓形齿式联轴器，所述鼓形齿式联轴器包括第一套筒(1)和第二套筒(18)，所述第一套筒(1)和第二套筒(18)的外回转表面设有球面齿，球面中心在齿轮轴线上，所述轴承内圈(4)的内回转表面和所述大齿圈的第二内回转表面分别设有与第一套筒(1)和第二套筒(18)的外齿各自啮合的内齿，第一套筒(1)和第二套筒(18)采用轴向螺栓联接。

2.根据权利要求1所述具有自适应补偿功能的TBM主轴轴承，其特征在于，第一套筒(1)和第二套筒(18)的内侧紧密接触，第一套筒(1)和第二套筒(18)的外侧分别设有第一挡板(3)和第二挡板(19)，所述第一挡板(3)与所述轴承内圈(4)固定，所述第二挡板(19)与所述大齿圈(17)固定；所述第一挡板(3)与所述第一套筒(1)之间、所述第二挡板(19)与所述第二套筒(18)之间分别设有密封圈。

3.根据权利要求1或2所述具有自适应补偿功能的TBM主轴轴承，其特征在于，所述轴承组与轴承外圈之间、所述轴承组与大齿圈(17)之间分别设有轴向调整结构，所述轴向调整结构由挡圈和调整垫圈构成。