CN105484756A - 抗扭转均磨损掘进机 - Google Patents
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Abstract
适用于地下工程施工的单动力抗扭转均磨损掘进机，由位于中心部位的内刀盘和在外围部分的外刀盘组成。两个刀盘转向不同，可以克服掘进机在工作时产生的自传。两个刀盘转速不同，内刀盘转速较高，外刀盘转速较低，使得刀盘上沿着刀盘径向各点的线速度得到均衡，进而使刀盘上切削器的磨损均衡。减少只因部分切削器磨损带来的停机检修，提高掘进机的使用效率。内、外刀盘由一套动力系统驱动，减少设备占用空间。
Description
技术领域
本发明为单动力抗扭转均磨损掘进机，适用于城市地下管道设施、地铁、隧道及其他地下工程的施工。
背景技术
现有的掘进机都设有一个与所建隧道直径相符的刀盘，在刀盘上面对着掌子面的一侧，装有若干固定的或可以自由转动的切削器。紧接刀盘的后部设有作为掘进机壳体的圆筒，在圆筒中心用轴承支撑着一根可绕隧道轴线转动的转轴。转轴的前端连接刀盘，后部连接齿轮箱及马达。马达的动力经齿轮箱驱动转轴，进而带动刀盘转动，通过刀盘上的切削器对岩土进行切削。用这种方法设计的掘进机有CN85107825介绍的防护式隧道掘进机以及CN86100645介绍的掩护支架平硐掘进机。
由于掘进机在切削岩土时受到来自被切削岩土的作用，掘进机本体容易产生与切削方向相反的旋转，需要在使用中不断地纠正；由于在刀盘的径向，外围的切削器线速度较高，靠近刀盘中心的切削器线速度较低，因此，两者受到的磨损相差很大。常常是外围的切削器已经磨损的需要更换了，而靠近中心部位的切削器还依然完好。更换切削器的时间不能统一，增加了检修时间，降低了掘进机的使用效率。。
发明内容
本发明的目的是提供一种单动力抗扭转均磨损掘进机。刀盘被分解为两部分，由位于中心部位的内刀盘和在外围部分的外刀盘组成。两个刀盘转向不同，可以克服掘进机在工作时产生的自传。两个刀盘转速不同，内刀盘转速较高，外刀盘转速较低，使得刀盘上沿着刀盘径向各点的线速度得到均衡，进而使刀盘上切削器的磨损均衡。减少只因部分切削器磨损带来的停机检修，提高掘进机的使用效率。内、外刀盘由一套动力系统驱动，减少设备占用空间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图：
图2为刀盘的示意图：
具体实施方式
如图1所示：本发明包括设置在掘进机机壳圆筒1内的空心轴6，空心轴6的后部与齿轮箱12及马达15连接，空心轴6的前部与外刀盘2固接。马达15的动力经齿轮箱12里的输入轴14，带动齿轮10，与空心轴6上的齿轮23啮合，驱动空心轴6旋转，带动外刀盘2旋转，由外刀盘2上的切削器4对掌子面外围部位的岩土进行切削。
在空心轴6的内部，穿插着一根中心轴19，其后部与齿轮箱12及马达15连接，中心轴19的前部与内刀盘3固接。齿轮箱12里设置有中间轴17，其上装有惰轮16。马达15的动力经齿轮箱12里的输入轴14，带动齿轮11，并通过惰轮16与中心轴19上的齿轮21啮合，驱动中心轴19旋转，带动内刀盘3旋转，由内刀盘上的切削器4对掌子面中心部位的岩土进行切削。
空心轴上装有推力轴承7和推力轴承22，空心轴6由推力轴承7和推力轴承22支撑，进行旋转。
中心轴上装有推力轴承5和推力轴承20，中心轴由推力轴承5和推力轴承20支撑，进行旋转。
外刀盘2上所受到的来自岩土的推力，通过外刀盘2，空心轴6，推力轴承7传递给机架8。
内刀盘3上所受到的来自岩土的推力，通过内刀盘3，推力轴承5传递
给空心轴6，再通过空心轴6，推力轴承7传递给机架8。
齿轮厢12中设有输入轴14，同时设有轴承9和轴承13，输入轴14由轴承9和轴承13支撑。
齿轮箱12还设有中间轴17，同时设有一对轴承18，中间轴17由轴承18支撑。
输入轴14上固有齿轮10和齿轮11，中间轴17上装有惰轮16，空心轴6上固有齿轮23，中心轴19上固有齿轮21。
马达15的动力通过输入轴14带动齿轮10与齿轮23啮合，驱动空心轴旋转。同时，马达15的动力通过输入轴14带动齿轮11与惰轮16啮合，并通过惰轮16与齿轮21啮合，带动中心轴旋转。
如图2所示：由于刀盘上各点的线速度等于该刀盘速度与该点所在圆周半径的乘积。
即V＝ωr.
若掘进机只有一个刀盘，刀盘以角速度ω旋转，刀盘上A、B两点的圆周半径为r1和r2，A、B两点的线速度分别为Va和Vb.
其中Va＝ωr1，Vb＝ωr2，
由于r1＞r2，所以ωr1＞ωr2，Va＞Vb。A、B两点的线速度差距大，形成的磨损差距也就大。
如果刀盘被分解为两部分，即内刀盘和外刀盘。两个刀盘分别转动，外刀盘的转速为ω1，内刀盘的转速为ω2.刀盘上A、B两点的线速度分别为Va和Vb′.
Va＝ω1r1，Vb′＝ω2r2。
虽然仍然是r1＞r2，但是如果提高内刀盘的转速ω2，即ω2＞ω1，就可以使A、B两点角速度与该点所在圆周半径的乘积相等，也就是线速度相等，使Vb′＝Va.同时其他各点的线速度接近均匀，形成的磨损差距趋于均匀。
本发明设计使内刀盘和外刀盘的转向相反，内盘转速为ω2′，B点的线速度为Vb″，这样就可以抵抗掘进机本体容易产生的与切削方向相反的旋转。
Claims (7)
1.一种单动力抗扭转均磨损掘进机。刀盘被分解为两部分，由位于中心部位的内刀盘和在外围部分的外刀盘组成。两个刀盘转向不同，可以克服掘进机在工作时产生的自传。两个刀盘转速不同，内刀盘转速较高，外刀盘转速较低，使得刀盘上沿着刀盘径向各点的线速度得到均衡，进而使刀盘上切削器的磨损均衡。减少只因部分切削器磨损带来的停机检修，提高掘进机的使用效率。
2.内、外刀盘由一套动力系统驱动，减少设备占用空间。
3.根据权利要求1所述的单动力抗扭转均磨损掘进机。其特征在于设置在掘进机机壳圆筒内的空心轴，其后部与齿轮箱及马达连接，前部与外刀盘固接。马达的动力经齿轮箱里的齿轮，与空心轴上的齿轮啮合，驱动空心轴旋转，进而带动外刀盘旋转，由外刀盘上的切削器对掌子面外围部位的岩土进行切削。
4.根据权利要求2所述的单动力抗扭转均磨损掘进机。其特征在于空心轴上装有推力轴承，中心轴上装有推力轴承，空心轴由推力轴承支撑进行旋转。
5.根据权利要求1所述的单动力抗扭转均磨损掘进机。其特征在于在空心轴的内部，穿插着一根中心轴，其后部与齿轮箱及马达连接，前部与内刀盘固接。
6.齿轮箱里设置有中间轴，其上装有惰轮。马达的动力经齿轮箱里的齿轮，通过惰轮与中心轴上的齿轮啮合，驱动中心轴旋转，带动内刀盘旋转，由内刀盘上的切削器对掌子面中心部位的岩土进行切削。
7.中心轴由推力轴承，进行旋转。外刀盘上所受到的来自岩土的推力，通过外刀盘，空心轴，推力轴承传递给机架，内刀盘上所受到的来自岩土的推力，通过内刀盘，推力轴承转递给空心轴，再通过空心轴，推力轴承传递给机架。
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