CN105656242B - 用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置 - Google Patents

Abstract

用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，包括传动齿轮组、行星齿轮减速器、空心轴电机、同心轴、液压安全联轴器和制动机构，液压安全联轴器上设置有制动机构，液压安全联轴器与空心轴电机的电机空心轴连接，所述的同心轴设置在电机空心轴内，其一端与液压安全联轴器连接，其另一端穿过电机空心轴后与行星齿轮减速器的输入端连接，行星齿轮减速器的输出端连接传动齿轮组。本装置实现反向传动与反向制动。

Description

用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置

技术领域

本发明涉及硬岩掘进机工程机械技术领域，具体为用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置。

背景技术

在硬岩掘进机施工过程中，往往需要在某一工位作准确定位，缓慢地转动刀盘，如换刀、保养、维护和检修，通常刀盘处于静平衡状态，但若一个或多个刀头被移开，刀盘将失去平衡会自转，对操作人员形成较大的安全威胁，出于对安全、可调节控制和准确停车的迫切需要，为充分保障维修保养人员的安全需要驱动装置具有快速、准确、可靠的制动功能。传统的制动装置安装在电机与减速机之间，由制动分泵、摇臂杠杆、制动毂、制动带、支架和弹簧等组成，体积较大，安装拆卸不便，制动力矩不能精确控制和调节，制动时间长、维护保养困难，无法满足安全、可调节控制和准确停车的需要，且制动时产生过多热量导致减速机润滑油老化加快，影响传动系统的稳定运行。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，实现反向传动与反向制动。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，包括传动齿轮组、行星齿轮减速器、空心轴电机、同心轴、液压安全联轴器和制动机构，液压安全联轴器上设置有制动机构，液压安全联轴器与空心轴电机的电机空心轴连接，所述的同心轴设置在电机空心轴内，其一端与液压安全联轴器连接，其另一端穿过电机空心轴后与行星齿轮减速器的输入端连接，行星齿轮减速器的输出端连接传动齿轮组。

本发明所述的制动机构为盘式制动器。

本发明所述的盘式制动器包括多个设置在制动盘上的制动闸，制动盘设置在液压安全联轴器上。

本发明所述的制动闸设有支撑固定件，支撑固定件的两臂分别设置在制动盘的两侧，在两个支撑臂上均设有用于安装制动组的行腔，所述的制动组由设置在行腔内的活塞导向柱、套设在活塞导向柱的制动衬片和制动块组成，制动块与制动衬片连接，控制制动衬片在活塞导向柱上来回滑动，实现制作衬片对制动盘的制动。

本发明所述的制动块为液压制动块或气压制动块。

本发明所述的制动块由活塞、调节螺母、回位弹簧和碟式弹簧组组成，回位弹簧一端与制动衬片连接，另一端周向和径向固定连接，调节螺母套设在活塞导向柱上，在调节螺母和活塞导向柱之间套设有碟式弹簧组，碟式弹簧组压设在活塞导向柱的弹簧导向腔内，活塞设置在活塞腔内，并压设在碟式弹簧组上，通过活塞的伸缩，使碟式弹簧组变形，回位弹簧带动制动衬片在活塞导向柱轴向上滑动。

本发明所述的制动衬片上还设有两个圆柱导向销，两个圆柱导向销分别设置在活塞导向柱的两侧，对制动衬片进行径向定位，并传递制动所产生的径向力。

本发明所述的同心轴的两端连接花键均为外花键。

本发明有益效果是：

1、空心轴电机反向传动装置结构简单紧凑、重量轻、外形尺寸小，安装拆卸和使用维护方便；所述装置中液压安全联轴器安全阀值可在较大范围内调节，动作快、响应速度快、灵敏度高，有效保护了空心轴电机和行星齿轮减速器免受过载扭矩的损伤；液压安全联轴器布置于空心轴电机尾部，当需要对其进行重新设定、维护和检修时，操作人员无需进入空心轴电机和行星齿轮减速器之间的狭小空间，在外端即可完成相关操作，方便快捷，既降低了施工成本又提高了施工效率和操作人员的环境安全。

2、制动盘和盘式制动器安装在电机尾部，因盘式制动器的制动衬片磨损影响制动效果时方便调整蝶式弹簧组或者更换制动衬片，操作简便，能保证盘式制动器处于稳定的工作状态。

3、盘式制动器由弹簧加载，液压松闸，制动响应时间短，制动及时，能实现精确停车，当在刀盘内工作或人员和材料要通过刀盘时，刀盘转动可随时停止在指定的角度，确保刀盘不会无意的转动，并可根据制动需求布置适当数量的盘式制动器，可满足较大的制动力矩，结构紧凑，对于空间比较紧凑的硬岩掘进机十分实用，明显著增强了硬岩掘进机的安全性和刀盘驱动系统的地质适应性，使刀盘的驱动特性与岩石地质特性相匹配，提高了装机功率的利用率，本发明具有通用性的特点，适用于任何对空间布置、精确制动和安全制动有较高要求的传动系统中。

4、每个对称部分的制动器有两个圆柱导销，将制动衬片上的切向制动力传递到制动盘上，因此制动器活塞和制动衬片不受任何径向力的影响，确保使用寿命长久。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的空心轴电机的结构示意图；

图3为本发明的液压安全联轴器的结构示意图；

图4为本发明的同心轴的结构示意图；

图5为本发明的减速器的结构示意图；

图6为本发明的小齿轮的结构示意图；

图7为本发明的图1中I部放大图；

图8为本发明的图1A-A向的剖视结构示意图；

图9为本发明的图8B-B面的部分剖视结构示意图；

图10为本发明的制动组的剖视结构示意图；

图11为本发明的活塞导向柱的剖视结构示意图；

图中：1、传动齿轮组，101、小齿轮，1011、小齿轮外花键，102、大齿轮，2、行星齿轮减速器，201、行星齿轮减速器输入端内花键，202、行星齿轮减速器输出端内花键，203、行星齿轮减速器安装法兰，3、空心轴电机，301、电机减速器把合螺栓，302、电机空心轴，302、电机安装法兰，4、同心轴，401、同心轴输入端外花键，402、同心轴输出端外花键，5、液压安全联轴器，501、液压安全联轴器剪切管，502、液压安全联轴器剪切环，503、液压安全联轴器轮毂，504、液压安全联轴器空心钢管，6、制动机构，7、制动盘，8、制动闸，801、支撑固定件，8011、支撑臂，802、制动组，803、行腔，804、活塞导向柱，8041、活塞导向腔，805、制动衬片，8051、非石棉有机材料摩擦垫，8052、钢材质衬垫板，806、制动块，8061、活塞，8062、调节螺母，8063、碟式弹簧组，8064、活塞腔，8065、回位弹簧，807、圆柱导向销，9、联轴器罩，901、联轴器罩安装法兰，902、端盖，9021、端盖把合螺栓，903、联轴器罩把合螺栓，10、长螺栓，11、密封，12、排气口，13、螺母，14、垫圈，15、观察门，16、制动盖，17、安装板，18、液压油接口。

具体实施方式

用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，反向传动主要由：空心轴电机、电机空心轴、电机安装法兰、联轴器罩安装法兰、液压安全联轴器、液压安全联轴器空心钢套、液压安全联轴器轮毂、液压安全联轴器剪切管、液压安全联轴器剪切环、同心轴、同心轴输入端外花键、同心轴输出端外花键、端盖、联轴器罩、联轴器罩检修孔、行星齿轮减速器、行星齿轮减速器输入端内花键、行星齿轮减速器输出端内花键、行星齿轮减速器安装法兰、小齿轮、小齿轮外花键、大齿轮、电机减速器把合螺栓、联轴器罩把合螺栓、端盖把合螺栓构成。所述空心轴电机为空心通轴设计，电机空心轴与液压安全联轴器空心钢套相连，空心轴电机安装法兰与行星齿轮减速器安装法兰通过螺栓把合；所述液压安全联轴器轮毂为内花键设计，与同心轴连接，另一端空心钢套与电机空心轴连接；所述同心轴两端带有外花键，一端的外花键与液压安全联轴器的内花键相连接，另一端的外花键与行星齿轮减速器输入端的内花键相连接；所述端盖通过螺栓把合在液压安全联轴器轮毂上，起定位保护同心轴的作用；所述联轴器罩通过螺栓把合在空心轴电机保护罩安装端面上，联轴器罩上设检修孔，供检修和观察使用；所述行星齿轮减速器输入端采用内花键设计，与同心轴连接，输出端亦采用内花键设计，与小齿轮外花键连接；所述小齿轮一端采用外花键设计，与行星齿轮减速器输出端内花键连接，并与大齿轮啮合；所述大齿轮与小齿轮啮合。空心轴电机传动扭矩经由液压安全联轴器、同心轴、行星齿轮减速器、小齿轮传递至大齿轮，液压安全联轴器传递的扭矩不超过预设值，超过预设值时，液压安全联轴器剪切管立刻被液压安全联轴器剪切环剪断，液压安全联轴器空心钢套和电机空心轴相对滑动，扭矩传递连接断开，保护空心轴电机和行星齿轮减速器不受过载扭矩的损坏，过载因素处理完后，操作人员可在空心轴电机的尾部通过联轴器罩检修孔重设联轴器再次获得实体连接，而不必进入空心轴电机和减速器之间的空间操作。

用电机减速器把合螺栓将电机安装法兰和行星齿轮减速器安装法兰把合；将液压安全联轴器空心钢套加热至60-80℃，以便有足够的装配间隙，足以滑动到电机空心轴上，将电机空心轴与液压安全联轴器空心钢套相连；将液压安全联轴器轮毂加热至60-80℃，并推到液压安全联轴器空心钢套上；穿过液压安全联轴器把同心轴穿入空心轴电机，使同心轴输出端外花键与行星齿轮减速器输入端内花键相连接，同心轴输入端外花键与液压安全联轴器轮毂内花键相连接；通过液压安全联轴器剪切管按相关标准给液压安全联轴器空心钢套加压，使其膨胀，达到设定的传递扭矩值，获得实体连接；用端盖把合螺栓将端盖把合在液压安全联轴器轮毂上；用联轴器罩把合螺栓将联轴器罩把合在联轴器罩安装法兰上；行星减速器输出端内花键与小齿轮外花键连接,小齿轮与大齿轮啮合传递扭矩。空心轴电机传动扭矩经由液压安全联轴器、同心轴、行星齿轮减速器、小齿轮传递至大齿轮。在本发明所涉及装置正常运行时端盖起定位同心轴的作用，可通过安装在空心轴电机上的联轴器罩检修孔观察液压安全联轴器的运行状态。

液压安全联轴器传递的扭矩不超过预设值，超过预设值时，液压安全联轴器剪切管被液压安全联轴器剪切环剪断，液压安全联轴器空心钢套和电机空心轴会立刻相对滑动，以保护空心轴电机和行星齿轮减速器不受过载扭矩的损坏，过载因素处理完后可通过联轴器罩检修孔重新安装液压安全联轴器剪切管，并通过液压安全联轴器剪切管按相关标准给液压安全联轴器空心钢套加压，使其膨胀，达到设定的传递扭矩值，再次获得实体连接。

液压安全联轴器的外轮毂上通过螺栓连接有一个制动盘，该利动盘为盘式制动器，盘式制动器通过安装版固定在电机空心轴上，并与制动盘实现制动配对，制动闸可根据制动力矩的要求选择合适的数量在制动盘周向均匀布置。

制动闸设有支撑固定件，支撑固定件由长螺栓、垫圈、固定块和螺母组合而成，支撑固定件的两臂分别设置在制动盘的两侧，在两个支撑臂上均设有用于安装制动组的行腔，所述的制动组由设置在行腔内的活塞导向柱、套设在活塞导向柱的制动衬片和制动块组成，制动块与制动衬片连接，控制制动衬片在活塞导向柱上来回滑动，实现对制动盘的制动。制动块可采用液压或气压的方式对制动衬片进行压紧和放松。

制动块由活塞、调节螺母、回位弹簧和碟式弹簧组组成，回位弹簧一端与制动衬片连接，另一端周向和径向固定连接，调节螺母套设在活塞导向柱上，在调节螺母和活塞导向柱之间套设有碟式弹簧组，碟式弹簧组压设在活塞导向柱的弹簧导向腔内，活塞设置在活塞腔内，并压设在碟式弹簧组上，通过活塞的伸缩，使碟式弹簧组变形，回位弹簧带动制动衬片在活塞导向柱轴向上滑动。当施加压力时，油缸内充入的压力油推动活塞向外移动压缩碟式弹簧组，压缩碟式弹簧组收缩，回位弹簧将制动衬片拉回，对称制动器上的制动衬片松开制动盘实现松闸，当压力油失压时，在碟式弹簧组张力作用下迫使活塞向内移动，碟式弹簧组压住制动衬片，使制动衬片与制动盘接触产生制动力矩。

盘式制动器由两个对称部分组成，每个对称部分的制动衬片上连接有两个圆柱导销，从横向上对制动衬片进行限位、导向作用，在进行制动时，将制动衬片上的切向制动力传递到制动盘上，因此制动器活塞不受任何径向力的影响，确保使用寿命长久，制动扭矩由装在电机空心轴尾部带有内花键的液压安全联轴器传递给空心轴电机，并由空心轴经行星齿轮减速器和小齿轮传递至驱动大齿圈实现刀盘制动效果。

盘式制动器通过长螺栓、垫圈和螺母把合在安装板上，安装板与制动盖相连，观察门方便检查内部问题，密封防止液压油漏油，由于制动衬片采用非石棉有机摩擦垫和钢材质衬垫板组成，非石棉有机摩擦垫与制动盘接触，为防止因长期磨损使制动力矩减小而延长制动时间，补偿制动衬片的磨损和保持满负荷制动力，碟式弹簧组可通过调节螺母调节其压缩量，以确保制动所需的正压力。通过液压装置使制动衬片压紧制动盘，使它们之间产生足够的摩擦力，进而实现制动目的。

制动闸每一对称部分有两个圆柱导向销，将制动衬片上的切向制动力传递到制动盘上，因此制动器活塞不受任何径向力的影响，确保使用寿命长久，当施加压力时，制动闸每一对称部分上的两个回位弹簧松开圆盘上的制动闸,保持打开排气口17直到空气排尽。使用一段时间需更换制动衬片时，首先通过液压油接口释放压力，活塞随之向内侧移动，转动两侧的调节螺母，直到调节螺母的中心孔内的活塞导向柱与调节螺母的外表面平齐。

Claims (8)

1.用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，其特征在于：包括传动齿轮组（1）、行星齿轮减速器（2）、空心轴电机（3）、同心轴（4）、液压安全联轴器（5）和制动机构（6），液压安全联轴器（5）上设置有制动机构（6），液压安全联轴器（5）与空心轴电机（3）的电机空心轴（302）连接，所述的同心轴（4）设置在电机空心轴（302）内，其一端与液压安全联轴器（5）连接，其另一端穿过电机空心轴（302）后与行星齿轮减速器（2）的输入端连接，行星齿轮减速器（2）的输出端连接传动齿轮组（1）。

2.如权利要求1所述的用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，其特征在于：所述的制动机构（6）为盘式制动器。

3.如权利要求2所述的用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，其特征在于：所述的盘式制动器包括多个设置在制动盘（7）上的多个制动闸（8），制动盘（7）设置在液压安全联轴器（5）上。

4.如权利要求3所述的用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，其特征在于：所述的制动闸（8）设有支撑固定件（801），支撑固定件（801）的两臂分别设置在制动盘（7）的两侧，在两个支撑臂（8011）上均设有用于安装制动组（802）的行腔（803），所述的制动组（802）由设置在行腔（803）内的活塞导向柱（804）、套设在活塞导向柱（804）的制动衬片（805）和制动块（806）组成，制动块（806）与制动衬片（805）连接，控制制动衬片（805）在活塞导向柱（804）上来回滑动，实现制动衬片（805）对制动盘（7）的制动。

5.如权利要求4所述的用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，其特征在于：所述的制动块（806）为液压制动块或气压制动块。

6.如权利要求4所述的用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，其特征在于：所述的制动块（806）由活塞（8061）、调节螺母（8062）、回位弹簧（8065）和碟式弹簧组（8063）组成，回位弹簧（8065）一端与制动衬片（805）连接，另一端周向和径向固定连接，调节螺母（8062）套设在活塞导向柱上，在调节螺母（8062）和活塞导向柱（804）之间套设有碟式弹簧组（8063），碟式弹簧组（8063）压设在活塞导向柱（804）的弹簧导向腔（8041）内，活塞（8061）设置在活塞腔（8064）内，并压设在碟式弹簧组（8063）上，通过活塞（8064）的伸缩，使碟式弹簧组（8063）变形，回位弹簧（8065）带动制动衬片（805）在活塞导向柱（804）轴向上滑动。

7.如权利要求4所述的用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，其特征在于：所述的制动衬片（805）上还设有两个圆柱导向销（807），两个圆柱导向销（807）分别设置在活塞导向柱的两侧，对制动衬片（805）进行径向定位。

8.如权利要求1所述的用于硬岩掘进机的空心轴电机反向传动制动装置，其特征在于：所述的同心轴（4）的两端连接花键均为外花键。