CN105864388B - 地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统，其中，马达齿轮安装在液压马达的转轴上，马达齿轮与同轴双齿轮的第一齿轮啮合连接，同轴双齿轮的第二齿轮与第一个中间齿轮啮合连接，多个中间齿轮之间相互啮合连接并串联连接，最后一个中间齿轮与输出齿轮啮合连接，输出齿轮的中心转轴的两端分别与两个行星减速机的输入端连接，液压马达、马达齿轮和同轴双齿轮均置于铣轮壳体外。本发明所述地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统具有如下优点：便于调整横向位置，便于调节输出转速，能够实现高质量的旋转动力传输，传输路径为直线，两个行星减速机的旋转动力绝对同步和同向，满足整个传动系统应用于狭窄环境的使用要求。

Description

地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统

技术领域

本发明涉及一种铣轮传动系统，尤其涉及一种地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统。

背景技术

地下连续墙因其结构刚性大、整体性好、防渗性能高、对周围地基影响小以及适应地层范围广等优点，在立体交通、水利水库以及城市高层建筑和核电安全工程等方面都得到了快速的发展和应用。

双轮铣槽机采用铣削工艺，是目前最先进的专用防渗连续墙施工设备，整机由起升系统、机架、铣轮系统、纠偏系统、泥浆排渣系统以及液压动力系统等组成。双轮铣槽机以其施工效率高、成槽质量好、安全环保以及适应地层范围广等优点已在发达国家普遍使用。

中国于1996年在长江三峡水利枢纽工程中首次引进双轮铣槽机，并先后在小浪底工程、南水北调穿黄工程、深圳地铁一期工程等工程中得到了应用，均取得了良好的施工效果和极高的施工效率。但由于进口成本高、维护难度大等原因，该设备在我国地下工程中的应用还较为滞后。目前中国国内仅有徐工集团及上海金泰工程机械有限公司等少数公司开发出成套设备。

铣轮系统的减速机构是双轮铣槽机难度最大的核心系统之一。由于受到墙体厚度和设备成槽尺寸等条件的限制，减速机构的设计空间十分有限，另外，设备铣削作业时，系统外围刀具与岩土地质直接作用，导致其外部激励具有重载、随机和冲击的特征，尽管在铣轮刀具和传动系统之间设置了减振和隔冲系统，但外部激励对减速机构的冲击依然无法避免，因此在减速机构的设计中必须提高减速机构的承载能力，并改善减速机构的动态特性和均载特性，中国国内真正掌握到这一技术的企业凤毛麟角。

目前，国际上应用的双轮铣槽机的铣轮系统驱动方式通常采用液压马达驱动，主要区别是驱动方式的不同，代表性的方案有如下三类：

1、内藏式液压马达减速驱动机构：

采用内藏式液压马达减速机构驱动方案代表性的公司是意大利soilmec公司以及法国地基建筑公司。

如图1所示，该驱动方案将动力传动系统与工作装置结合在一起，液压马达2置于铣轮壳体1内，液压马达2的输出转轴直接与行星减速机3的输入端连接，铣轮4的铣头可以摆动一定角度进行纠偏切削掘进，整体结构相对紧凑，传动速比可选范围广。但该种结构将整个驱动系统完全集成于铣轮壳体1的内部，系统不易散热，长期连续工作对系统的可靠性影响较大，且不易维护。

2、液压马达链轮驱动机构：

采用液压马达通过链轮驱动铣轮的驱动方案，代表性的公司是意大利Casagrande公司。

如图2所示，该驱动方案是液压马达(图中未示)通过减速机构(图中未示)驱动驱动轮5，液压马达和减速机构置于驱动轮5内，驱动轮5通过链条7与铣轮4直接连接，带动铣轮4旋转，链条7的外侧设有张紧轮6以压紧链条7。该驱动系统将液压马达及减速机构置于驱动轮5内，系统不易散热，并且链传动效率较低，可靠性很难保证。

3、液压马达减速箱驱动机构：

采用独立液压马达通过传动杆带动减速机构驱动铣轮的代表性公司是德国BAUER公司。

如图3所示，该驱动方案将液压马达2垂直外置，由加长传动杆8将液压马达2的动力传至铣轮壳体1内部的减速箱，通过弧齿锥齿轮9将传动方向由垂直方向转为水平方向，再传递给铣轮4。由于结构原因，同一组铣轮4分为两个独力部分，液压马达2的动力传动方向从垂直转为水平方向时需要考虑同一边铣轮4的传动方向的一致性，很难协调铣轮4的均载性能。工作时，受结构设计影响，弧齿锥齿轮9及其轴承分担载荷有杠杆放大效应，受偏载冲击力非常巨大。并且，由于铣轮4中间的空刀部位狭窄，加长传动杆8的直径有限，其结构上进一步增加刚度的设计受到制约，加长传动杆8的挠度过大容易发生失稳。因此，弧齿锥齿轮9及其轴承是整个传动系统的薄弱点，容易损坏。

由上可知，总的来说，铣轮的传动系统总体布局有两种基本形式，一种是在铣轮内安装液压马达直接驱动减速器完成驱动，另一种是将马达安装在铣轮外部，再通过传动系统驱动减速器带动铣轮。前者结构紧凑，但受空间限制，铣轮比功率较小，并且由于动力传动系统高度集成，系统设计强度受到制约，相对来说系统比较娇气；而后者要解决从马达到减速器之间的传动系统设计问题，因为传动系统只能设置为“扁平”的结构，以便穿过铣轮中部的狭窄空刀空间，目前结构中，由于链传动和加长传动杆—弧齿锥齿轮传动本身结构设计的原因，不可避免地制约了铣槽机本身的可靠性、耐久性等。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种液压马达外置但传动性能稳定可靠的地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统，包括液压马达、行星减速机和铣轮，置于铣轮壳体内的所述行星减速机的输出端与所述铣轮连接，所述铣轮传动系统还包括马达齿轮、同轴双齿轮、中间齿轮和输出齿轮，所述马达齿轮安装在所述液压马达的转轴上，所述马达齿轮与所述同轴双齿轮的第一齿轮啮合连接，所述同轴双齿轮的第二齿轮与多个所述中间齿轮的第一个啮合连接，多个所述中间齿轮之间相互啮合连接并串联连接，多个所述中间齿轮的最后一个与所述输出齿轮啮合连接，所述输出齿轮的中心转轴的两端分别与两个所述行星减速机的输入端连接，所述液压马达、所述马达齿轮和所述同轴双齿轮均置于所述铣轮壳体外，多个所述中间齿轮中的某一个或某两个连接处穿过所述铣轮壳体上的通孔。

上述结构中，同轴双齿轮即为共用一个中心轴且由两个齿轮组成的组合齿轮，其作用是在将马达齿轮的旋转动力传输给第一个中间齿轮的同时可以实现横向位置调整和调速，改变中心轴的长度和两个齿轮之间的距离即可实现横向位置的调整，改变两个齿轮的外径比例即可实现调速的目的；多个串联连接的中间齿轮形成直线传输结构的同时，利用齿轮啮合实现高质量的旋转动力传输，同时可以根据需要方便地调节输出转速，即通过改变各中间齿轮的外径比例即可实现输出转速的调节；中间齿轮穿过铣轮壳体上的通孔，利用了中间齿轮厚度尺寸较小的优势，满足了整个传动系统应用于狭窄环境的使用要求；输出齿轮的中心轴的两端分别连接两个行星减速机，这种结构可以实现两个行星减速机的旋转动力的绝对同步和同向，这是其它非齿轮传统传动系统难以实现的。

优选地，所述中间齿轮的个数为3-5个。

为了保证系统的稳定性，所述同轴双齿轮的中心轴和所述中间齿轮的中心轴均通过轴承安装于安装支架上，输出齿轮安装于铣轮壳体内，所述安装支架安装于所述铣轮壳体上，所述安装支架与所述铣轮壳体之间通过浮动油封密封。

本发明的有益效果在于：

本发明所述地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统具有如下优点：便于调整横向位置，便于调节输出转速，能够实现高质量的旋转动力传输，传输路径为直线，两个行星减速机的旋转动力绝对同步和同向，满足整个传动系统应用于狭窄环境的使用要求。

更具体地，与传统的铣轮传动系统相比，本发明所述地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统具有如下优点：

1、与液压马达链轮驱动机构相比，本发明除了采用液压马达独立外置的布局形式，克服了内藏式液压马达驱动机构空间布局限制性强、铣轮比率小等缺点，还采用了串联直齿传动方案，相比而言，传动精度更高，具有散热性好，可靠性高，传动效率高，易于日常维护等优点；

2、与液压马达减速箱驱动机构相比，本发明采用串联直齿轮的传动方案，克服了加长传动杆—弧齿锥齿轮结构因受偏载冲击力大、挠度过大易引起失稳的缺点，以及弧齿锥齿轮跟轴承易损坏的缺陷，而且通过改变直齿轮传动比，使调速更加方便，整体结构均载性能好，具有可靠性高、耐久性强、抗冲击性能高、系统刚度大等优点。

附图说明

图1是传统内藏式液压马达减速驱动机构的结构示意图；

图2是传统液压马达链轮驱动机构的结构示意图；

图3是传统液压马达减速箱驱动机构的结构示意图；

图4是本发明所述地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图4所示，本发明所述地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统，包括液压马达2、行星减速机3、铣轮4、马达齿轮10、同轴双齿轮11、三个中间齿轮12和输出齿轮13，置于铣轮壳体1内的行星减速机3的输出端与铣轮4连接，马达齿轮10安装在液压马达2的转轴上，马达齿轮10与同轴双齿轮11的第一齿轮啮合连接，同轴双齿轮11的第二齿轮与第一个中间齿轮12啮合连接，三个中间齿轮12之间相互啮合连接并串联连接，第三个中间齿轮12与输出齿轮13啮合连接，输出齿轮13的中心转轴的两端分别与两个行星减速机3的输入端连接，液压马达2、马达齿轮10和同轴双齿轮11均置于铣轮壳体1外，第二个中间齿轮12和第三个中间齿轮12的连接处穿过铣轮壳体1上的通孔。

上述结构中，中间齿轮12还可以为更多数量，实现途径其一是整个传动长度不变，减小中间齿轮12的外径，其二是需要增加整个传动长度；同轴双齿轮11的中心轴和中间齿轮12的中心轴均通过轴承安装于安装支架(图中未示，采用常规结构，不是本发明的创新点)上，所述安装支架安装于铣轮壳体1上，所述安装支架与铣轮壳体1之间通过浮动油封(图中未示，但易于理解)密封；输出齿轮13安装于铣轮壳体1内，输出齿轮13的中心转轴通过另外的轴承安装于铣轮壳体1的内壁上；上述同轴双齿轮11的中心轴与同轴双齿轮11的轮齿之间、中间齿轮12的中心轴与中间齿轮12的轮齿之间可以固定连接，则在中心轴上另外加装轴承即可，也可以在同轴双齿轮11的中心轴与同轴双齿轮11的轮齿之间、中间齿轮12的中心轴与中间齿轮12的轮齿之间采用轴承连接，则无需在中心轴上另外加装轴承；输出齿轮13的中心转轴与输出齿轮13的轮齿之间则必须固定连接，且输出齿轮13的中心转轴必须通过另外的轴承安装。

说明：图4是结构示意图，图中部件形状与实际产品结构相对应但外观不同。

如图4所示，本发明所述地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统的工作原理如下：液压马达2驱动马达齿轮10同向旋转，马达齿轮10驱动同轴双齿轮11的第一齿轮反向旋转并带动同轴双齿轮11的第二齿轮同步反向旋转，同轴双齿轮11的第二齿轮依次驱动三个中间齿轮12和输出齿轮13旋转，并多次变换方向后实现输出齿轮13的反向旋转，输出齿轮13驱动两个行星减速机3同步反向旋转，实现两个铣轮4的同步、同向旋转，完成旋转动力传输的全过程。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (3)

1.一种地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统，包括液压马达、行星减速机和铣轮，置于铣轮壳体内的所述行星减速机的输出端与所述铣轮连接，其特征在于：还包括马达齿轮、同轴双齿轮、中间齿轮和输出齿轮，所述马达齿轮安装在所述液压马达的转轴上，所述马达齿轮与所述同轴双齿轮的第一齿轮啮合连接，所述同轴双齿轮的第二齿轮与多个所述中间齿轮的第一个啮合连接，多个所述中间齿轮之间相互啮合连接并串联连接，多个所述中间齿轮的最后一个与所述输出齿轮啮合连接，所述输出齿轮的中心转轴的两端分别与两个所述行星减速机的输入端连接，所述液压马达、所述马达齿轮和所述同轴双齿轮均置于所述铣轮壳体外，多个所述中间齿轮中的某一个或某两个连接处穿过所述铣轮壳体上的通孔。

2.根据权利要求1所述的地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统，其特征在于：所述中间齿轮的个数为3-5个。

3.根据权利要求1或2所述的地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统，其特征在于：所述同轴双齿轮的中心轴和所述中间齿轮的中心轴均通过轴承安装于安装支架上，输出齿轮安装于铣轮壳体内，所述安装支架安装于所述铣轮壳体上，所述安装支架与所述铣轮壳体之间通过浮动油封密封。