CN113006812B - 顶管机驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了顶管机驱动装置，包括支撑环、齿圈、传动箱一、传动箱二、卡爪单元、传动单元和气缸；支撑环为环状结构，支撑环外壁固定有多个安装板，安装板远离支撑环的一端侧壁上设有剪切板，剪切板上设有多个螺纹孔，支撑环外侧壁上设有多个安装座一，支撑环内侧壁上设置有多个安装座二，支撑环外侧壁且靠近安装座一的位置设有多个贯通口，支撑环内侧通过轴承与齿圈转动连接，且齿圈外圈与多个贯通口相对齐，本发明通过利用支撑环的内外壁面安装多个传动箱，及安装多个驱动组件，相比较现有方式在支撑环外壁或内壁进行安装传动箱，能够安装更多的传动箱及驱动组件，通过这种方式便可满足多种隧道尺寸与地质类型的动力需求。
Description
技术领域
本发明属于顶管机技术领域，具体涉及顶管机驱动装置。
背景技术
顶管机驱动装置是隧道开挖设备重要组成部分，在隧道掘进时刀盘组件进行旋转,该刀盘组件具有多个可旋转地安装在刀盘的前表面上的盘式刀盘组件，刀头组件被推向岩石表面，让刀头组件进行挖掘。
顶管机驱动装置通常是根据特定项目的要求进行定制设计。例如,可旋转地驱动刀头组件的功率需求将取决于特定项目的各个方面,例如隧道的大小,要钻穿的材料以及地面条件。此类定制设计和制造需要大量的交货时间，从而改进顶管机驱动装置以缩短生产的交货时间并允许顶管机驱动装置重新使用。
发明内容
本发明的目的在于提供顶管机驱动装置，通过在支撑环上安装更多的动力装置，以实现一个支撑环能够满足多种隧道尺寸与钻穿的材料以及地面的需求。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
顶管机驱动装置，包括支撑环、齿圈、传动箱一、传动箱二、卡爪单元、传动单元和气缸；支撑环为环状结构，支撑环外壁固定有多个安装板，安装板远离支撑环的一端侧壁上设有剪切板，剪切板上设有多个螺纹孔，支撑环外侧壁上设有多个安装座一，支撑环内侧壁上设置有多个安装座二，支撑环外侧壁且靠近安装座一的位置设有多个贯通口，支撑环内侧通过轴承与齿圈转动连接，且齿圈外圈与多个贯通口相对齐，传动箱一分别设有水平开放面与垂直开放面，传动箱一水平开放面的端面处设有安装座三，安装座一与安装座三通过螺栓固定连接，传动箱一垂直开放面的端面处设有安装座四，安装座四上通过螺栓固定安装有驱动组件一，驱动组件一包括第一电动机和第一齿轮箱，其中第一齿轮箱上设置有轴二，有轴二的端部延伸至传动箱一内，轴二由旋转轴一与旋转轴二组成，旋转轴一内部设有矩形槽，旋转轴二端部设有与矩形槽相配合的矩形块；传动箱一内部设有支撑板，支撑板上设有轴一，轴一的一端设有扣合部一，轴一的另一端设有齿轮一，所述扣合部一包括管一、管二和抵合板一，管一与管二均为圆台状结构，管一小直径端与轴一的一端同轴固定，管二大直径端与管一大直径端同轴固定，管二的坡面上固定设置有多个抵合板一，传动箱二与传动箱一结构和数量相同，多个传动箱二通过螺栓固定安装在支撑环内圈的安装座二上，多个传动箱二上对应安装有驱动组件二，驱动组件二包括第二电动机和第二齿轮箱，所述第二齿轮箱上设置有轴三，轴三的端部延伸至传动箱二内，轴三与轴二结构相同，轴三由旋转轴三及旋转轴四组成，传动箱二内部垂直设有轴四，轴四的一端设有扣合部二，轴四的另一端设有齿轮二，扣合部二包括管三、管四和抵合板二，扣合部二与扣合部一结构相同且设置方向相反，卡爪单元设置有多个且分别对应多个扣合部一与多个扣合部二，卡爪单元包括传动轴、安装杆和推块，安装杆为“L”型结构，安装杆固定安装在传动轴上，安装杆水平杆的相对面设有凹槽，凹槽内设有推块，传动单元的一侧与轴二和轴三相连，其另一侧与卡爪单元相连，传动单元包括装配板、链条、定型轴和传动齿轮，传动箱一内的传动轴与轴二位于装配板的上方，传动箱二内的传动轴与轴三位于装配板的下方，传动齿轮数量为四个，四个传动齿轮分别同轴固定在上下两个传动轴、轴二与轴三上，链条通过定型轴呈矩形安装在装配板上，气缸数量与传动单元相同，多个气缸分别与多个传动单元的装配板相连接。
作为本发明进一步的方案：多个安装板的一端与支撑环轴心相垂直，多个安装板呈环形阵列分布。
作为本发明进一步的方案：安装座二与安装座一的数量相同，且安装座二与安装座一的数量是传动箱二与传动箱一数量的两倍，安装座二与安装座一上下交错分布。
作为本发明进一步的方案：齿圈外壁与内壁分别设有轮齿，齿圈内壁轮齿的齿数小于外壁轮齿的齿数。
作为本发明进一步的方案：安装杆设有两个，两个安装杆之间的间距大于扣合部二或扣合部一的垂直宽度。
作为本发明进一步的方案：安装杆的凹槽内分别设有弹性件，推块一端与弹性件固定连接，弹性件为压缩弹簧。
作为本发明进一步的方案：上方两个传动齿轮啮合连接在链条内侧，下方两个传动齿轮啮合连接在链条外侧。
作为本发明进一步的方案：气缸的输出轴与装配板的中部相连接，气缸固定在支撑环内壁上。
本发明的有益效果为：本发明通过利用支撑环的内外壁面安装多个传动箱，及安装多个驱动组件，相比较现有方式在支撑环外壁或内壁进行安装传动箱，能够安装更多的传动箱及驱动组件，通过这种方式便可满足多种隧道尺寸与地质类型的动力需求。
本发明通过传动箱通过螺栓与支撑环进行连接，从而方便组装与拆卸，有利于支撑环与传动箱的反复利用。
本发明通过气缸带动传动单元、卡爪单元水平移动，让驱动组件一与驱动组件二的输出扭矩分别作用与齿圈的外壁齿或齿圈的内壁齿，从而通过齿圈实现对刀盘提供不同的转速与扭矩。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明前视图。
图3为本发明支撑环结构示意图。
图4为本发明传动箱一结构示意图。
图5为本发明传动箱局部结构示意图。
图6为本发明局部结构示意图。
图7为本发明传动单元结构示意图。
图8为本发明向传动箱一传输动力示意图。
图9为本发明向传动箱二传输动力示意图。
附图说明：1、支撑环；2、齿圈；3、传动箱一；4、传动箱二；5、驱动组件一；6、驱动组件二；7、卡爪单元；8、传动单元；9、气缸；11、安装座一；12、安装座二；13、贯通口；14、安装板；31、支撑板；32、轴一；33、齿轮一；34、扣合部一；35、安装座三；36、安装座四；42、轴四；43、齿轮二；44、扣合部二；51、轴二；61、轴三；71、传动轴；72、安装杆；73、推块；81、装配板；82、链条；83、定型轴；84、传动齿轮；141、剪切板；341、管一；342、管二；343、抵合板一；441、管三；442、管四；443、抵合板二；511、旋转轴一；512、旋转轴二；611、旋转轴三；612、旋转轴四。
实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9所示，顶管机驱动装置，包括：支撑环1、齿圈2、传动箱一3、传动箱二4、卡爪单元7、传动单元8和气缸9。
如图3所示，所述支撑环1为环状，支撑环1外壁面固定有多个安装板14，多个安装板14的一端与支撑环1轴心相垂直，其中多个安装板14等距排列，且相邻安装板14的间距处为安装空间，所述安装板14以支撑环1轴心向外的延伸端处设有剪切板141，所述剪切板141上设有多个螺纹孔，通过多个安装板14中剪切板141与螺栓（图中未示意）的组合让支撑环1与顶管机机身相焊接；
所述支撑环1外壁的一侧固定有多个安装座一11，多个所述安装座一11两两设置在安装空间内，其中一个安装空间内的两个安装座一11之间有一定间距，所述支撑环1内壁位于多个安装座一11的一侧设置有安装座二12，所述安装座二12的数量与安装座一11相同，其中多个安装座二12两两为一组，一组安装座二12与一组安装座一11上下交错设置；
所述支撑环1外壁位于多个安装座一11相反的一侧开设有多个贯通口13，多个贯通口13分别位于多个安装空间内；
所述齿圈2通过轴承连接在支撑环1内部，且齿圈2与多个贯通口13相对齐，其中齿圈2外壁与内壁分别设有齿，所有齿圈2内壁齿的齿数小于齿圈2外壁齿的齿数，当分别对齿圈2外壁齿与齿圈2内壁齿进行驱动时，齿圈2外壁齿让齿圈2慢转速大扭矩，齿圈2内壁齿让齿圈2快转速小扭矩；
所述传动箱一3设有一水平开放面与一垂直开放面，传动箱一3数量为多个，传动箱一3水平开放面的端面处设有安装座三35，所述多个传动箱一3水平开放面朝向支撑环1，通过螺栓让安装座一11与安装座三35相连接，实现多个传动箱一3分别安装在多个安装空间内；
所述传动箱一3垂直开放面的端面处设有安装座四36，通过安装座四36与螺栓，让驱动组件一5连接在传动箱一3上，所述驱动组件一5数量为多个，多个驱动组件一5分别与多个传动箱一3进行连接，驱动组件一5包括：电动机、齿轮箱、其中齿轮箱的轴二51延伸进传动箱一3内；
如图4所示，所述传动箱一3内部设有轴一32，轴一32的一端与传动箱一3的一侧垂直壁面相连接，轴一32的另一端通过支撑板31进行连接，其中轴一32端部延伸出支撑板31，所述轴一32延伸端的端部固定有扣合部一34，轴一32的另一端固定有齿轮一33，所述齿轮一33与齿圈2的外壁齿相啮合；
如图5所示，所述扣合部一34包括：管一341、管二342、抵合板一343；
所述管一341为圆台状，管一341小直径端与轴一32端面同轴固定；
所述管二342为圆台状，管二342大直径端于管一341大直径端同轴固定；
所述抵合板一343数量为多个，多个抵合板一343等距固定在管二342的坡面上，其中多个抵合板一343一端与管二342轴心垂直，且另一端与管二342大直径端平行；
所述传动箱二4与传动箱一3数量及结构相同，所述多个传动箱二4通过多个安装座二12与螺栓固定在支撑环1内壁上，且多个传动箱二4与多个传动箱一3在支撑环1上相互交错，所述传动箱二4用于安装驱动组件二6，所述驱动组件二6数量为多个，多个驱动组件二6分别与多个传动箱二4进行连接，驱动组件二6包括：电动机、齿轮箱、其中齿轮箱的轴三61延伸进传动箱二4内；
所述传动箱二4内部设有轴四42、齿轮二43、扣合部二44，其轴四42、齿轮二43、扣合部二44与传动箱二4的连接方式与上述传动箱一3相同，所述齿轮二43与齿圈2的内壁齿相啮合，所述扣合部二44包括：管三441、管四442、抵合板二443，所述扣合部二44与扣合部一34设置方向相反；
所述卡爪单元7数量为多个，多个卡爪单元7分别对应多个扣合部一34与多个扣合部二44；
如图5所示，所述卡爪单元7包括：传动轴71、安装杆72、推块73；
所述安装杆72为“L”型，且数量为两个，两个安装杆72相对固定在传动轴71朝向扣合部一34或扣合部二44的一端上，其中两个安装杆72之间的间距大于扣合部二44与扣合部一34；
所述扣合部一34、扣合部二44分别设置在单个卡爪单元7的两个安装杆72之间；
两个所述安装杆72水平杆的相对面设有凹槽，凹槽内分别弹性件（图中未示意）；
所述推块73数量为两个，两个推块73一端分别啮合进两个安装杆72的凹槽内，并与弹性件相连接；
所述弹性件为压缩弹簧，通过弹性件的应力，让推块73不会随安装杆72旋转产生的离心力进入安装杆72的凹槽内；
如图6所示，所述驱动组件一5的轴二51有旋转轴一511与旋转轴二512组成，其中旋转轴一511内部设有矩形槽，旋转轴二512端部设有矩形块，通过矩形块与矩形槽相互啮合，旋转轴一511能够带动旋转轴二512旋转的同时，旋转轴二512能够沿旋转轴一511的矩形槽水平移动；
所述驱动组件二6的轴三61与轴二51结构相同，其包括：旋转轴三611、旋转轴四612；
所述传动单元8数量与驱动组件一5、驱动组件二6相同，如图6所述，一个传动单元8一侧连接轴二51与轴三61，另一侧连接传动箱一3与传动箱二4内的卡爪单元7，通过传动单元8把驱动组件一5、驱动组件二6、传动箱一3、传动箱二4及两个卡爪单元7合并为一组；
如图7所示，所述传动单元8包括：装配板81、链条82、定型轴83、传动齿轮84；
所述装配板81两端分别轴连传动箱一3、传动箱二4内卡爪单元7的传动轴71与轴二51、轴三61，其中传动箱一3内卡爪单元7的传动轴71与轴二51位于上方，传动箱二4内卡爪单元7的传动轴71与轴三61位于下方，所述传动齿轮84数量为四个，四个传动齿轮84分别同轴固定在两个传动轴71与轴二51、轴三61上，从而四个传动齿轮84两两为一组，上下排布；
所述链条82通过定型轴83以矩形的方式安装在装配板81上，其中链条82上端内圈与上方两个传动齿轮84相啮合，链条82下端外圈与下方两个传动齿轮84相啮合，通过驱动组件一5与驱动组件二6反向旋转，让链条82进行旋转，其中链条82旋转方向与齿圈2相同；
所述气缸9数量与传动单元8相同，多个气缸9分别与多个传动单元8的装配板81相连接，具体为气缸9的输出轴与装配板81的中部相连接，所述气缸9固定在支撑环1内壁上，通过气缸9的输出轴伸缩，从而带动旋转轴二512、旋转轴四612、传动单元8、卡爪单元7水平移动。
本发明工作原理：
支撑环1通过多个安装板14与机身相连接，再通过支撑环1上多个安装座一11与多个安装座二12安装多个传动箱一3与多个传动箱二4，传动箱一3与传动箱二4安装驱动组件一5与驱动组件二6，从而完成组装，实现一种尺寸的支撑环1与多个传动箱一3与传动箱二4进行组合后，能够安装比现有方式更多的动力，通过这种方式便可满足多种隧道尺寸与地质类型的动力需求。
驱动组件一5与驱动组件二6反向旋转，轴二51与轴三61通过两个传动齿轮84带动链条82进行旋转，链条82通过另外两个传动齿轮84带动两个卡爪单元7进行旋转，如图8所述，当顶管机需要大扭矩时，传动箱一3内卡爪单元7的推块73与扣合部一34的抵合板一343相抵合，带动扣合部一34与轴一32旋转，从而齿轮一33旋转齿圈2，而驱动组件一5与驱动组件二6的动力通过链条82以相同扭矩传递给传动箱一3内卡爪单元7，传动箱二4内卡爪单元7的推块73位于扣合部二44的管三441的小直径端，从而传动箱二4内卡爪单元7空转，轴四42、齿轮二43、扣合部二44随齿圈2内壁齿被动转动，当需要对刀盘输出高转速低扭矩时，如图9所示，气缸9通过输出轴拉动传动单元8向一侧水平移动，此时传动箱一3内卡爪单元7的推块73沿管二342的坡面上升，再沿管一341的坡面下降，从而传动箱一3内卡爪单元7的推块73与抵合板一343分离，而传动箱二4内卡爪单元7的推块73沿扣合部二44的管三441上升，再沿管四442下降与抵合板二443抵合，再此过程中如推块73与抵合板二443端面刚好抵合，由于齿圈2失去动力转速减慢，旋转的推块73通过弹性件进入两个抵合板二443之间，抵合后传输动力，从而带动齿轮二43旋转齿圈2，而齿轮一33随齿圈2外壁齿被动转动。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.顶管机驱动装置，包括支撑环(1)、齿圈(2)、传动箱一(3)、传动箱二(4)、卡爪单元(7)、传动单元(8)和气缸(9)；其特征在于，支撑环(1)为环状结构，支撑环(1)外壁固定有多个安装板(14)，安装板(14)远离支撑环(1)的一端侧壁上设有剪切板(141)，剪切板(141)上设有多个螺纹孔，支撑环(1)外侧壁上设有多个安装座一(11)，支撑环(1)内侧壁上设置有多个安装座二(12)，支撑环(1)外侧壁且靠近安装座一(11)的位置设有多个贯通口(13)，支撑环(1)内侧通过轴承与齿圈(2)转动连接，且齿圈(2)外圈与多个贯通口(13)相对齐，传动箱一(3)分别设有水平开放面与垂直开放面，传动箱一(3)水平开放面的端面处设有安装座三(35)，安装座一(11)与安装座三(35)通过螺栓固定连接，传动箱一(3)垂直开放面的端面处设有安装座四(36)，安装座四(36)上通过螺栓固定安装有驱动组件一(5)，驱动组件一(5)包括第一电动机和第一齿轮箱，其中第一齿轮箱上设置有轴二(51)，有轴二(51)的端部延伸至传动箱一(3)内，轴二(51)由旋转轴一(511)与旋转轴二(512)组成，旋转轴一(511)内部设有矩形槽，旋转轴二(512)端部设有与矩形槽相配合的矩形块；传动箱一(3)内部设有支撑板(31)，支撑板(31)上设有轴一(32)，轴一(32)的一端设有扣合部一(34)，轴一(32)的另一端设有齿轮一(33)，所述扣合部一(34)包括管一(341)、管二(342)和抵合板一(343)，管一(341)与管二(342)均为圆台状结构，管一(341)小直径端与轴一(32)的一端同轴固定，管二(342)大直径端与管一(341)大直径端同轴固定，管二(342)的坡面上固定设置有多个抵合板一(343)，传动箱二(4)与传动箱一(3)结构和数量相同，多个传动箱二(4)通过螺栓固定安装在支撑环(1)内圈的安装座二(12)上，多个传动箱二(4)上对应安装有驱动组件二(6)，驱动组件二(6)包括第二电动机和第二齿轮箱，所述第二齿轮箱上设置有轴三(61)，轴三(61)的端部延伸至传动箱二(4)内，轴三(61)与轴二(51)结构相同，轴三(61)由旋转轴三(611)及旋转轴四(612)组成，传动箱二(4)内部垂直设有轴四(42)，轴四(42)的一端设有扣合部二(44)，轴四(42)的另一端设有齿轮二(43)，扣合部二(44)包括管三(441)、管四(442)和抵合板二(443)，扣合部二(44)与扣合部一(34)结构相同且设置方向相反，卡爪单元(7)设置有多个且分别对应多个扣合部一(34)与多个扣合部二(44)，卡爪单元(7)包括传动轴(71)、安装杆(72)和推块(73)，安装杆(72)为“L”型结构，安装杆(72)固定安装在传动轴(71)上，安装杆(72)水平杆的相对面设有凹槽，凹槽内设有推块(73)，传动单元(8)的一侧与轴二(51)和轴三(61)相连，其另一侧与卡爪单元(7)相连，传动单元(8)包括装配板(81)、链条(82)、定型轴(83)和传动齿轮(84)，传动箱一(3)内的传动轴(71)与轴二(51)位于装配板(81)的上方，传动箱二(4)内的传动轴(71)与轴三(61)位于装配板(81)的下方，传动齿轮(84)数量为四个，四个传动齿轮(84)分别同轴固定在上下两个传动轴(71)、轴二(51)与轴三(61)上，链条(82)通过定型轴(83)呈矩形安装在装配板(81)上，气缸(9)数量与传动单元(8)相同，多个气缸(9)分别与多个传动单元(8)的装配板(81)相连接。
2.根据权利要求1所述的顶管机驱动装置，其特征在于，多个安装板(14)的一端与支撑环(1)轴心相垂直，多个安装板(14)呈环形阵列分布。
3.根据权利要求1所述的顶管机驱动装置，其特征在于，安装座二(12)与安装座一(11)的数量相同，且安装座二(12)与安装座一(11)的数量是传动箱二(4)与传动箱一(3)数量的两倍，安装座二(12)与安装座一(11)上下交错分布。
4.根据权利要求1所述的顶管机驱动装置，其特征在于，齿圈(2)外壁与内壁分别设有轮齿，齿圈(2)内壁轮齿的齿数小于外壁轮齿的齿数。
5.根据权利要求1所述的顶管机驱动装置，其特征在于，安装杆(72)设有两个，两个安装杆(72)之间的间距大于扣合部二(44)或扣合部一(34)的垂直宽度。
6.根据权利要求1所述的顶管机驱动装置，其特征在于，安装杆(72)的凹槽内分别设有弹性件，推块(73)一端与弹性件固定连接，弹性件为压缩弹簧。
7.根据权利要求1所述的顶管机驱动装置，其特征在于，上方两个传动齿轮(84)啮合连接在链条(82)内侧，下方两个传动齿轮(84)啮合连接在链条(82)外侧。
8.根据权利要求1所述的顶管机驱动装置，其特征在于，气缸(9)的输出轴与装配板(81)的中部相连接，气缸(9)固定在支撑环(1)内壁上。
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