CN201249353Y - 超大直径盾构壳体的金加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超大直径盾构壳体的金加工设备，其包括有回转平台、机体、回转驱动机构和金加工机床，所述金加工机床固定于回转平台的上台面上，所述回转平台和回转驱动机构均设置于机体上，该机体和被加工的盾构壳体均固定在地面上，所述回转驱动机构能够驱动回转平台在机体上作与该盾构壳体同轴的旋转运动。加工时，被加工的盾构壳体固定不动，所述金加工设备作旋转运动。本实用新型具有车、镗、铣、磨、钻、攻丝、倒角甚至焊接等多种加工功能，能够高精度地完成超大直径盾构壳体的金加工任务，同时还能用于其它重型机械超大直径零件的加工。

Description

超大直径盾构壳体的金加工设备

技术领域：

本实用新型涉及的是一种大型零件的金加工设备，特别是一种用于超大直径盾构壳体的金加工设备，属于隧道工程机械领域。

背景技术：

近二十年来，盾构法隧道在各种隧道工程中的发展应用日新月异，其断面的外径也在不断增大。盾构法公路大直径隧道一般都采用单圆的结构形式，其外径为10米到14米左右，例如荷兰绿心隧道工程隧道管片外径Φ14.5m，上海翔殷路隧道管片外径Φ11.36m。目前，盾构法隧道技术的发展趋势是大断面、大深度、长距离的掘进，即将投入建设的上海长江沪崇苏过江隧道便是典型的工程之一，其隧道管片外径超过15m，施工所需采用的盾构掘进机的直径达到15.43m，是一个高约6层楼、重量约3600吨的庞然大物，将成为目前世界第一大直径的盾构机。制造这样一台前所未有的盾构掘进机需跨越许多技术难关，其中对其驱动装置安装部位的超大直径壳体的金加工就是难点之一。该盾构机驱动装置安装部位壳体的内圆直径为7.61m，整个加工件重约1000t，要加工如此大的壳体零件，解决加工设备是最首要的技术关键。

以往加工盾构机壳体零件的常规手段都难以完成任务：若采用大型的通用金加工设备，如大型立式车床，则现有设备规格有限，已不能满足要求；若将整体壳体零件分解而分块加工，则零件的加工精度得不到保证，因而必须首先制造加工该壳体零件的专用设备，才能完成超大直径盾构壳体的金加工任务。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题就是克服超大直径盾构壳体缺乏合适的金加工手段的困难，提供一种超大直径盾构壳体的金加工设备，其将通用的金加工机床设置在专用的回转机构上，且一并放置于落地固定的超大直径壳体零件内部，从而完成超大直径盾构壳体的金加工任务。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种超大直径盾构壳体的金加工设备，其包括有回转平台、机体、回转驱动机构和金加工机床，所述金加工机床固定于回转平台的上台面上，所述回转平台和回转驱动机构均设置于机体上，该机体和被加工的盾构壳体均固定在地面上，所述回转驱动机构能够驱动回转平台在机体上作与该盾构壳体同轴的旋转运动。

本实用新型所述的超大直径盾构壳体的金加工设备，其回转驱动机构包括有电动机、连轴器、减速箱、一对圆锥齿轮、传动轴、小齿轮和带轮齿的大轴承，所述电动机和减速箱固定于机体上，所述连轴器将电动机轴与减速箱输入轴相联接，相互啮合的一对圆锥齿轮分别联接在减速箱输出轴和传动轴的一端上，该传动轴轴设于机体上，其另一端与所述小齿轮联接，所述大轴承的内圈套固于机体上，其外圈与所述回转平台刚性连接，该大轴承外圈的环周具有与小齿轮啮合的轮齿，其齿数为184；所述电动机依次通过连轴器、减速箱、圆锥齿轮、传动轴、小齿轮和大轴承轮齿的传递驱动所述回转平台和金加工机床旋转；所述减速箱的速比为10，所述一对圆锥齿轮的传动比为1：1；所述电动机为变频电机，其由变频器控制以实现无级调速，该变频器具有自我诊断和报警显示功能；所述金加工机床可以为铣床，也可以为钻床；所述金加工设备的进给运动由金加工机床的进给机构实现，其径向行程大于8100mm，垂直行程大于1000mm。

与现有技术相比较，本实用新型所述的超大直径盾构壳体的金加工设备具有通用机床与专用驱动机构相结合的结构，将通用的金加工机床固定在与被加工的壳体零件同轴作旋转运动的回转机构上，从落地固定的超大直径壳体零件的内部对之作切削加工。本实用新型以运动的金加工机床来加工静止的零件，既很好地完成了对超大直径盾构壳体的加工，又保证了加工的精度，同时本实用新型所述超大直径盾构壳体的金加工设备还能用于其它重型机械超大直径零件的加工。

附图说明：

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型的回转驱动机构示意图。

图3是本实用新型的电气控制示意图。

图4是本实用新型另一实施例的结构示意图。

具体实施方式：

现结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

首先请参阅图1本实用新型的结构示意图，图示超大直径盾构壳体的金加工设备安装在被加工的盾构壳体13内部，盾构壳体13则放置在胎架1上，该胎架1固定在落地铺设的钢板上。所述超大直径盾构壳体的金加工设备包括有回转平台2、机体3、回转驱动机构和金加工机床12，在本实施例中，该金加工机床12为一台大型卧式铣床。所述机体3和被加工的盾构壳体13一样，固定在地面上。所述回转平台2和回转驱动机构均设置于机体3上，金加工机床12固定于回转平台2的上台面上。所述回转驱动机构能够驱动回转平台2在机体3上作旋转运动，该旋转运动的轴线与盾构壳体13同轴。所述超大直径盾构壳体的金加工设备的进给运动由金加工机床12的进给机构实现，该超大直径盾构壳体的金加工设备的径向行程大于8100mm，上下的垂直行程大于1000mm。

再请参阅图2，图示回转驱动机构包括有电动机5、连轴器6、减速箱7、一对圆锥齿轮8、传动轴9、小齿轮10和带轮齿的大轴承4。所述电动机5和减速箱7固定于机体3上，该电动机5为功率55千瓦的变频电动机，该减速箱的速比为10，所述连轴器6将电动机5的轴与减速箱7的输入轴71相联接。一对圆锥齿轮8相互啮合且传动比为1：1，其每个圆锥齿轮8分别联接在减速箱7的输出轴72和传动轴9的一端91上，该传动轴9通过两轴承93轴设于机体3上，其另一端92与所述小齿轮10相联接。所述大轴承4的内圈套固于机体3上，其外圈与所述回转平台2刚性连接，该大轴承4外圈的环周具有与小齿轮10啮合的轮齿41，该大轴承4的轮齿41齿数为184。通过上述机械传动系统，所述电动机5依次通过连轴器6、减速箱7、圆锥齿轮8、传动轴9、小齿轮10和大轴承4的轮齿41将动力传递至回转平台2，驱动回转平台2及其台面上的金加工机床12进行旋转，从而使金加工机床12的刀具对盾构壳体13作相对的切削运动。

所述超大直径盾构壳体的金加工设备的电气控制示意图见图3，控制共有三种操作模式：柜内、点动和柜外，其中柜内和点动操作主要用于设备的调试，每种操作模式都可以实现回转平台2的正反转运行。柜内和柜外操作手柄有紧急停止按钮，在设备发生异常时，可紧急停止所有的操作。所述变频电动机5由变频器控制，能够实现对变频电动机5的无级调速，从而使所述金加工设备具有变速能力，以便适应不同直径工件、不同切削速度的需要；在本实施例中，变频器选用了ABB公司的ACS800系列通用变频器，通过对变频器参数的合理设置，能够准确地控制所述金加工设备的运行；该变频器具有自我诊断、报警显示等功能，可以帮助操作人员和设备维修人员准确、快速地发现和排除设备故障。

当应用本实用新型所述超大直径盾构壳体的金加工设备对盾构壳体13进行加工时，首先将被加工的工件，即盾构壳体13安装在固定于地面钢板上的胎架1上，该盾构壳体13在胎架1上是分块安装的，并需满足加工设备的高度要求；然后将所述金加工设备放置在盾构壳体13内部，并且调整盾构壳体13的中心与该设备的驱动回转机构的回转中心同轴；为防止在切削加工过程中加工设备与被加工件可能产生的相对移动，确保加工质量，可以将所述金加工设备的机体3、胎架1和盾构壳体13连接成一体。本实用新型就是利用作旋转运动的金加工机床来加工静止的零件，顺利实现了大直径盾构壳体13的加工，并保证了加工精度。为了满足对零件的不同类型加工工艺的需要，所述金加工机床12可以如图1实施例为铣床，也可以是其它金属加工机床，如钻床、镗床、磨床，甚至电焊机等热加工机床，从而使本实用新型成为一台具有车、铣、镗、磨、钻、攻丝、倒角、焊接等多种功能的大直径零件的金加工设备。图4表示了本实用新型的另一实施例，该实施例中，所述金加工机床为一台摇臂钻床14，其能够完成钻孔、攻丝、倒角等加工。

Claims (8)

1、一种超大直径盾构壳体的金加工设备，其特征在于：该金加工设备包括有回转平台、机体、回转驱动机构和金加工机床，所述金加工机床固定于回转平台的上台面上，所述回转平台和回转驱动机构均设置于机体上，该机体和被加工的盾构壳体均固定在地面上，所述回转驱动机构能够驱动回转平台在机体上作与该盾构壳体同轴的旋转运动。

2、根据权利要求1所述的超大直径盾构壳体的金加工设备，其特征在于：所述回转驱动机构包括有电动机、连轴器、减速箱、一对圆锥齿轮、传动轴、小齿轮和带轮齿的大轴承，所述电动机和减速箱固定于机体上，所述连轴器将电动机轴与减速箱输入轴相联接，相互啮合的一对圆锥齿轮分别联接在减速箱输出轴和传动轴的一端上，该传动轴轴设于机体上，其另一端与所述小齿轮联接，所述大轴承的内圈套固于机体上，其外圈与所述回转平台刚性连接，该大轴承外圈的环周具有与小齿轮啮合的轮齿；所述电动机依次通过连轴器、减速箱、圆锥齿轮、传动轴、小齿轮和大轴承轮齿的传递驱动所述回转平台和金加工机床旋转。

3、根据权利要求2所述的超大直径盾构壳体的金加工设备，其特征在于：所述减速箱的速比为10，所述一对圆锥齿轮的传动比为1：1，所述大轴承的轮齿齿数为184。

4、根据权利要求2所述的超大直径盾构壳体的金加工设备，其特征在于：所述电动机为变频电机，其由变频器控制以实现无级调速，该变频器具有自我诊断和报警显示功能。

5、根据权利要求1所述的超大直径盾构壳体的金加工设备，其特征在于：所述金加工设备的进给运动由金加工机床的进给机构实现。

6、根据权利要求1所述的超大直径盾构壳体的金加工设备，其特征在于：所述金加工设备的径向行程大于8100mm，垂直行程大于1000mm。

7、根据权利要求1至6中任一项所述的超大直径盾构壳体的金加工设备，其特征在于：所述金加工机床为铣床。

8、根据权利要求1至6中任一项所述的超大直径盾构壳体的金加工设备，其特征在于：所述金加工机床为钻床。

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