CN218546138U - 一种tbm主轴承试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种TBM主轴承试验台，包括主试组件、转接法兰以及陪试组件；转接法兰设置在主试组件与陪试组件之间；主试组件包括主试盾体结构、主试驱动以及法兰一；本实用新型中，转接法兰通过不同直径的同心圆上的多组连接孔，能够便于匹配不同规格的法兰一，进而能够与不同规格的待测试主轴承连接，实现对不同规格的主轴承的测试，并且，主试驱动可拆卸设置，能够在更换不同规格的法兰一时，同步更换不同规格的主试驱动，以便于适应TBM主轴承的测试。

Description

一种TBM主轴承试验台

技术领域

本实用新型涉及主轴承试验领域，具体涉及一种TBM主轴承试验台。

背景技术

TBM(隧道掘进机)主轴承是硬岩掘进机工作的核心零部件，其性能和寿命决定着硬岩掘进机的运行状态及使用寿命，同时相较于盾构机主轴承，TBM主轴承的转速高、承受的冲击也更大，硬岩掘进机的工作环境更为恶劣，要求更为严格，在工作过程中主轴承一旦出现疲劳损伤和工作面剥落等失效形式，都需要将主轴承从主驱动内部拆出，并开挖竖井吊出更换，实施难度大成本极高同时将导致施工停顿，同时由于TBM主轴承正常情况下在地下坑洞中工作，主轴承的工作状态以及各项参数监测条件有限，为确保TBM主轴承的高可靠性及稳定的运行性能，需要以等效于工况载荷的形式获取TBM主轴承的综合运行性能，为工程设计提供真实可靠的试验数据及参数支撑。

现有的主轴承试验装置存在以下问题：1、在风电领域应用广泛技术比较成熟，但是风电主轴承试验台一般采用缩尺试验台，载荷能力弱，不仅无法完全模拟实际工况，并且无法针对大尺寸主轴承进行工况模拟试验；2、现有的主轴承试验装置大多是针对盾构机主轴承工况模拟试验进行设计，但是由于盾构机主轴承转速低、载荷平稳，而TBM主轴承转速高载荷大，盾构机试验台法兰二强度不能满足TBM主轴承强度；3、现有的盾构机主轴承测试设备无法兼顾TBM主轴承的测试，具体是：现有主轴承测试时，需要驱动设备通过与齿圈啮合从而驱动待测试轴承转动，而现有盾构机的主轴承，其齿圈固定在套圈的内环上(即齿圈为盾构机主轴承的一部分)，因此盾构机主轴承测试设备的驱动设备分布直径受到盾构机主轴承的齿圈限制，而由于TBM主轴承转速高载荷大等特点，因此TBM主轴承测试时所需的驱动设备(例如电机)数量要多于盾构机的主轴承测试时所需的驱动设备，而驱动设备的增多使得需要增大驱动设备的分布直径，因此，与驱动设备啮合的齿圈规格也应需要增大，而齿圈做为盾构机主轴承的一部分，无法更换，因此，盾构机主轴承测试设备无法兼顾TBM主轴承的试验；4、现有的主轴承试验装置无法满足不同规格的主轴承的测试。

综上所述，急需一种TBM主轴承试验台以解决现有技术中TBM主轴承测试的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种TBM主轴承试验台，以解决现有技术中TBM主轴承测试的问题，具体技术方案如下：

一种TBM主轴承试验台，包括主试组件、转接法兰以及陪试组件；所述转接法兰设置在主试组件与陪试组件之间；所述主试组件包括主试盾体结构、主试驱动以及法兰一；所述转接法兰上设置有多组连接孔；多组连接孔位于不同直径的同心圆上，用于匹配不同规格的法兰一；待测试主轴承套设在法兰一上，且法兰一与待测试主轴承连接；所述主试盾体结构设置在工作面上；所述主试驱动可拆卸设置在主试盾体结构上；主试驱动的输出端与法兰一连接，用于驱动法兰一转动；所述陪试组件与转接法兰连接。

以上技术方案优选的，所述转接法兰包括第一转接板、第二转接板、连接环以及加强结构；所述连接环的两端分别固定连接第一转接板和第二转接板；加强结构固定设置在第一转接板、第二转接板以及连接环之间；多组连接孔设置在第一转接板上；所述第二转接板与陪试组件连接。

以上技术方案优选的，多组加强结构沿第一转接板的周向设置。

以上技术方案优选的，加强结构包括加强柱、加强环以及加强筋板；加强柱固定在连接环上；加强环设置在第一转接板上；加强筋板固定连接加强柱、第一转接板以及加强环。

以上技术方案优选的，所述主试盾体结构包括主试盾体以及过渡法兰；所述主试盾体固定在工作面上；过渡法兰可拆卸设置在主试盾体上；主试驱动可拆卸设置在过渡法兰上。

以上技术方案优选的，所述过渡法兰包括多组过渡法兰单件；多组过渡法兰单件依次同轴套设，相邻两组过渡法兰之间可拆卸连接；多组过渡法兰单件中，最外周的一组过渡法兰单件与主试盾体可拆卸连接，主试驱动可拆卸设置在最内侧的过渡法兰单件上，主试盾体、过渡法兰单件以及主试驱动同轴设置。

以上技术方案优选的，所述主试驱动包括第一箱体、驱动件以及第一齿轮传动机构；第一箱体同轴设置在过渡法兰单件上；多组驱动件沿过渡法兰周向设置在第一箱体内；驱动件的输出端通过第一齿轮传动机构与法兰一连接。

以上技术方案优选的，第一齿轮传动机构包括第一齿圈以及多组第一齿轮；多组第一齿轮均与第一齿圈啮合；多组第一齿轮一一对应设置在多组驱动件的输出端上；所述第一齿圈与法兰一可拆卸连接。

以上技术方案优选的，所述陪试组件包括陪试盾体、法兰二以及陪试驱动；

所述陪试盾体设置在工作面上，且陪试盾体与主试盾体结构同轴设置；法兰二与转接法兰连接；所述陪试驱动同轴设置在陪试盾体内，陪试驱动与法兰二连接，通过转接法兰带动法兰二和陪试驱动转动。

以上技术方案优选的，所述陪试驱动包括第二箱体、发电机以及第二齿轮传动机构；第二箱体同轴设置在陪试盾体内；发电机设置在第二箱体内；第二齿轮传动机构包括第二齿圈以及第二齿轮；第二齿圈与法兰二连接；第二齿轮固定在发电机的输入端上，且第二齿轮与第二齿圈啮合，法兰二转动从而带动发电机转动发电。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型中的TBM主轴承试验台包括主试组件、转接法兰以及陪试组件；转接法兰设置在主试组件与陪试组件之间；主试组件包括主试盾体结构、主试驱动以及法兰一；本实用新型中，转接法兰通过不同直径的同心圆上的多组连接孔，能够便于匹配不同规格的法兰一，进而能够与不同规格的待测试主轴承连接，实现对不同规格的主轴承的测试，并且，主试驱动可拆卸设置，能够在更换不同规格的法兰一时，同步更换不同规格的主试驱动，以便于适应TBM主轴承的测试。

(2)本实用新型中，转接法兰设置有加强结构，能够保证结构的强度，以满足TBM主轴承的测试要求；本实用新型中，优选多组加强结构周向设置，以进一步加强结构强度。

(3)本实用新型的加强结构采用加强柱、加强环以及加强筋板形式，将第一转接板和连接环进行加固，结构强度高。

(4)本实用新型中过渡法兰可拆卸连接，能够快速更换不同规格的过渡法兰，以便于匹配安装不同规格的主试驱动；本实用新型中优选，过渡法兰采用多个单件套设的形式，在需要更换不同规格的主试驱动时，将最内侧的过渡法兰单件抽出即可，同理，需要更换小规格的主试驱动时，在内侧上套入新的一组过渡法兰单件即可，本实用新型中采用单件套设的形式使得不同规格的主试驱动的安装简便，现场可操作性强。

(5)本实用新型中，驱动件通过第一齿轮传动机构能够驱动法兰一转动，从而带动待测试的主轴承转动，以模拟主轴承的适应工况，而通过不同规格的第一箱体能够匹配安装不同数量的驱动件，以满足不同的测试动力需求。

(6)本实用新型的第一齿轮传动机构采用第一齿圈和第一齿轮啮合的形式，使得在驱动件的布设数量增多时，可以更换不同直径的第一齿圈以满足多组第一齿轮的布设需求，进而达到传输多组驱动件动力的目的。

(7)本实用新型采用陪试盾体、法兰二以及陪试驱动的形式，能保证试验台整体的结构稳定，并且，主试驱动转动时能带动法兰二以及陪试驱动转动，从而使得陪试驱动能够作为动力向外输出，以达到能量利用的目的，具体是：陪试驱动包括第二箱体、发电机以及第二齿轮传动机构；主试驱动通过法兰二和第二齿轮传动机构带动发电机发电，并向外传输，能够达到能量利用的目的。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1是本实施例的TBM主轴承试验台的剖面示意图；

图2是图1中A的放大示意图；

图3是图1中转接法兰的平面示意图；

其中，1、主试组件；1.1、主试盾体结构；1.11、主试盾体；1.12、过渡法兰；1.2、主试驱动；1.21、第一箱体；1.22、驱动件；1.23、第一齿轮传动机构；1.231、第一齿圈；1.232、第一齿轮；1.3、法兰一：2、转接法兰；2.a、连接孔；2.1、第一转接板；2.2、第二转接板；2.3、连接环；2.4、加强结构；2.41、加强柱；2.42、加强环；2.43、加强筋板；3、陪试组件；3.1、陪试盾体；3.2、法兰二；3.3、陪试驱动；3.31、第二箱体；3.32、发电机；3.33、第二齿轮传动机构；4、待测试主轴承；5、支撑座；6、轴向加载油缸；7、轴承结构。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例：

一种TBM主轴承试验台，包括主试组件1、转接法兰2以及陪试组件3，如图1至图3所示；

本实施例中，转接法兰2设置在主试组件1以及陪试组件3之间，三者在水平方向同轴设置，待测试主轴承4安装在主试组件1上(具体是法兰一1.3上)，具体如下：

主试组件1包括主试盾体结构1.1、主试驱动1.2以及法兰一1.3；

主试盾体结构1.1包括环形的主试盾体1.11以及过渡法兰1.12，主试盾体1.11竖立且固定在工作面上；所述过渡法兰1.12同轴设置在主试盾体1.11的内部，优选过渡法兰1.12与主试盾体1.11之间采用可拆卸的连接形式；进一步的；所述过渡法兰1.12采用多个单件依次同轴套设的形式，即所述过渡法兰1.12包括多个过渡法兰单件(未图示)，多个过渡法兰单件依次同轴套设，相邻的两组过渡法兰单件之间采用可拆卸的连接形式；在多组过渡法兰单件中，位于最外侧的一组过渡法兰单件与主试盾体1.11可拆卸连接，而位于最内侧的过渡法兰单件用于安装主试驱动1.2，即主试驱动1.2与最内侧的过渡法兰单件之间采用可拆卸的连接形式。

所述主试驱动1.2包括第一箱体1.21、驱动件1.22以及第一齿轮传动机构1.23；第一箱体1.21的整体形状为空心环筒状，第一箱体1.21可拆卸连接在过渡法兰单件的内孔内，驱动件1.22可拆卸设置在第一箱体1.21内，驱动件1.22的数量有多组，优选多组驱动件1.22绕第一箱体1.21的轴线等距分布，驱动件1.22通过第一齿轮传动机构1.23能够将动力传输至法兰一1.3上，从而能够带动待测试主轴承4转动；

其中，本实施例的驱动件1.22优选为变频电机，变频电机的输出端通过减速机带动第一齿轮传动机构1.23转动，变频电机和减速机一一对应设置；

驱动件1.22带动主试组件1的法兰一1.3转动，具体是：第一齿轮传动机构1.23设置在第一箱体1.21内，第一齿轮传动机构1.23包括第一齿圈1.231以及多组第一齿轮1.232；第一齿轮1.232的数量与驱动件1.22(即变频电机)一一对应，第一齿轮1.232设置在减速机的输出端上，减速机的输入端与变频电机的输出端连接，第一齿圈1.231与多组第一齿轮1.232相啮合，法兰一1.3与第一齿圈1.231之间可拆卸连接，当变频电机输出动力时，第一齿轮1.232带动第一齿圈1.231转动，第一齿圈1.231从而带动法兰一1.3转动，待测试主轴承4安装在法兰一1.3上，从而使得待测试主轴承4能够跟随法兰一1.3一起转动，以达到试验目的。

所述法兰一1.3与待测试主轴承4套设设置，且待测试主轴承4与法兰一1.3之间可拆卸连接；所述法兰一1.3安装在转接法兰2上，法兰一1.3转动时，能够带动转接法兰2一起转动。

法兰一1.3安装在转接法兰2上的形式具体是：所述转接法兰2上设置有多组连接孔2.a，多组连接孔2.a位于不同直径的同心圆上(该同心圆与转接法兰2同轴，图3中虚线示意的是同心圆)，法兰一1.3通过螺栓连接在连接孔2.a上，而本实施例中，不同直径的同心圆上的多组连接孔2.a是为了便于匹配不同直径规格的法兰一1.3。

所述转接法兰2的结构具体是：所述转接法兰2包括第一转接板2.1、第二转接板2.2、连接环2.3以及加强结构2.4；第一转接板2.1以及第二转接板2.2均为环状，连接环2.3(锥形)的两端面固定连接第一转接板2.1以及第二转接板2.2，形成一体结构；法兰一1.3同轴连接在第一转接板2.1上，第二转接板2.2与陪试组件3(具体是陪试组件3的法兰二3.2)连接；加强结构2.4用于第一转接板2.1以及连接环2.3的固定连接，以保证结构的强度。

所述加强结构2.4的数量设置有多组，本实施例中，加强结构2.4共有六组，六组加强结构2.4沿第一转接板2.1的周向等间距分布，加强结构2.4的具体形式是：加强结构2.4包括加强柱2.41、加强环2.42以及加强筋板2.43；加强柱2.41固定设置在连接环2.3上，优选加强柱2.41的轴线与连接环2.3(锥形)母线方向平行，加强效果好；加强环2.42同轴固定在第一转接板2.1上，加强环2.42具体是位于靠近第二转接板2.2的一侧；加强筋板2.43固定连接在加强环2.42的外圆周、加强柱2.41以及第一转接板2.1之间。

其中，上述的多组连接孔2.a设置在转接法兰2的第一转接板2.1上，具体是：第一转接板2.1上的多组连接孔2.a分别位于不同直径的同心圆上(如图3所示，虚线示意同心圆)，此处的多个同心圆均与第一转接板2.1同轴，即每一个同心圆上均对应有多组连接孔2.a，以保证连接稳定，进一步来说就是：每一同心圆上的多组连接孔2.a用于匹配一种规格的法兰一1.3，多个不同直径的同心圆上的连接孔2.a用于实现不同规格法兰一1.3的安装。

所述陪试组件3包括陪试盾体3.1、法兰二3.2以及陪试驱动3.3；

陪试盾体3.1为环状，陪试盾体3.1竖立且可滑动式设置(滑动方向为水平轴向)在支撑座5上，支撑座5固定在工作面上，陪试盾体3.1与主试盾体1.11水平同轴设置；

所述法兰二3.2与转接法兰2的第二转接板2.2连接，在转接法兰2转动时，转接法兰2能够带动法兰二3.2转动，从而通过法兰二3.2带动陪试驱动3.3转动；

所述陪试驱动3.3包括第二箱体3.31、发电机3.32以及第二齿轮传动机构3.33；所述第二箱体3.31为空心环筒结构，第二箱体3.31同轴固定在陪试盾体3.1内；发电机3.32固定在第二箱体3.31内，本实施例中，发电机3.32的数量有多组，多组发电机3.32绕第二箱体3.31的轴线等间距设置，法兰二3.2与第二齿轮传动机构3.33连接，第二齿轮传动机构3.33与发电机3.32的输入端连接，当法兰二3.2转动时，能够通过第二齿轮传动机构3.33带动发电机3.32发电，以达到能源利用的目的；本实施例中，为了保证结构的稳定性，还设置有轴承结构7(此轴承结构7并非是待测试的主轴承)，轴承结构7同轴设置在第二箱体3.31内，法兰二3.2同轴套设在轴承结构7的内圈内，且轴承结构7的内圈与法兰二3.2固定在一起，而轴承结构7的外圈与第二箱体3.31固定在一起。

其中，所述第二齿轮传动机构3.33包括第二齿圈(未标示)以及多组第二齿轮(未标示)；多组第二齿轮均与第二齿圈啮合；所述第二齿圈与法兰二3.2同轴连接；第二齿轮与发电机3.32一一对应；本实施例此处的第二齿轮传动机构3.33参照第一齿轮传动机构1.23，均是采用齿圈和齿轮啮合的形式。

本实施例中，发电机3.32的输入端是通过减速机与第二齿轮连接，具体是，第二齿轮固定在减速机的输入端，减速机的输出端与发电机3.32的输入端固定连接。

本实施例中，主试盾体1.11、过渡法兰1.12、主试驱动1.2、法兰一1.3、待测试主轴承4、转接法兰2、法兰二3.2、陪试盾体3.1以及陪试驱动3.3均为同轴对应设置。

除此之外，本实施例中还包括轴向加载油缸6(即伸缩油缸)，轴向加载油缸6的两端分别与主试盾体1.11和陪试盾体3.1固定连接，轴向加载油缸6的伸缩方向与待测试主轴承4轴向一致，当轴向加载油缸6收缩时，法兰一1.3和第一箱体1.21在轴向给待测试主轴承端面施加载荷，达到轴向载荷模拟的目的。

本实施例中所述的可拆卸设置或可拆卸连接均参考现有技术中的连接方式，例如螺栓连接等。

本实施例中的TBM主轴承试验台工作流程如下：

根据待测试主轴承4的直径选取合适的法兰一1.3，将法兰一1.3与待测试主轴承4套设安装在一起，其法兰一1.3与待测试主轴承4固定，而法兰一1.3固定在转接法兰2的第一转接板2.1上；

主试驱动1.2的驱动件1.22带动第一齿轮1.232转动，与第一齿轮1.232啮合的第一齿圈1.231随之转动，第一齿圈1.231带动法兰一1.3转动，与法兰一1.3固定在一起的待测试主轴承4也随之转动，从而达到主轴承试验的目的；

其中，转接法兰2在法兰一1.3的带动下也转动，进而使得与转接法兰2连接的第二齿圈也转动，第二齿圈通过第二齿轮带动发电机3.32发电，以达到能量利用的目的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种TBM主轴承试验台，其特征在于，包括主试组件(1)、转接法兰(2)以及陪试组件(3)；

所述转接法兰(2)设置在主试组件(1)与陪试组件(3)之间；

所述主试组件(1)包括主试盾体结构(1.1)、主试驱动(1.2)以及法兰一(1.3)；所述转接法兰(2)上设置有多组连接孔(2.a)；多组连接孔(2.a)位于不同直径的同心圆上，用于匹配不同规格的法兰一(1.3)；待测试主轴承(4)套设在法兰一(1.3)上，且法兰一(1.3)与待测试主轴承(4)连接；所述主试盾体结构(1.1)设置在工作面上；所述主试驱动(1.2)可拆卸设置在主试盾体结构(1.1)上；主试驱动(1.2)的输出端与法兰一(1.3)连接，用于驱动法兰一(1.3)转动；所述陪试组件(3)与转接法兰(2)连接。

2.根据权利要求1所述的TBM主轴承试验台，其特征在于，所述转接法兰(2)包括第一转接板(2.1)、第二转接板(2.2)、连接环(2.3)以及加强结构(2.4)；

所述连接环(2.3)的两端分别固定连接第一转接板(2.1)和第二转接板(2.2)；加强结构(2.4)固定设置在第一转接板(2.1)、第二转接板(2.2)以及连接环(2.3)之间；多组连接孔(2.a)设置在第一转接板(2.1)上；所述第二转接板(2.2)与陪试组件(3)连接。

3.根据权利要求2所述的TBM主轴承试验台，其特征在于，多组加强结构(2.4)沿第一转接板(2.1)的周向设置。

4.根据权利要求3所述的TBM主轴承试验台，其特征在于，加强结构(2.4)包括加强柱(2.41)、加强环(2.42)以及加强筋板(2.43)；加强柱(2.41)固定在连接环(2.3)上；加强环(2.42)设置在第一转接板(2.1)上；加强筋板(2.43)固定连接加强柱(2.41)、第一转接板(2.1)以及加强环(2.42)。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的TBM主轴承试验台，其特征在于，所述主试盾体结构(1.1)包括主试盾体(1.11)以及过渡法兰(1.12)；所述主试盾体(1.11)固定在工作面上；过渡法兰(1.12)可拆卸设置在主试盾体(1.11)上；主试驱动(1.2)可拆卸设置在过渡法兰(1.12)上。

6.根据权利要求5所述的TBM主轴承试验台，其特征在于，所述过渡法兰(1.12)包括多组过渡法兰单件；多组过渡法兰单件依次同轴套设，相邻两组过渡法兰(1.12)之间可拆卸连接；

多组过渡法兰单件中，最外周的一组过渡法兰单件与主试盾体(1.11)可拆卸连接，主试驱动(1.2)可拆卸设置在最内侧的过渡法兰单件上，主试盾体(1.11)、过渡法兰单件以及主试驱动(1.2)同轴设置。

7.根据权利要求6所述的TBM主轴承试验台，其特征在于，所述主试驱动(1.2)包括第一箱体(1.21)、驱动件(1.22)以及第一齿轮传动机构(1.23)；第一箱体(1.21)同轴设置在过渡法兰单件上；多组驱动件(1.22)沿过渡法兰(1.12)周向设置在第一箱体(1.21)内；驱动件(1.22)的输出端通过第一齿轮传动机构(1.23)与法兰一(1.3)连接。

8.根据权利要求7所述的TBM主轴承试验台，其特征在于，第一齿轮传动机构(1.23)包括第一齿圈(1.231)以及多组第一齿轮(1.232)；多组第一齿轮(1.232)均与第一齿圈(1.231)啮合；多组第一齿轮(1.232)一一对应设置在多组驱动件(1.22)的输出端上；所述第一齿圈(1.231)与法兰一(1.3)可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的TBM主轴承试验台，其特征在于，所述陪试组件(3)包括陪试盾体(3.1)、法兰二(3.2)以及陪试驱动(3.3)；

所述陪试盾体(3.1)设置在工作面上，且陪试盾体(3.1)与主试盾体结构(1.1)同轴设置；法兰二(3.2)与转接法兰(2)连接；所述陪试驱动(3.3)同轴设置在陪试盾体(3.1)内，陪试驱动(3.3)与法兰二(3.2)连接，通过转接法兰(2)带动法兰二(3.2)和陪试驱动(3.3)转动。

10.根据权利要求9所述的TBM主轴承试验台，其特征在于，所述陪试驱动(3.3)包括第二箱体(3.31)、发电机(3.32)以及第二齿轮传动机构(3.33)；

第二箱体(3.31)同轴设置在陪试盾体(3.1)内；发电机(3.32)设置在第二箱体(3.31)内；第二齿轮传动机构(3.33)包括第二齿圈以及第二齿轮；第二齿圈与法兰二(3.2)连接；第二齿轮固定在发电机(3.32)的输入端上，且第二齿轮与第二齿圈啮合，法兰二(3.2)转动从而带动发电机(3.32)转动发电。

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