KR20160101791A - Power transmission device for excavating equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 굴착장치용 동력전달장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전을 통하여 동력을 전달하는 부품을 축방향으로 지지하는 트러스트베어링에 대하여 항상 소정 이상의 외력이 가해지도록 설계함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 구성되는 굴착장비의 동력전달장치에 대한 베어링 지지장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power transmission device for a drilling rig, and more particularly to a power transmission device for a drilling rig, which is designed to apply a predetermined external force to a thrust bearing that axially supports a component that transmits power through rotation, And more particularly to a bearing support apparatus for a power transmission device of a drilling rig that is constructed to be able to support a bearing.
비트가 장착된 햄머를 이용하여 회전하면서 타격하는 과정을 연속적으로 수행함으로써, 지반에 대하여 일정한 크기의 구멍을 형성하는 굴착공사에는 다양한 장비와 다양한 공법이 적용된다. 이러한 공법 중의 하나의 예로 RCD(Reverse Circulation Drilling)공법을 들 수 있는데, 이는 지중을 굴착하는 부분에 에어를 공급하면서 회전력을 전달하고, 굴착되는 과정에서 발생하는 슬라임을 에어와 같이 배출해내는 방식으로 굴작작업을 진행하는 것이다. Various equipments and various methods are applied to excavation work to form a hole with a certain size with respect to the ground by continuously performing a hitting operation using a hammer equipped with a bit. One example of such a method is the RCD (Reverse Circulation Drilling) method, which transfers the rotational force while supplying air to the excavation part of the ground, and discharges the slime generated during excavation like air. We will proceed with the work.
이와 같은 RCD공법을 수행하는 굴착장비에는, 외부에서 굴착 공사가 진행되는 지중으로 에어를 공급함과 동시에 회전동력도 전달되어야 한다. 이와 같은 회전동력의 전달은, 굴착이 진행되는 하부까지 회전력을 전달하는 중공형 샤프트를 회전시키는 것에 의하여 이루어진다. 이러한 중공형 샤프트로의 동력의 전달은, 일반적으로 유성기어 감속기를 이용하여 감속된 출력을 중앙에 설치되는 메인링기어에 전달하는 것에 의하여 이루어지고 있다. In the excavation equipment that performs the RCD method, air is supplied to the ground where the excavation works on the outside, and rotational power is also transmitted. Such transmission of the rotational power is achieved by rotating a hollow shaft that transmits the rotational force to the lower portion where the excavation proceeds. The transmission of the power to the hollow shaft is generally performed by transmitting the decelerated output to the main ring gear provided at the center by using the planetary gear reducer.
그러나 실질적으로 중공형 샤프트가 회전하는 구조에 있어서는, 중공형 샤프트의 회전을 지지하기 위한 베어링이 설치되어야 한다. 여기서 중공형 샤프트의 회전운동에서는, 축방향 및 레디얼(radial)방향에 대하여 각각 베어링장치를 설치하여야만 회전하는 중공형 샤프트를 견고하게 지지할 수 있음은 당연하다. 그러나 종래의 구조에 의하면, 이와 같은 중공형 샤프트에 대하여 축방향 및 레디얼 방향으로 견고한 베어링 지지구조에 대해서는 구체적인 제안을 찾아볼 수 없다. However, in the structure in which the hollow shaft rotates substantially, a bearing for supporting the rotation of the hollow shaft must be provided. Here, in the rotational movement of the hollow shaft, it is natural that the hollow shaft which rotates can be firmly supported only by providing the bearing device for the axial direction and the radial direction. However, according to the conventional structure, there is no specific proposal for a bearing support structure that is rigid in the axial direction and the radial direction with respect to such a hollow shaft.
본 발명에서의 굴착장비는 지중에 일정한 보어링을 형성하는 다양한 굴착작업에 사용되는 것에 대한 총칭이라고 할 수 있고, 예를 들면 풍력발전을 위한 굴착작업도 포함하는 것은 당연한 것이다. 그이외에도, 회전력을 적어도 일부 동력으로 이용하면서, 굴착 작업을 수행하는 경우에는, 본 발명이 적용될 수 있음은 당연하다고 할 수 있다. The excavation equipment in the present invention is a collective term for various excavation works which form a constant bore ring in the ground, and it is natural to include, for example, excavation works for wind power generation. In addition, it is natural that the present invention can be applied to a case where a drilling operation is performed while using a rotational force as at least a part of power.
본 발명은 이와 같은 점을 감안한 것으로, 굴착장치에서 특히 중공형 샤프트를 축방향으로 지지하는 트러스트베어링의 신뢰도를 높일 수 있는 동력전달장치에 대한 베어링 지지장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a bearing support device for a power transmission apparatus which can increase the reliability of a thrust bearing that axially supports a hollow shaft in a drilling rig.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 베어링 지지장치는, 감속을 위한 동력을 전달받는 링기어와; 상기 링기어를 내부에서 회전 가능하게 지지하는 케이싱; 상기 링기어와 접촉하여 회전하고, 외측으로 연장되고 관통공을 구비하는 플랜지를 구비하는 중공축; 상기 케이싱에 지지되는 베어링하우징; 상기 베어링하우징과 중공축 사이에 설치되고, 상하 방향의 외력에 대하여 상기 중공축을 지지하도록, 플랜지의 상부 및 하부에 각각 설치되는 한 쌍의 트러스트 베어링(; 상기 베어링하우징과 중공축 사이에 설치되어, 레디얼 방향의 외력에 대하여 중공축을 지지하도록 설치되는 레디얼베어링; 그리고 상기 한 쌍의 트러스트 베어링에 대하여 항상 일정 이상의 탄성력을 제공할 수 있도록 상기 관통공의 내부에 설치되는 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 플랜지의 상하에 각각 설치되는 한 쌍의 트러스트 베어링은, 탄성부재에 의하여 항상 소정 이상의 탄성력(힘)을 받는 상태가 될 수 있음을 알 수 있다. To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided a bearing support apparatus comprising: a ring gear that receives power for deceleration; A casing rotatably supporting the ring gear therein; A hollow shaft having a flange that rotates in contact with the ring gear and extends outwardly and has a through hole; A bearing housing supported by the casing; A pair of thrust bearings installed between the bearing housing and the hollow shaft and installed respectively at the upper and lower portions of the flange so as to support the hollow shaft against an external force in a vertical direction, A radial bearing installed to support a hollow shaft with respect to an external force in a radial direction and an elastic member provided inside the through hole so as to always provide an elastic force greater than a certain level with respect to the pair of thrust bearings It can be understood that a pair of thrust bearings provided respectively on the upper and lower sides of the flange can be in a state of always receiving a predetermined elastic force (force) by the elastic member.
그리고 상기 탄성부재는 예를 들면 코일스프링으로 구성될 수 있다. 이러한 코일스프링은, 그 상하단부가 상기 트러스트베어링에 항상 접촉하여 소정 이상의 탄성력을 항상 가할 수 있게 될 것이다. The elastic member may be composed of, for example, a coil spring. The upper and lower ends of the coil spring always contact the thrust bearing, so that the coil spring can always apply a predetermined elastic force.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 유압에 의하여 회전동력을 발생하는 유압모터와, 상기 유압모터에서 발생한 회전력을 감속하기 위한 감속기, 그리고 상기 감속기에 의하여 회전하고 상기 링기어의 외측에 결합되어 동력을 전달하는 다수의 피니언을 더 포함하여 구성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a hydraulic control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a hydraulic motor for generating a rotational power by hydraulic pressure; a speed reducer for decelerating a rotational force generated by the hydraulic motor; And a plurality of pinions for transmitting the plurality of pinions.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 코일스프링과 같은 탄성부재에 의하여 상부 및 하부의 트러스트 베어링은 항상 일정 이상의 힘을 받고 있어서, 항상 구름 운동을 수행하고 있음을 알 수 있다. 따라서 트러스트 베어링이 헛돌거나 슬립을 일으키는 것에 기인하여 발생할 수 있는 베어링의 손상 및 파손 등을 충분히 방지할 수 있게 됨을 알 수 있다. 따라서 본 발명을 적용하는 것에 의하여, 굴착장치로의 동력 전달을 위한 구조를 보다 신뢰성 높은 상태로 유지할 수 있게 될 것으로 기대된다. According to the present invention having the above-described structure, it can be seen that the upper and lower thrust bearings always receive a force exceeding a predetermined level by the elastic member such as the coil spring, thereby always performing the rolling motion. Therefore, it can be understood that the damage and breakage of the bearing, which may occur due to the idle or slip of the thrust bearing, can be sufficiently prevented. Therefore, by applying the present invention, it is expected that the structure for transmitting power to the drilling apparatus can be maintained in a more reliable state.
도 1은 본 발명의 동력전달장치의 전체적인 개요를 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 요부를 도시한 요부 확대 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a general outline of a power transmission device of the present invention. FIG.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the essential part of the present invention. FIG.
이하에서는 도면에 도시된 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다. 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보면, 굴착장치에 동력을 전달하기 위한 동력전달장치는, 유압모터(2)와, 상기 유압모터에서의 회전력을 감속시키는 감속기(4), 그리고 상기 감속기의 출력에 의하여 회전하는 피니언(6)을 포함하고 있다. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings. 1 and 2, a power transmission device for transmitting power to a drilling rig includes a
상기 유압모터(2)는 유압에 의하여 회전력을 발생시키는 것으로, 굴삭장치에 동력을 전달하기 위한 기본적인 구동수단이라고 할 수 있다. 그리고 이러한 유압모터(2)에서의 회전력은 감속기(4)를 통하여 필요한 회전수를 가지도록 감속된다. 이러한 감속기(4)은 굴삭작업에 요구되는 적절한 감속비를 가지는 것이면 어떠한 것이라고 사용 가능함은 물론이고, 본 실시예에서는 유성기어감속기를 사용하고 있다. The
이러한 감속기(4)를 통하여 감속된 회전출력은 피니언(6)으로 전달된다. 상기 피니언(6)은 링기어(8)와 맞물려 있어서, 실질적으로 링기어(8)를 회전시키게 된다. 필요에 따라서 상기 유압모터(2), 감속기(4) 그리고 피니언(6)은, 중심에 설계되는 링기어(8)에게 적절한 토오크를 가지는 회전력을 전달하기 위하여 다수개로 구성될 수 있을 것이다. The decelerated rotation output through the
상기 링기어(8)는 굴착을 위한 동력을 하부의 굴착부분으로 전달하기 위한 것이라고 할 수 있다. 그리고 상기 피니언(6) 및 링기어(8)는 케이싱(10)의 내부에 지지되고 있다. 싱기 피니언(6) 및 링기어(8)가 상기 케이싱(10)의 내부에서 회전하는 것을 지지하기 위하여, 상기 케이싱(10)과 피니언 및 링기어 사이에는 적절한 베어링이 설치될 수 있음은 당연하다고 할 수 있다. 그리고 유성기어감속기와 같은 감속기(4)는 상기 케이싱(10)의 외측면에서 설치되어 지지되고, 상기 유압모터(2)는 감속기(4)의 외측부분에 설치되어 지지되고 있다. The ring gear 8 can be said to transmit the power for excavation to the lower excavation portion. The
상기 케이싱(10)의 내부에서, 상기 링기어(10)의 중앙부분에는 중공축(20)(Hollow ahaft)이 결합되어 있다. 예를 들면 상기 링기어(10)의 중앙부분과, 중공축(20)의 외측면 사이에는 스플라인결합부(22)가 형성되어 있는 것이다. 따라서 상기 링기어(10)과 중공축(20)은, 예를 들면 스플라인 구조에 의하여 서로 연동하도록 설계되어 있음을 알 수 있다. 따라서 상기 링기어(10)의 회전은 상기 중공축(20)으로 전달되도록 구성되고 있음을 알 수 있다. In the
그리고 상기 중공축(20)도 상기 케이싱(10)의 내부에서 회전 가능하도록 지지되고 있으며, 후술하는 바와 같이 다수의 베어링(40,50)에 의하여 지지되고 있다. 또한 상기 중공축(20)과 케이싱(10) 사이에는, 중공축이 케이시의 내부에서 회전 가능하도록 지지하기 위한 다른 부품이 내장될 수 있음은 당연하다고 할 수 있다. The
상기 중공축(20)의 내부에는 내부파이프(30)가 연동하면서 회전하도록 설치되어 있다. 상기 중공축(20)과 내부파이프(30) 사이에는 일정한 외측공간(Ra)이 형성되는데, 이러한 외측공간(Ra)은 굴착작업에 필요한 압축 에어를 지중으로 공급하는 기능을 가지고 있다. 그리고 상기 내부파이프(30)의 내부에 형성되는 내측공간(Rb)은, 굴착 시 발생한 슬라임이 굴착부분으로 공급된 에어와 같이 외부로 배출되는 기능을 가지게 된다. An
상기 링기어(8)에 의하여 회전하는 중공축(20)은 상기 케이싱(10)의 내부에서 회전 가능하게 지지되어야 함은 상술한 바와 같다. 즉, 상기 중공축(20)의 회전을 지지하기 위한 다수의 베어링(40,50)이 케이싱(10)에 설치된다. 상기 중공축(20)의 회전을 지지하기 위한 베어링은, 축방향의 외력에 대하여 상기 중공축(20)을 지지하는 기능을 수행하는 트러스트베어링(40)과, 방사 방향의 외력에 대하여 중곡축(20)의 회전을 지지하는 레디얼베어링(50)으로 구성된다. The
즉, 상기 중공축(20)은 회전에 의하여 발생하는 외력에 대하여, 축방향 및 레디얼 방향으로 정확하게 지지되어야 하기 때문에, 상술한 바와 같이 레디얼베어링(50) 및 트러스트베어링(40)을 동시에 적용하고 있는 것이라고 할 수 있다. 그리고 이와 같은 베어링(40,50)은, 상기 케이싱(10)의 하부에 고정된 베어링하우징(18)에 의하여 지지된다. 그리고 베어링하우징(18)은, 도시한 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 다수(세 개)의 부품(18a,18b,18c)으로 구성되면서 용접 등에 의하여 전체적으로 하나의 베어링 하우징을 형성하면서 케이싱(10)에 지지되는 것이라고 할 수 있다. That is, since the
다음에는 도 2를 같이 참조하면서, 본 발명에 의한 베어링 지지장치에 대하여 살펴보기로 한다. 도시된 바와 같이 케이싱(10)의 하부에 대응하는 중공축(20)의 외측 부분에는, 베어링하우징(18)에 의하여 각각 지지되는 트러스트베어링(40)과 레디얼베어링(50)이 각각 설치되어 있다. 상기 레디얼베어링(50)은 베어링하우징(18)에 의하여 외측부분이 지지되면서 상기 중공축(20)의 회전에 의한 방사방향의 외력을 지지하는 것임은 상술한 바와 같다. Hereinafter, a bearing support apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. A thrust bearing 40 and a radial bearing 50 which are respectively supported by a bearing
그리고 그리고 상기 중공축(20)의 축 방향 하중을 지지하는 트러스트베어링(40)이 지지되고 있는 부분의 구조를 살펴보면, 상기 트러스트베어링(40)은 한 쌍(40a,40b)으로 구성되고 있으며, 이러한 한 쌍은 중공축(20)에서 외측으로 연장 성형된 플랜지(22)에 의하여 각각 구획되어 지지되고 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 중공축(20)에는 외측으로 연장된 플랜지(22)가 형성되어 있고, 상기 플랜지(22)의 상부 및 하부에 각각 트러스트베어링(40a,40b)이 지지되고 있음을 알 수 있다. The structure of the thrust bearing 40 supporting the axial load of the
여기서 상기 플랜지(22)에는 상하를 관통하는 관통공(24)이 성형되어 있고, 이러한 관통공(24)에는 탄성부재(26)가 내장되어 있다. 상기 탄성부재(26)는, 상하에 설치되어 있는 트러스트베어링(40)에 각각 소정의 탄성복원력을 가할 수 있도록 설치되는 것이라고 할 수 있다. 그리고 도시한 실시예에 있어서, 상기 탄성부재(26)는 코일 스프링으로 구성되고 있으며, 이러한 코일스프링의 상부 및 하부의 단부는, 상부의 제1트러스트 베어링(40a) 및 하부의 제2트러스트 베어링(40b)에 대하여 일정한 탄성력을 제공하고 있다. The
즉 상기 코일스프링(26)은 제1트러스트베어링(40a)과 제2트러스트 베어링(40b) 사이에서 일정 수준 압축되어 있는 상태라고 할 수 있다. 또는 상술한 탄성부재(26)는 제1트러스트베어링(40a)과 제2트러스트베어링(40b)에 대하여 항상 일정한 하중(탄성력)을 인가하고 있는 상태라고도 할 수 있다. That is, the
상기 트러스트 베어링(40)은 축 방향의 하중에 대하여 축을 회전 가능하게 지지하는 것이라고 할 수 있는데, 중공축(20)의 플랜지(22)의 상부 및 하부에 각각 트러스트 베어링(40a,40b)이 설치되어 있어서, 어느 하나는 상방향 하중에 대하여 그리고 다른 하나는 하방향의 하중에 대하여 플랜지(22)를 지지하도록 구성되고 있음을 알 수 있다. 여기서 플랜지(22)를 구비하고 있는 중공축(20)은, 굴착작업 과정에서 발생하는 반력에 의하여, 상방향 또는 하방향 중의 어느 하나의 힘을 받을 수 있음은 당연하다.
이와 같이 본 발명에서는, 상기 플랜지(22)의 관통공(22)에 탄성부재(24)를 설치하고, 이러한 탄성부재는 상하에 설치되어 있는 트러스트 베어링(40a,40b)에 항상 일정한 힘을 가하도록 구성하는 것을 기본적인 기술적 요지로 하고 있다. 이와 같이 상하의 트러스트 베어링(40a,40b)에 항상 일정한 탄성력을 제공함으로써, 어느 하나의 트러스트 베어링이라도 외력이 제거되는 것에 의한 헛도는 현상을 방지할 수 있을 것이다. As described above, according to the present invention, the
즉, 트러스트 베어링은, 그것에 가해지는 하중에 제거되면 지지 대상물과의 사이에서 헛도는 현상이 발생하거나 슬립 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상이 발생하게 되면, 실질적으로 트러스트 베어링에 손상이 발생하게 되거나 이러한 손상에 기인하여 파손이 발생할 수 있음은 알려진 사실이다. 본 발명에서는 중공축(20)에 플랜지(22)를 성형하여 이를 통하여 상하의 트러스트 베어링이 지지되도록 구성하면서, 상하의 트러스트 베어링(40a,40b)에 일정한 탄성력을 가하는 탄성부재를 설치하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. That is, when the thrust bearing is removed by the load applied thereto, the thrust phenomenon occurs or the slip phenomenon occurs between the thrust bearing and the support object. It is a known fact that when such a phenomenon occurs, the thrust bearing is substantially damaged, or breakage may occur due to such damage. In the present invention, the
그리고 이와 같은 구성에 의하여, 설치되어 있는 한 쌍의 트러스트 베어링(40a,40b)은 항상 구름 운동을 유지할 수 있게 되어, 외력이 제거되는 것에 의하여 발생하는 여러 가지 단점을 해소할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그리고 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것임은 당연할 것이다. By this configuration, it can be seen that the pair of
2 ..... 유압모터
4 ..... 감속기
6 ..... 피니언
8 ..... 링기어
10 ..... 케이싱
18 ..... 베어링 하우징
20 ..... 중공축
22 ..... 플랜지
24 ..... 관통공
26 ..... 탄성부재
30 ..... 내부파이프
40 ..... 트러스트 베어링
50 ..... 레디얼 베어링2 ..... Hydraulic Motor
4 ..... Reducer
6 ..... pinion
8 ..... ring gear
10 ..... casing
18 ..... Bearing housings
20 ..... hollow shaft
22 ..... Flange
24 ..... through hole
26 ..... elastic member
30 ..... Internal pipe
40 ..... Thrust bearings
50 ..... Radial Bearing
Claims (3)
상기 링기어를 내부에서 회전 가능하게 지지하는 케이싱(10);
상기 링기어와 접촉하여 회전하고, 외측으로 연장되고 관통공(24)을 구비하는 플랜지(22)를 구비하는 중공축(20);
상기 케이싱(10)에 지지되는 베어링하우징(18);
상기 베어링하우징과 중공축 사이에 설치되고, 상하 방향의 외력에 대하여 상기 중공축(20)을 지지하도록, 플랜지의 상부 및 하부에 각각 설치되는 한 쌍의 트러스트 베어링(40a,40b);
상기 베어링하우징과 중공축 사이에 설치되어, 레디얼 방향의 외력에 대하여 중공축을 지지하도록 설치되는 레디얼베어링(50); 그리고
상기 한 쌍의 트러스트 베어링(40a,40b)에 대하여 항상 일정 이상의 탄성력을 제공할 수 있도록 상기 관통공(24)의 내부에 설치되는 탄성부재(26)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 굴착장비용 동력전달장치의 베어링 지지장치.
A ring gear (8) for receiving power for deceleration;
A casing 10 rotatably supporting the ring gear therein;
A hollow shaft (20) having a flange (22) that rotates in contact with the ring gear and extends outwardly and has a through hole (24);
A bearing housing (18) supported by the casing (10);
A pair of thrust bearings (40a, 40b) installed between the bearing housing and the hollow shaft, the pair of thrust bearings (40a, 40b) being respectively installed on the upper and lower sides of the flange so as to support the hollow shaft (20)
A radial bearing (50) installed between the bearing housing and the hollow shaft, the radial bearing being installed to support a hollow shaft with respect to an external force in a radial direction; And
And an elastic member (26) installed in the through hole (24) so as to always provide an elastic force greater than a predetermined level to the pair of thrust bearings (40a, 40b) Bearing support device of power transmission device.
The bearing support device of claim 1, wherein the elastic member (26) is formed of a coil spring, and the upper and lower ends thereof are always in contact with the thrust bearings (40a, 40b).
유압에 의하여 회전동력을 발생하는 유압모터와, 상기 유압모터에서 발생한 회전력을 감속하기 위한 감속기, 그리고 상기 감속기에 의하여 회전하고 상기 링기어의 외측에 결합되어 동력을 전달하는 다수의 피니언을 더 포함하여 구성되는 굴착장비용 동력전달장치의 베어링 지지장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
And a plurality of pinions that rotate by the speed reducer and are coupled to the outside of the ring gear to transmit power, wherein the plurality of pinions include: a hydraulic motor for generating a rotational power by hydraulic pressure; a decelerator for decelerating a rotational force generated by the hydraulic motor; A bearing support apparatus for a power transmission apparatus for a digging equipment.
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