一种分块式掘进机刀盘驱动结构的制作方法

本发明涉及掘进装置技术领域，特别地，涉及一种分块式掘进机刀盘驱动结构。

背景技术：

掘进装置是地下掘进隧道施工中的主要施工机械，掘进装置施工具有自动化程度高、施工效率高、施工安全风险低等特点，可在隧道内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业，目前在我国的城市地铁、过江公路隧道、跨海隧道等大型隧道工程项目中得到了广泛应用。

刀盘驱动结构是掘进装置刀盘的驱动装置，是掘进装置的核心部件，其主要作用是提供刀盘正反向掘削的动力，同时承受刀盘掘削土体时产生的反力。刀盘驱动结构在工作时会承受较大的扭矩、倾覆力矩以及轴向推力，其主要承力部件为一颗外径较大的主轴承，主轴承外径一般在掘进装置外径的一半以上，而刀盘驱动结构的最大尺寸取决于主轴承的尺寸；目前刀盘驱动结构均为整体式结构，其体积和重量较大；随着掘进装置应用越来越广泛，一些特殊的应用场景如矿用掘进机、隧道内拆机回收设备等对井下运输尺寸重量要求苛刻的工况，当前整体式主刀盘驱动结构无法满足使用要求。因此，为满足特殊施工环境下运输条件不足的问题，业内需要一种分块式掘进机刀盘驱动结构。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种分块式掘进机刀盘驱动结构，以解决背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种分块式掘进机刀盘驱动结构，包括刀盘、主轴承、齿轮传动机构、变速箱壳、法兰和多个驱动单件，主轴承和齿轮传动机构装配于变速箱壳内，法兰套设在主轴承上，法兰一端与刀盘连接，齿轮传动机构包括大齿圈和多个小齿轮，大齿圈与多个小齿轮进行齿轮配合，大齿圈连接于法兰的另一端，多个小齿轮分别与多个驱动单件对应连接；多个驱动单件通过小齿轮与大齿圈的齿轮传动啮合驱动法兰以及刀盘转动；法兰包括沿径向分块的多个法兰块，相邻两个法兰块可拆卸连接；变速箱壳罩设在主轴承和齿轮传动机构上，变速箱壳用于齿轮机构和主轴承的安放及限位固定。

进一步地，主轴承包括内环、外环、滚珠和保持架，内环包括第一内环和第二内环，第一内环沿径向分为多个第一内环块，相邻的两个第一内环块可拆卸式连接；第二内环沿径向分为多个第二内环块，相邻的两个第二内环块可拆卸式连接；外环包括第一外环和第二外环，第一外环沿径向分为多个第一外环块，相邻的两个第一外环块可拆卸式连接；第二外环沿径向分为多个第二外环块，相邻的两个第二外环块可拆卸式连接。

进一步地，主轴承第一内环的分块数量与第二内环的分块数量相等，主轴承的第一外环的分块数量与第二外环的分块数量相等。

进一步地，主轴承装配时，第一内环与第二内环的分块对接位置相互错开；第一外环与第二外环的分块对接位置相互错开。

进一步地，驱动单件包括驱动电机、减速器和扭矩限制器；驱动电机的输出端通过扭矩限制器与减速器的输入端连接，减速器的输出端连接有小齿轮，小齿轮安装与变速箱壳上。

进一步地，变速箱壳径向分为多个变速箱壳块，相邻两个变速箱壳块可拆卸式连接。

进一步地，本申请装置包括密封圈和/或密封胶，密封圈和/或密封胶设于法兰分块位置、主轴承分块位置和变速箱壳分块位置。

进一步地，法兰分成2-4件法兰块；主轴承的第一内环分成2-4件第一内环块，第二内环分成2-4件第二内环块，主轴承的第一外环分成2-4件第一外环块，第二外环分成2-4件第二外环块；变速箱壳分成2-4件变速箱壳块。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种分块式掘进机刀盘驱动结构，包括刀盘、变速箱、主轴承、法兰、大齿圈、小齿轮、和多个驱动单件，驱动单件包括减速器、驱动电机、扭矩限制器；多个驱动单件共同驱动刀盘开挖隧道，同时通过对刀盘驱动的主轴承、变速箱壳以及法兰等进行径向分块，减少了刀盘驱动结构中单个零件的体积和重量，实现刀盘驱动结构零部件分块拆解下井组装的要求，解决特殊隧道施工环境下运输空间限制、起吊能力不足的问题，以及整体式刀盘驱动无法进行隧道内拆机回收的问题。

本申请装置的主轴承装配时，第一内环与第二内环的分块对接位置相互错开，两内环的分块对接位置错开设置有利于提高主轴承分块位置的轴向承力；第一外环与第二外环的分块对接位置相互错开，两外环分块对接位置错开设置有利于提高主轴承分块位置的轴向承力。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种分块式掘进机刀盘驱动结构的结构示意图(仅标出了两个驱动单件)；

图2是图1中主轴承的局部剖视图；

图3是图1中法兰的径向分块示意图；

图4是图1中变速箱壳的径向分块示意图；

其中，1、刀盘，2、法兰，3、变速箱壳，3.1、驱动孔，4、主轴承，5、小齿轮，6、大齿圈，7、减速器，8、驱动电机，9、扭矩限制器，10、第一外环，11、第二外环，12、第一内环，13、第二内环，14、连接耳板，15、分块线。

具体实施方式

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

参照图1至图4，本发明提供了一种分块式掘进机刀盘驱动结构，包括刀盘1、法兰2、变速箱壳3、主轴承4、齿轮传动机构和多个驱动单件，主轴承和齿轮传动机构安放于变速箱壳内，且主轴承套设在法兰上，法兰一端与刀盘连接，齿轮传动机构包括大齿圈6和多个小齿轮5，大齿圈与多个小齿轮相互齿轮配合，大齿圈连接与法兰的另一端，多个小齿轮分别与多个驱动单件对应连接；多个驱动单件通过小齿轮与大齿圈的齿轮传动配合驱动法兰以及刀盘转动；法兰包括沿径向分布的多个法兰块，相邻两个法兰块上对应位置设有连接耳板14，两连接耳板上设有通孔，两连接耳板的通孔通过插设螺栓连接，从而多个法兰块通过螺栓连接形成一个完整的法兰；变速箱壳罩设在主轴承和齿轮传动机构上，变速箱壳用于齿轮机构和主轴承的安放及限位固定。

变速箱壳体内设有六个驱动孔3.1，驱动孔为圆形通孔，本实施例中驱动单件数量为六个，驱动单件包括驱动电机8、减速器7和扭矩限制器9；驱动电机8的输出轴通过扭矩限制器9与减速器7的输入轴相连接，减速器7的输出轴通过花键与小齿轮5固定连接，六个驱动单件上连接的六个小齿轮分别穿过六个驱动孔设置，六个小齿轮分别与大齿圈啮合；法兰一端与大齿圈固定连接，且法兰上套设有主轴承，主轴承包括内环、外环、滚珠和保持架，保持架采用分块式保持架；内环、外环、滚珠和保持架参照现有的轴承进行连接；主轴承的内环固定套设在法兰，主轴承4的外环与变速箱壳3固定连接，法兰另一端与刀盘1连接，刀盘驱动结构的扭矩由驱动电机8、减速器7、小齿轮5、大齿圈6、主轴承4、法兰2传递到刀盘1，实现刀盘转动开挖隧道。

主轴承的内环包括第一内环10和第二内环11，第一内环沿径向分为多个第一内环块，第二内环沿径向分为多个第二内环块，第一内环与第二内环分块各自的对接位置错开，相邻的两个第一内环块通过销和止口定位，并通过螺栓连接固定在一件第二内环块上，相邻的两个第二内环块通过销和止口定位，并通过螺栓连接固定在一件第一内环块上，从而多个第一内环块以及多个第二内环块通过螺栓连接形成一个完整内环；外环包括第一外环12和第二外环13，第一外环沿径向分为多个第一外环块，第二外环沿径向分为多个第二外环块，第一外环与第二外环分块各自的对接位置错开，相邻的两个第一外环块通过销和止口定位，并螺栓连接固定在一件第二外环块上，相邻的两个第二外环块通过销和止口定位，并通过螺栓连接固定在一件第一外环块上，从而多个第一外环块以及多个第二外环块通过螺栓连接形成一个完整外环；这种连接方式既保证了内环和外环能够形成一个完整的圆环结构，不影响内环和外环与外部结构件的的安装连接，同时又保证了第一内环与第二内环的分块对接位置相互错开，类似图3或图4中分块线15位置错开；两内环的分块对接位置错开设置有利于提高主轴承分块对接位置的轴向承力；第一外环与第二外环的分块对接位置相互错开，两外环分块对接位置错开设置有利于提高主轴承分块位置的轴向承力(轴向承受能力)；另外，本实施例中，主轴承内环的分块数量与主轴承外环的分块数量相等，且主轴承第一内环的分块数量与第二内环的分块数量相等，主轴承的第一外环的分块数量与第二外环的分块数量相等；内环与外环采用相等的分块数量，使得组装成的主轴承整体结构更均匀稳定。

变速箱壳径向分为多个变速箱壳块，相邻的两个变速箱壳块上设有连接耳板，连接耳板上设有通孔和销孔，两连接耳板通过销定位，插设螺栓连接，从而多个变速箱壳块通过螺栓连接形成一个完整的变速箱壳。

本实施例中相邻两个法兰块对接的接触面(图中分块线位置对接面)、相邻两个第一内环块对接的接触面、相邻两个第二内环块对接的接触面、相邻两个第一外环块对接的接触面、相邻两个第二外环块对接的接触面和相邻两个变速箱壳块对接的接触面上均涂抹密封胶，且在法兰以及变速箱分块对接面设置有密封条，能够有效防止泄露加强对接位置的密封紧固性。

本实施例中，法兰分成三件法兰块，主轴承的第一内环分三件第一内环块，主轴承的第二内环分成三件第二内环块，主轴承的第一外环分成三件第一外环块；变速箱壳分成三件变速箱壳块；各部件(法兰、主轴承、变速箱壳)分块数量均分成三件，分块数量为2-4件，既满足了各部件整体体积、重量过大不利于井下吊运组装，又避免了因分块数量过多，导致各分块单件体积过小、刚性不足以及承压能力不强的问题。

本申请装置的刀盘驱动结构的掘进动力通过多个驱动单件共同提供，多个驱动单件的驱动电机共同沿一个方向转动(正转或反转)，由驱动电机8、减速器7、小齿轮5、大齿圈6、主轴承4、法兰2传递到刀盘1，实现刀盘转动开挖隧道，多个驱动单件共同提供驱动动力的设计，满足了刀盘所需掘进动力，又能够方便在特殊隧道施工环境下实现驱动单件的下井组装；同时通过对刀盘驱动的主轴承、变速箱壳以及法兰等进行径向分块，减少了刀盘驱动结构中单个零件的体积和重量，实现刀盘驱动结构零部件分块拆解下井组装的要求，解决特殊隧道施工环境下运输空间限制、起吊能力不足的问题，以及整体式刀盘驱动无法进行隧道内拆机回收的问题。

需要说明的是，本申请装置包括控制系统，控制系统参照现有技术设置，控制系统与驱动单件连接，控制单件用于控制驱动单件的正转、反转以及转速。

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