专利名称：土压平衡盾构机内摆线减速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及盾构机减速技术领域，一种土压平衡盾构机内摆线减速器。
背景技术：
中信重工机械公司、洛阳矿山机械设计研究院《用于土压平衡盾构机的大功率三级行星减速器》(200810231114. 1)是国家2007-2010三年863计划项目。该项目是当前世界上最先进隧道施工机械-土压平衡盾构机核心部件，我国长期依赖进口，交货时间长、价
格昂贵。该发明构思系建立在①成大先《机械设计手册》卷3.图14-5-31 ；②朱孝录《齿轮传动设计手册》图7-23 ；③《悬浮均载行星齿轮减速器》95243413. X ；④张展《行星差动传动装置》图8-4 ；⑤饶振钢《行星齿轮传动设计》图10-9基础上。该发明称效率> 97%，但由朱孝录《齿轮传动设手册》1030页、《机械传动装置选用手册》393页；张展《行星差动传动装置》310页单级行星(NAD)效率η = 0. 98，因而可以得出背景技术三级行星减速的总效率应为η = 0 . 983 = 0 . 941。据报导，减速器(150kW，外形Φ 570 X 1000)已通过国家863专家组验收。
发明内容
本发明目的提供一种轴向尺寸短45-55%土压平衡盾构机内摆线减速器。技术方案土压平衡盾构机价格几千万，常年在户外恶劣环境中工作，因此与之配套减速器的最大困难在于必须具有很高承载能力、外形小及使用可靠、寿命长。维尔特NFM盾构机减速器功率=150kW，最大理论扭矩=154200Nm.脱困扭矩为最大理论扭矩的1. 30倍。据《机械设计手册》(成大先)卷4. 16-127页，现代最先进8275 (即日本住友 6275)型外形 <ji986X1462、2460kg，承载能力 = IOOOrpm, i = 87、N1 = 51. 3kff, T2 = 39400(Nm)。显然，日本住友6000型摆线不能用作维尔特NFM盾构机减速器。现描述改进技术方案朱孝录《齿轮传动设计手册》6页、《齿轮手册》上，1-12页摆线效率η = 0. 9 0. 98 = 0. 94，这与背景技术总效率η = 0. 941相同，因而可取代三级行星减速器。(A)用内摆线轮便取代了由针齿壳、针齿及针齿套构成的针轮。其优点(1)结构简单、另件少；⑵单级减速比很大，减速比大于59时毋须抽齿，同时由于内齿摆线轮与外齿摆线轮为纯滚动啮合，因此在输入功率相同情况下，体积降低1个等级。比照普通摆线接触强度计算结果，表明内摆线承载能力可提高2-3倍，可将传统单级最大减速比87增大到 143 ；(B)传统二片轮改为四片轮输入轴上偏心的布置是一、二轮间及三、四轮间相位角均错开180°，而二、三轮间相位角相同，优点在于输入轴上的回转质量处于静平衡、动平衡状态，使传动更平稳；
(C)采用笼形W输出机构用均布柱销将输出轴圆盘与均载盘联接一体，其支承轴承置于W机构的两侧，可大大减短减速器轴向尺寸，这对盾构机减速器非常重要。接触强度计算结果表明改进后，承载能力为原摆线2-3倍，满足设计要求。内摆线啮合副处于良好润滑状态，同时由于是凹-凸啮合，当量曲率半径小，因而其接触强度高于普通摆线。由于普通摆线轮齿-针齿接触强度计算较简单而可作为比照。计算如下摆线盾构减速器参数N= 150kff, rii = IOOOrpm, i = 109，T2 = 146774Nm( η = 0. 94)，Rz = 250，e = 1. 50，K1 = 0. 66，K2 = 1. 586，Y1Hiax = 1. 361, b = 65mm，针套(齿) 半径rz= P = 4. 50，半埋孔曲率半径P 2 = 4. 509(孔Φ =9. 018)，若η 0.94，则四片即两组二片时扭矩为T2 = 73388Nm于是由针销作用在轮齿上的力Fmax = 2000T/ (K1RzZa) = 8161 (N)，(A)针齿与半埋孔接触应力σ Jmax = 0. 418 {FE(Pr1-P2^1)ZbI0-5 = 0. 418(8161X2. 12X IO5( P P 2_1/65}5 =45. 4 (MPa)许用接触应力[σJ = 633 (MPa)，E = 2. 12 X IO5MPa (注)(B)针齿与摆线轮接触应力Ojmax = (900/Rz) (YmaxT/b) 5 = 36 (1. 361 X 73388 X 9. 81/6. 5)0 5 = 13977 (kg/ cm2) = 1371 (MPa)许用接触应力[σJ = 1617 (MPa) (ΗΒ600-600)(注)(注)徐灏《机械设计手册》卷1.4-289页钢-铸铁[g H] = 633 (MPa)；钢-钢 [oH]= 1617 (MPa)有益效果比照发明专利200810231114. 1，其创造性在于(1)内摆线纯滚动啮合，凹-凸啮合当量曲率半径小，接触强度高，因而承载能力提高2-3倍，可将传统单级最大减速比87增大到143 ；(2)轴向尺寸比背景技术三级行星减速器短45-55% ；(3)摆线轮可反转过来装配，使用寿命延长了一倍；(4)制造成本为背景技术三级行星减速器的40-50% ；(5)运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡。
图1，本发明实施例结构示意图具体实施方式
下面结合附图对本发明详加描述参照图1. 一种土压平衡盾构机内摆线减速器，包括内摆线齿圈、摆线轮、偏心轴承、柱销、柱套、输入轴、W输出机构及支承轴承，其特征在于摆线传动件装在由内摆线齿圈(1)两端分别联接前端盖(5)与后端盖(11)所形成的空腔内，其中(A)所述偏心轴承是两只相同双偏心轴承(9)装在输入轴(13)轴伸端，所述的输入轴(1 由轴承(14)支承在后端盖(11)内孔，所述摆线轮是四片相同的摆线轮，其中第一双偏心轴承上第一片摆线轮与第二片摆线轮相位差180°，第二双偏心轴承上第三片摆线轮与第四片摆线轮相位差180°，第二片摆线轮与第三片摆线轮相位相同，优点在于输入轴上的回转质量处于静平衡、动平衡状态，使传动更平稳；(B)所述W输出机构由输出轴⑶、与输出轴⑶圆盘上均布孔紧配的柱销(6)穿过摆线轮销孔而与均载盘(10)上均布孔紧配构成，所述的柱销(6)上装有三只圆环板(2)， 每只圆环板各自置于二摆线轮之间，从而使柱销(6)整个长度上形成四段简支结构，所述W输出机构中，输出轴(8)轴颈上用轴承(7)支承在前端盖( 内孔，均载盘(10)内孔用轴承 (12)支承在后端盖(11)内凸缘外圆上，所述柱销(6)上的柱套C3)与摆线轮等厚，用均布柱销将输出轴圆盘与均载盘联接一体，其支承轴承置于摆轮的两侧，可大大减短轴向尺寸， 在轮与轮间装置圆环板以变悬臂柱销为简支结构，使柱销弯曲应力提高一倍。
权利要求
1. 一种土压平衡盾构机内摆线减速器，包括内摆线齿圈、摆线轮、偏心轴承、柱销、柱套、输入轴、W输出机构及支承轴承，其特征在于摆线传动件装在由内摆线齿圈(1)两端分别联接前端盖(5)与后端盖(11)所形成的空腔内，其中(A)所述偏心轴承是两只相同双偏心轴承(9)装在输入轴(13)轴伸端，所述输入轴 (13)由轴承(14)支承在后端盖(11)内孔，所述摆线轮是四片相同的摆线轮，其中第一双偏心轴承上第一片摆线轮与第二片摆线轮相位差180°，第二双偏心轴承上第三片摆线轮与第四片摆线轮相位差180°，第二片摆线轮与第三片摆线轮相位相同；(B)所述W输出机构由输出轴(8)、与输出轴⑶圆盘上均布孔紧配的柱销(6)穿过摆线轮销孔而与均载盘(10)上均布孔紧配构成，所述的柱销(6)上装有三只圆环板O)，每只圆环板各自置于二摆线轮之间，从而使柱销(6)整个长度上形成四段简支结构，所述W输出机构中，输出轴⑶轴颈上用轴承⑵支承在前端盖(5)内孔，均载盘(10)内孔用轴承 (12)支承在后端盖(11)内凸缘外圆上，所述柱销(6)上的柱套(3)与摆线轮等厚。
全文摘要
本发明涉及盾构机减速技术领域，一种土压平衡盾构机内摆线减速器，其特征在于摆线传动件装在由针齿壳联接前、后端盖所形成的空腔内，其中双偏心轴承上四摆线轮中一与二轮及三与四轮相位均差180°，二与三轮相位相同；W输出机构由输出轴、柱销与均载盘构成，柱销上有三只圆环板，形成四段简支结构，W输出机构分别用轴承支承在前端盖内孔与后端盖内凸缘外圆上。有益效果(1)轴向尺寸比背景技术三级行星减速器短45-55％；(2)摆线轮可反转过来装配，使用寿命延长了一倍；(3)制造成本为背景技术三级行星减速器的40-50％；(4)运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡。
文档编号E21D9/06GK102192273SQ20111009125
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者吴声震 申请人:吴小杰