一种具备双动力的掘进机主驱动系统的制作方法

本实用新型涉及掘进机的主驱动技术领域，特别涉及一种具备双动力的掘进机主驱动系统。

背景技术：

通常，岩石掘进机的驱动形式为单一的电机驱动或者单一的液压马达驱动，其设备一旦制造成型，输出参数也就相对固定。在岩石掘进机穿越不良地质洞段时，需要大扭矩的情况下，采用单一的电机驱动就不能满足；在良好围岩段，为获得高转速以实现快速掘进，液压马达驱动就不合适。

中国实用新型专利公开说明书CN202971771U公开了一种机电液复合式隧道掘进机主驱动系统，该驱动系统的动力装置为双输入动力装置，包括动力输入组件电机和动力输入组件液压马达，液压马达的输出端设置制动装置，通过操纵制动装置使液压马达的输出动力作为一种动力补偿作用于掘进机的刀盘，但是在实际作业时，液压马达的输出轴的转速较低，而电机的转速较高，所以电机的输出动力和液压马达的输出动力难以形成合力，甚至还会出现电机输出轴上的齿轮的旋转带动液压马达的输出轴上的齿轮旋转的情况，从而液压马达的输出动力变成了掘进机的刀盘的一种阻力。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具备双动力的掘进机主驱动系统，该主驱动系统可以采用电机的输出动力作为掘进机刀盘的转动动力以使得掘进机快速掘进，也可以采用液压马达的输出动力作为掘进机刀盘的转动动力以使得掘进机的刀盘获得更大的转动力矩。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种具备双动力的掘进机主驱动系统，该主驱动系统包括动力输出装置和动力传送装置，该动力输出装置包括电机、液压马达、固定安装在掘进机的驱动箱体上的减速器，以及连接在该减速器的动力输出端的小齿轮，该动力传送装置包括设有内齿圈的主轴承，该小齿轮与该主轴承相啮合，该主轴承的前端与该掘进机的刀盘相连接，该减速器设有两个动力输入端，该两个动力输入端分别通过第一离合器连接该电机，以及通过第二离合器连接该液压马达。

在本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的另一个实施例中，该主驱动系统包括设置2-7套沿该主轴承的周向分布的该动力输出装置。

在本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的另一个实施例中，每一套该动力输出装置均设置有单独启闭对应电机的电机控制电路。

在本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的另一个实施例中，该电机控制电路包括控制该对应电机进行无极变速运转的变频控制器。

在本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的另一个实施例中，每一套该动力输出装置均设置有单独启闭对应液压马达的控制油路。

在本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的另一个实施例中，该液压马达为具有至少两档排量的变量液压马达。

在本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的另一个实施例中，该变量液压马达的供油泵为变量泵。

在本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的另一个实施例中，该变量液压马达的油路上设置三位四通电磁换向阀。

在本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的另一个实施例中，该变量泵的液压油箱设有用于过滤该液压油箱中的液压油的循环过滤器和用于冷却该液压油箱中的液压油的冷却回路。

通过上述方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的具备双动力的掘进机主驱动系统包括动力输出装置和动力传送装置，该动力输出装置包括电机、液压马达、固定安装在掘进机的驱动箱体上的减速器，以及连接在减速器的动力输出端的小齿轮，该动力传送装置包括设有内齿圈的主轴承，小齿轮与该主轴承相啮合，主轴承的前端与掘进机的刀盘相连接，该减速器设有两个动力输入端，两个动力输入端分别通过第一离合器连接电机，以及通过第二离合器连接液压马达。挖掘隧道时，在良好易挖掘地质洞段，可以断开液压马达与减速器之间的第二离合器，闭合电机与减速器之间的第一离合器，采用电机驱动掘进机的刀盘，使掘进机的刀盘以较高的转速掘进；在掘进机穿越岩石较多等不良地质洞段需要大扭矩的情况下，可以断开电机与减速器之间的第一离合器，闭合液压马达与减速器之间的第二离合器，采用液压马达驱动掘进机的刀盘，使掘进机获得较大扭矩。

附图说明

图1是本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的结构示意图；

图2是本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的右视图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

下面结合附图，对本实用新型的实施例进行详细说明。

请一并参阅图1和图2，图1是本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的结构示意图，图2是本实用新型具备双动力的掘进机主驱动系统的右视图。

如图1所示，该具备双动力的掘进机主驱动系统包括动力输出装置和动力传送装置，动力输出装置包括电机7、液压马达8、固定安装在掘进机的驱动箱体10上的减速器5，以及连接在减速器5的动力输出端的小齿轮4，动力传送装置包括设有内齿圈的主轴承3，小齿轮4与主轴承3相啮合，主轴承3的前端与掘进机的刀盘1相连接，减速器5设有两个动力输入端，两个动力输入端分别通过第一离合器6连接电机7，以及通过第二离合器9连接液压马达8。

掘进机的驱动箱体10通过两个环形支撑11固定安装在盾体2内部，驱动箱体10呈圆筒形，在驱动箱体10的内部安装主轴承3。

该主驱动系统的具体工作过程是：在挖掘隧道时，当掘进机前端的刀盘1处于良好易挖掘地质洞段时，断开液压马达8与减速器5之间的第二离合器9，闭合电机7与减速器5之间的第一离合器6，采用电机7驱动掘进机的刀盘1，使刀盘1以较高的转速向前掘进，这里的良好地质洞段是指土质较松软的比较容易向前挖掘的地段。在掘进机穿越岩石较多等不良地质洞段需要大扭矩的情况下，断开电机7与减速器5之间的第一离合器6，闭合液压马达8与减速器5之间的第二离合器9，采用液压马达8驱动掘进机的刀盘1，使掘进机获得较大扭矩。

进一步的，主驱动系统包括设置2-7套沿主轴承3的周向分布的动力输出装置。动力输出装置的套数的多少，一方面取决于掘进机的主轴承的直径的大小，另一方面取决于掘进机的刀盘1对动力的需求，掘进机的直径越大以及对动力的需求越大，则主驱动系统多安装几套动力输出装置。本实施例中，图1和图2中的掘进机的主轴承3的直径为3280mm，该掘进机设置7套动力输出装置。

掘进机的每一套动力输出装置均设置有单独启闭对应电机的电机控制电路，根据掘进机的作业需求，可以随时开启或者关闭7台电机中的任意一台。比如，在长时间连续掘进作业时，长时间开动电机会使电机发热严重，这时可以轮流关闭电机，使得电机获得散热的时间；比如，当掘进机的动力多余时，也可以少开启电机。

进一步的，电机控制电路包括控制对应电机进行无极变速运转的变频控制器。使用变频控制器可以控制电机的转速，从而掘进机的刀盘的转速可以根据地质条件及时进行调整，在工况条件为硬岩或完整性好的岩石的条件下，可使用较高的转速，这样对岩石的摩擦效果最好，使掘进效率达到最优；而在破碎地层，可使用较低的转速，以获得较大的转动扭矩。在必要时候，比如刀盘正转被卡住，可以通过反转使刀盘脱困。

掘进机的每一套动力输出装置均设置有用于单独启闭对应液压马达的控制油路。例如，掘进机设置7台液压油泵，根据掘进机的作业需求，可以随时开动或者停止7台液压油泵中的任意一台。在长时间连续掘进作业时，长时间开动液压油泵会使液压油泵发热严重，这时可以轮流关闭液压油泵，使液压油泵获得散热的时间；当掘进机的动力多余时，可以少开动液压油泵，当掘进机的刀盘需要较大扭矩时，可以同时开启多台液压油泵。

液压马达均为具有至少两档排量的变量液压马达，并且采用变量泵作为液压马达的供油泵。为了满足软岩和硬岩不同的工况要求，特将液压马达设定为至少两档排量的变量液压马达。通过调节液压马达的排量，可以实现掘进机的刀盘在高速档作业或者在低速档作业，通过改变变量泵的排量来实现对掘进机的刀盘在高速档和低速档的无级调速。综上，通过调节液压马达和变量泵的排量实现刀盘转速的精细化调节，在软岩工况时，采用使主轴承低速旋转以及具有大扭矩的方案作业，在硬岩工况时，采用使主轴承高速旋转以及具有小扭矩的方案作业。

液压马达的油路上设置三位四通电磁换向阀，通过三位四通电磁换向阀控制液压油的流动方向来控制液压马达的转动方向，从而控制刀盘的转动方向。

变量泵的液压油箱设有用于过滤液压油箱中的液压油的循环过滤器和用于冷却液压油箱中的液压油的冷却回路。设置两套独立、可切换的供油和回油过滤(高精度滤芯和磁性滤网)系统，保证在掘进过程中油液的质量。液压油箱设置的冷却回路对液压油箱中的液压油进行冷却，保证在掘进过程中油液的温度不会过高。

基于以上实施例，本实用新型提供的具备双动力的掘进机主驱动系统包括动力输出装置和动力传送装置，该动力输出装置包括电机、液压马达，以及固定安装在该掘进机的驱动箱体上的减速器，动力传送装置包括设有内齿圈的主轴承和与该主轴承相啮合的小齿轮，该主轴承和小齿轮均固定安装在掘进机的驱动箱体上，主轴承的前端与掘进机的刀盘相连接，该减速器设有两个动力输入端和一个动力输出端，两个动力输入端分别通过第一离合器和第二离合器与电机和液压马达相连接，减速器的动力输出端与小齿轮相连接。挖掘隧道时，在良好地质洞段，可以断开液压马达与减速器之间的第二离合器，闭合电机与减速器之间的第一离合器，采用电机驱动掘进机的刀盘，使掘进机的刀盘以较高的转速掘进；在掘进机穿越岩石较多等不良地质洞段需要大扭矩的情况下，可以断开电机与减速器之间的第一离合器，闭合液压马达与减速器之间的第二离合器，采用液压马达驱动掘进机的刀盘，使掘进机获得较大扭矩。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。