专利名称：偏心多轴式掘进机的刀盘驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种驱动装置，特别是一种偏心多轴式掘进机的刀盘驱动装置，属于建筑机械领域。
背景技术：
地下隧道多数采用单轴大刀盘式的盾构，切削刀盘的回转中心与掘进机的中心一致。从季刊《地下工程与隧道》刊号为CN31-1591(1991年第3期)第7页刊登的题名为φ5.64M土压平衡式盾构掘进机简介的盾构各主要总成和系统的结构中查索到对驱动装置是这样描述的刀盘采用中间支承式。共设12台液压驱动装置，驱动装置选用GFA105K型行走减速机，二级减速采用外齿式。大齿轮与大型三轴式径向推力轴承制成一体。…该驱动装置的结构和组合形式只能驱动刀盘作单圆的圆周运动。只能掘削出圆形截面的隧道。
在对现有技术的国内外大量的技术文献的检索中，均无发现有与本发明技术主题相关的文献报道。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供了一种偏心多轴式掘进机的刀盘驱动装置。使其配上刀盘和壳体及其它掘进机的通用部件，就能完成各种形状截面隧道的全断面切削掘进，本发明在驱动刀盘运动的同时，还起到支承刀盘运动时各方向分力作用。相比其他形式的掘进机无论在隧道截面形状优化选择、改善地面沉降、完成长距离掘进、控制土压平衡方面都更具优势，并可节省后期工程中所耗费的大量的人力、物力和财力。
本发明是通过以下的技术方案来实现的，本发明包括第一轴承组、轴承支座、第一齿形密封、迷宫密封、偏心轴、第二齿形密封、第二轴承组、轴承座、齿轮、第三轴承、减速机、小齿轮轴、液压马达、圆螺母和止动垫圈。其土砂密封方式为在轴承支座与偏心轴之间设有迷宫密封和第一齿形密封的双重密封，在轴承座与偏心轴之间设有迷宫密封和第二齿形密封的双重密封。其连接方式为驱动装置的液压马达和减速机机座与轴承座一端用螺栓连接，减速机的输出小齿轮轴与齿轮外啮合，齿轮套在偏心轴内用平键连接，并设置在轴承座内。轴承座内的第二轴承和第三轴承组支托在偏心轴一端的轴颈处，而轴承支座内的第一轴承组支托在偏心轴另一端的轴颈处。偏心轴两端通过圆螺母和止动垫圈固定限制偏心轴轴向位移。
本发明与单轴大刀盘式掘进机的刀盘支承方式是完全不同单轴大刀盘式掘进机是用一个直径略小于掘进机壳体的大轴承支承刀盘的，其造价很高；本发明不需用大轴承支承。本发明的支承方式是多点支承，选用的轴承即在每个驱动装置内都有几处轴承组沿着偏心轴的轴线的合理排列进行支承，在驱动装置内部解决了刀盘各个方向的受力支承问题，并能克服由于偏心轴的端部悬挂刀盘重力的不利条件；本发明几组驱动装置端部与刀盘垂直连接，使偏心轴的旋转运动通过第一轴承组的作用巧妙地转变成刀盘作平行环的运动。本发明的几组驱动装置配备各种不同形状刀盘，可以达到掘削各种不同截面形状隧道的效果。即矩型的刀盘掘削出矩型的隧道、马蹄型的刀盘掘削出马蹄型的隧道、圆型的刀盘掘削出圆型的隧道。而单轴大刀盘式掘进机是做不到的。
本发明与单轴大刀盘式掘进机的刀盘传动方式是完全不同作为单轴大刀盘式圆形掘进机的驱动方式是以单轴驱动刀盘，以刀盘的轴心作圆周运动，对地下土层进行掘削。无论刀盘的形状如何，掘削的截面轮廓总是圆形。而且单轴大刀盘式掘进机的传动，是由12只液压马达带动行走减速器输出轴上的小齿轮，同时驱动一个大齿轮进行二级减速来达到低速大扭矩的驱动效果，其直径很大，与大轴承制成一体，其造价很高；本发明使偏心多轴式掘进机不需用大齿轮传动。本发明在驱动装置内部直接解决了减速问题，使偏心轴达到输出低速大扭矩的设计要求，而且每一个驱动装置都是一完整的驱动通用部件，可反复使用。根据工程的实际要求进行合理配置和布置，无论安装的刀盘是矩型、马蹄型或其它形状，都能获得大体上与刀盘形状相似的切削断面形状；而单轴大刀盘式掘进机是做不到的。
本发明采用的土砂密封方式是在轴承支座与偏心轴之间设有迷宫密封和第一齿形密封的双重密封；在轴承座与偏心轴之间设有迷宫密封和第二齿形密封的双重密封。驱动装置所设置的双重密封，与从内置流道压入的油脂一起防止土舱内的泥浆等侵入，并通过其他内置流道将油脂压入各轴承的油道处，其功能是保证轴承和整个驱动装置在泥水、土、砂等恶劣环境下正常运转，是适用于泥水、土、砂等恶劣环境下工作的机械传动装置。
液压马达经减速机和小齿轮轴、齿轮减速后带动偏心轴一端在第二轴承和第三轴承的支承下以偏心轴的第一轴线a作旋转运动，而偏心轴的另一端以偏心距为半径绕着第一轴线作回转运动，并在以第二轴线b为中心的第一轴承组内以空套形式驱动切削刀盘作圆周平移运动。即液压马达经减速机和小齿轮轴、齿轮减速后带动偏心轴旋转，而偏心轴通过轴承支座与切削刀盘用螺栓连接来带动切削刀盘运动。
本发明与偏心多轴式掘进机有关部件的连接方式为切削刀盘与几组驱动装置的偏心轴轴线垂直，并置于偏心多轴式掘进机的最前端，与几组驱动装置的轴承支座通过螺栓连接紧固，而驱动装置的轴承座与壳体胸板用螺栓连接紧固。
本发明根据施工隧道要求的截面形状(如马蹄形、矩形、椭圆形等)设计和确定外形尺寸的切削刀盘和机壳，就可以实现各种形状截面隧道的全断面掘削。改变偏心轴的偏心距离可以改变切削刀盘的运动范围。增加驱动装置的数量可以增加切削刀盘的驱动扭矩。偏心多轴式掘进机的切削刀盘驱动装置、支承装置和切削刀盘的组合形式，使切削刀盘上每一个质点以曲轴中心距为半径作圆周运动，而质点本身无旋转运动，所有质点之集形成了独特的刀盘运动形式，对正面土体进行全断面切削，完成各种截面形状隧道的掘进。根据工程实际要求对驱动装置的数量进行合理配置和布置，达到扭矩和功率的要求。
本发明解决了以前不能直接一次完成各种形状截面隧道掘进机施工问题，具有实质性特点和显著进步，本发明利用曲轴连杆的运动形式，驱动刀盘上的每把刀具绕着各自的圆心作同直径的圆周运动，完成各种截面形状隧道的全断面掘进。偏心多轴式掘进机可广泛用于矩型地下人行通道、平底弓顶公路和铁路隧道及根据需要而设定的各种不同形状任意断面的地下通道，使盾构开挖隧道截面形状接近实际应用截面形状，只需进行一次衬砌就达到施工目的。显著降低了工程费用和缩短了施工周期。与其它形式的掘进机相比，刀具磨损小，适合长距离和大断面掘进，并且改善了土压平衡的条件，极大的减小了地面隆起和沉降的问题。
图1本发明结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明包括第一轴承组1、轴承支座2、第一齿形密封3、迷宫密封4、偏心轴5、第二齿形密封6、第二轴承组7、轴承座8、齿轮9、第三轴承10、减速机11、小齿轮轴12、液压马达13、圆螺母14和止动垫圈15。其土砂密封方式为在轴承支座2与偏心轴5之间设有迷宫密封4和第一齿形密封3的双重密封，在轴承座8与偏心轴5之间设有迷宫密封4和第二齿形密封5的双重密封，其连接方式为驱动装置的液压马达13和减速机11机座与轴承座8一端用螺栓连接，减速机11的输出小齿轮轴12与齿轮9外啮合，齿轮9套在偏心轴5内用平键连接，并设置在轴承座8内，轴承座7内的第二轴承7和第三轴承组10支托在偏心轴4一端的轴颈处，而轴承支座2内的第一轴承组1支托在偏心轴5另一端的轴颈处，偏心轴4两端通过圆螺母14和止动垫圈15固定限制偏心轴5轴向位移。
液压马达13经减速机11和齿轮12、9减速后带动偏心轴5一端在第二轴承7和第三轴承10的支承下以偏心轴5的第一轴线a作旋转运动，而偏心轴5的另一端以偏心距为半径绕着第一轴线作回转运动，并在以第二轴线b为中心的第一轴承组1内以空套形式驱动切削刀盘16作圆周平移运动。即液压马达13经减速机11和齿轮12、9减速后带动偏心轴5旋转，而偏心轴5通过轴承支座2与切削刀盘16用螺栓连接来带动切削刀盘16运动。
本发明的支承方式是多点支承，选用的轴承即在每个驱动装置内都有几处轴承组沿着偏心轴的轴线的合理排列进行支承。本发明几组驱动装置端部与刀盘垂直连接，几组驱动装置配备各种形状刀盘。
与偏心多轴式掘进机有关部件的连接方式为切削刀盘16与几组驱动装置的偏心轴5轴线垂直，并置于偏心多轴式掘进机的最前端，与几组驱动装置的轴承支座2通过螺栓连接紧固，而驱动装置的轴承座8与壳体17胸板用螺栓连接紧固。
权利要求
1.一种偏心多轴式掘进机的刀盘驱动装置，包括第一轴承组(1)、轴承支座(2)、偏心轴(5)、第二齿形密封(6)、第二轴承组(7)、轴承座(8)、齿轮(9)、第三轴承(10)、减速机(11)、小齿轮轴(12)、液压马达(13)、圆螺母(14)和止动垫圈(15)，其特征在于，还包括第一齿形密封(3)、迷宫密封(4)，其土砂密封方式为在轴承支座(2)与偏心轴(5)之间设有迷宫密封(4)和第一齿形密封(3)的双重密封，在轴承座(8)与偏心轴(5)之间设有迷宫密封(4)和第二齿形密封(5)的双重密封，其连接方式为驱动装置的液压马达(13)和减速机(11)机座与轴承座(8)一端用螺栓连接，减速机(11)的输出小齿轮轴(12)与齿轮(9)外啮合，齿轮(9)套在偏心轴(5)内用平键连接，并设置在轴承座(8)内，轴承座(7)内的第二轴承(7)和第三轴承组(10)支托在偏心轴(4)一端的轴颈处，而轴承支座(2)内的第一轴承组(1)支托在偏心轴(5)另一端的轴颈处，偏心轴(4)两端通过圆螺母(14)和止动垫圈(15)固定限制偏心轴(5)轴向位移。
2.根据权利要求1所述的偏心多轴式掘进机的刀盘驱动装置，其特征是，液压马达(13)经减速机(11)和齿轮(12)、(9)减速后带动偏心轴(5)一端在第二轴承(7)和第三轴承(10)的支承下以偏心轴(5)的第一轴线a作旋转运动，而偏心轴(5)的另一端以偏心距为半径绕着第一轴线作回转运动，并在以第二轴线b为中心的第一轴承组(1)内以空套形式驱动切削刀盘(16)作圆周平移运动。
3.根据权利要求1所述的偏心多轴式掘进机的刀盘驱动装置，其特征是，支承方式是多点支承，选用的轴承即在每个驱动装置内都有几处轴承组沿着偏心轴的轴线的合理排列进行支承。
4.根据权利要求1所述的偏心多轴式掘进机的刀盘驱动装置，其特征是，几组驱动装置端部与刀盘垂直连接，几组驱动装置配备各种形状刀盘。
5.根据权利要求1所述的偏心多轴式掘进机的刀盘驱动装置，其特征是，与偏心多轴式掘进机有关部件的连接方式为切削刀盘(16)与几组驱动装置的偏心轴(5)轴线垂直，并置于偏心多轴式掘进机的最前端，与几组驱动装置的轴承支座(2)通过螺栓连接紧固，而驱动装置的轴承座(8)与壳体(17)胸板用螺栓连接紧固。
全文摘要
一种偏心多轴式掘进机的刀盘驱动装置，属于建筑机械领域。本发明土砂密封方式为在轴承支座与偏心轴之间设有迷宫密封和第一齿形密封的双重密封，在轴承座与偏心轴之间设有迷宫密封和第二齿形密封的双重密封。驱动装置液压马达和减速机机座与轴承座一端用螺栓连接，减速机输出小齿轮轴与齿轮外啮合，齿轮套在偏心轴内用平键连接，轴承座内的第二轴承和第三轴承组支托在偏心轴一端颈处，而轴承支座内第一轴承组支托在偏心轴另一端轴颈处，偏心轴两端通过圆螺母和止动垫圈固定限制偏心轴轴向位移。本发明显著降低了工程费用和缩短了施工周期，刀具磨损小，适合长距离和大断面掘进，并且改善了土压平衡的条件，极大的减小了地面隆起和沉降的问题。
文档编号E21D9/06GK1546841SQ200310109059
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月4日 优先权日2003年12月4日
发明者王鹤林, 宓佩明 申请人:上海隧道工程股份有限公司