全断面岩石隧道掘进机管片运输传动方法与流程

本发明涉及一种全断面岩石隧道掘进机管片运输传动方法。

背景技术：

全断面岩石隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，以下简称TBM）在我国的水利水电、铁路、交通、城市地下工程、油气管道、国防等隧道建设中发展迅速，应用日益广泛。在隧道建设中采用TBM施工技术与设备，具有高效、优质、安全、经济、对岩石扰动小，有利于环境保护和降低劳动强度等优点。

TBM是集破岩掘进、渣土运输、管片支护于一体的集成化设备。其中管片衬砌是指将预制的钢筋混凝土管片运送到隧道内壁，对新掘进的隧道进行支撑加固。预制管片在制造完成后通过运输车运送到TBM后配套内。

在TBM隧道施工过程中，预制管片可通过管片运输车运输到后配套台车内部，距离进行管片拼装的TBM尾盾内还有三十多米的距离。这段距离由于受空间的限制，无法使用运输车进行运输，只能使用管片运输机将其逐个送入管片拼装机处。

传统的管片运输机沿隧道方向运动，主要是通过位于管片运输机上的渐开线小齿轮和位于轨道大梁上的齿条的相互啮合来实现，将管片用吊机吊起后，通过齿轮齿条的啮合传动，实现管片沿隧道方向的运输。

齿轮齿条运输过程中，由于运输轨道比较长（30米左右），在一次运输过程中，齿条上齿只啮合一次，而小齿轮却需要转动六十圈左右，即小齿轮上轮齿要啮合六十多次，齿轮齿条的磨损速率相差较大，在加上施工现场裸露的工作环境导致润滑不足，齿轮多数情况下处于干磨的状体，对小齿轮磨损比较严重。

当施工过程中隧道需要拐弯时，由于齿条轨道随着设备进行折弯，管片运输机在运输管片的过程中会受到受离心力的作用，从而会发生倾斜，导致啮合齿轮左右两侧磨损不均匀，发生偏磨，使齿轮齿条失效加快。磨损严重时需要停机进行维修或更换，影响工程进度。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种全断面岩石隧道掘进机管片运输传动方法，以解决现有技术存在的小齿轮磨损严重和齿条偏磨的问题。

本发明的技术方案是：一种全断面岩石隧道掘进机管片运输装置，包括管片吊机和主梁，管片吊机滑动安装在主梁上，在管片吊机与主梁之间设有传动机构，该管片吊机由驱动电机通过该传动机构驱动沿着主梁往复移动，其特征在于，所述的传动机构包括圆柱滚子齿轮和与其啮合的具有圆弧形齿形的齿条，该齿条固定连接在该主梁的下面，该圆柱滚子齿轮转动连接在管片吊机的两端，该圆柱滚子齿轮的轴通过传动装置与该驱动电机的输出轴传动连接。

本发明的优点是：采用圆柱滚子齿轮和圆弧线齿条，滚子链轮将滑动摩擦变为滚动摩擦，提高了齿轮的耐磨性，延长了齿轮的使用寿命，减少的停机维修的频率。

附图说明

图1是本发明实施例的总体结构示意图；

图2是图1中的圆柱滚子齿轮的立体结构示意图；

图3是图2中的圆柱滚子齿轮的圆周侧的视图；

图4是图3的A-A剖视图。

附图标记说明：1、齿条，2圆柱滚子齿轮，3、管片吊机，4、管片，5、驱动电机，6、轮齿侧板，7、滚子，8、挡圈，9、套筒，10、主梁，11、吊耳，12、铰接端头，13、防护角钢,14、轴管，15、传动装置。

具体实施方式

参见图1～图4，本发明一种全断面岩石隧道掘进机管片运输装置，包括管片吊机3和主梁10，管片吊机3通过滚轮或直线轴承滑动安装在主梁10上，在管片吊机3与主梁10之间设有传动机构，该管片吊机3由驱动电机5通过该传动机构驱动沿着主梁10往复移动，以上结构为常规技术。其特征在于，所述的传动机构包括圆柱滚子齿轮2和与其啮合的具有圆弧形齿形的齿条1，该齿条1固定连接在该主梁10的下面，该圆柱滚子齿轮2转动连接在管片吊机3的两端，该圆柱滚子齿轮2的轴通过传动装置15与该驱动电机5的输出轴传动连接。

所述的圆柱滚子齿轮2包括轮齿侧板6、滚子7、挡圈8、套筒9和轴管14，轴管14的两端与两个圆形的轮齿侧板6的中心孔连接，在轮齿侧板6靠近外周的圆周之间均布多个滚子孔，滚子7的两端穿出相对的滚子孔外，并用挡圈8固定，在滚子7外安装套筒9。

在所述的主梁10的上面两端设有铰接端头12，在每一铰接端头12的旁边各设有一吊耳11，在两个吊耳11之间设有多个与主梁10垂直的防护角钢13。

本发明的的工作原理参考图1所示，隧道管片4通过管片运输机3上吊装结构沿竖直方向吊起。然后通过圆柱滚子齿轮2和齿条1的啮合，实现管片4沿隧道轴线（主梁10的长方向）方向的运输。类似于齿轮齿条的工作原理。

圆柱滚子齿轮2的结构如图2所示，齿轮采用异形齿结构，用圆柱滚子7作为轮齿，滚子7外加套筒9，将滑动摩擦变为滚动摩擦，减少了轮齿磨损，当齿轮磨损严重时也可以通过更换套筒9来进行设备维护，降低设备维护的成本。

齿条1的齿形设计成圆弧线，用来于圆柱滚子齿轮相啮合实现管片运输机沿隧道方向运动；用H型钢来作为主梁10，来支撑管片运输机和管片的重量。吊耳11用来于TBM的后配套设备进行连接，铰接端头12用来于其他齿条对接。