一种具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承.pdf

本发明公开了一种具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承，包括轴承外圈和轴承内圈，轴承外圈与TBM机头架固定，轴承内圈与轴承外圈之间设有三排滚柱，轴承内圈通过螺栓与TBM刀盘固连，轴承外圈内设有大齿圈，大齿圈用与减速器齿轮相啮合，大齿圈与轴承外圈之间设有轴承组；大齿圈具有不同直径的两内回转表面，第一内回转表面的直径大于第二内回转表面的直径；大齿圈上与减速器齿轮啮合的内齿设置在第一内回转表面上；轴承内圈与大齿圈之间通过鼓形齿实现二者的柔性连接，以应对二者之间在施工中出现的轴向及角偏移，并能相对减少刀盘切削岩石时产生的振动对TBM驱动部件的影响，可保证刀盘驱动系统和减速器以及减速器小齿轮与大齿圈啮合的安全稳定运行。

权利要求书
1.  一种具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承，包括轴承外圈和轴承内圈(4)，所述轴承 外圈与TBM机头架固定，所述轴承外圈由同轴并列设置的第一轴承外圈(7)和第二轴承 外圈(10)构成，所述轴承内圈(4)与所述轴承外圈之间设有主推动滚柱(9)、径向滚柱 (8)和反推动滚柱(6)，所述轴承内圈(4)通过螺栓与TBM刀盘固连，其特征在于，
所述第二轴承外圈(10)内设有大齿圈(17)，所述大齿圈(17)与减速器齿轮相啮合， 所述大齿圈(17)与所述轴承外圈之间设有由两个相同的单列角接触圆柱滚子轴承(12) 组成的轴承组；
所述大齿圈(17)具有不同直径的第一内回转表面和第二内回转表面，所述第一内回 转表面的直径大于所述第二内回转表面的直径；所述大齿圈上与减速器齿轮啮合的内齿设 置在第一内回转表面上，所述大齿圈的第二内回转表面的直径与所述套筒的内径相同；所 述轴承内圈(4)与所述大齿圈(17)之间设有鼓形齿式联轴器，所述鼓形齿式联轴器包括 套筒(101)，所述套筒(101)的外回转表面设有球面齿，球面中心在所述套筒(101)的 轴线上，所述轴承内圈(4)的内回转表面设有与所述套筒(101)的外齿相啮合的内齿， 所述套筒(101)和所述大齿圈采用轴向螺栓联接。

2.  根据权利要求1所述具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承，其特征在于，所述套筒(101) 和所述大齿圈(17)的内侧紧密接触，所述套筒(101)的外侧设有挡板(103)，所述挡板 (103)与所述轴承内圈(4)固定；所述挡板(103)与所述套筒(101)之间设有密封圈 (102)。

3.  根据权利要求1或2所述具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承，其特征在于，所述轴 承组与轴承外圈之间、所述轴承组与大齿圈(17)之间均分别设有轴向调整结构，所述轴 向调整结构由挡圈和调整垫圈构成。

说明书一种具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承
技术领域
本发明涉及一种岩石隧道掘进机主轴部件，尤其涉及一种具有柔性补偿功能的TBM主 轴承。
背景技术
目前TBM(全断面隧道掘进机)普遍采用三排四列或者三排三列滚柱式轴承，其中主 推进滚柱主要承受刀盘用于切削岩石的推进力和刀盘的自重的倾覆力矩，径向滚柱承受径 向力，反推进滚柱承受倾覆力矩和反推力。
由于刀盘作为旋转刚体具有的动不平衡性、开挖断面的岩石内的不均匀性、滚刀不规 则磨损、进渣时的冲击、刀具布置因素、切削岩石过程产生的应力波等等都会引起刀盘振 动。
刀盘和轴承内圈固连，与驱动机相连的减速器外的小齿轮直接驱动在轴承内圈上分布 的大齿圈，由于主轴承内外圈难免存间隙，所以刀盘受到的复杂力矩和振动将引起轴承内 圈的轴向窜动和轴线的角偏移及少量的径向偏移，并将严重影响减速器小齿轮与大齿圈的 正常啮合和减速器及驱动电机的正常运行，进而影响整个刀盘驱动系统的可靠性。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种新型TBM主轴承柔性改进设计，能够保证刀盘驱 动系统和减速器以及减速器小齿轮与大齿圈啮合的安全稳定运行。本发明TBM主轴轴承用 于连接减速器(与驱动电动机或液压马达相连)和TBM刀盘。
为了解决上述技术问题，本发明一种具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承予以实现的技 术方案是：该主轴轴承包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈与TBM机头架固定，所述 轴承外圈由同轴并列设置的第一轴承外圈和第二轴承外圈构成，所述轴承内圈与所述轴承 外圈之间设有主推动滚柱、径向滚柱和反推动滚柱，所述轴承内圈通过螺栓与TBM刀盘固 连，所述第二轴承外圈内设有大齿圈，所述大齿圈与减速器齿轮相啮合，所述大齿圈与所 述轴承外圈之间设有由两个相同的单列角接触圆柱滚子轴承组成的轴承组；所述大齿圈具 有不同直径的第一内回转表面和第二内回转表面，所述第一内回转表面的直径大于所述第 二内回转表面的直径；所述大齿圈上与减速器齿轮啮合的内齿设置在第一内回转表面上， 所述大齿圈的第二内回转表面的直径与所述套筒的内径相同；所述轴承内圈与所述大齿圈 之间设有鼓形齿式联轴器，所述鼓形齿式联轴器包括套筒，所述套筒的外回转表面设有球 面齿，球面中心在所述套筒的轴线上，，所述轴承内圈的内回转表面设有与所述套筒的外齿 相啮合的内齿，所述套筒和所述大齿圈采用轴向螺栓联接。
进一步讲，本发明具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承，其中，所述套筒和所述大齿圈 的内侧紧密接触，所述套筒的外侧设有挡板，所述挡板与所述轴承内圈固定；所述挡板与 所述套筒之间设有密封
所述轴承组与轴承外圈之间、所述轴承组与大齿圈之间均分别设有轴向调整结构，所 述轴向调整结构由挡圈和调整垫圈构成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
由于本发明中的轴承内圈和大齿圈为分离式结构，并采用鼓形齿式联轴器将轴承内圈 和大齿圈柔性连接，可应对二者之间在施工中出现的轴向偏移、角偏移和径向偏移，并能 相应的减少刀盘在掘进过程中产生的振动对大齿圈与减速器齿轮啮合的影响。
大齿圈与轴承外圈采用两个相同的单列角接触圆柱滚子轴承组合成的轴承组相配合， 可以防止大齿圈的轴向和径向窜动，进而实现大齿圈与轴承外圈的定轴转动。
本发明TBM主轴轴承可保证设备的刀盘驱动系统和减速器以及减速器小齿轮与大齿 圈啮合的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承的装配体示意图。
图中：4-轴承内圈，6-反推进滚柱，7-第一轴承外圈，8-径向滚柱，9-主推进滚柱，10- 第二轴承外圈，11-轴套，12-单列角接触圆柱滚子轴承，13-调整垫圈，15-调整垫圈，16- 轴承挡圈，17-大齿圈，101-套筒，102-密封圈，103-挡板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
如图1所示，本发明具有柔性补偿功能的TBM主轴轴承，包括轴承外圈和轴承内圈4， 所述轴承外圈与TBM机头架固定，所述轴承外圈由同轴并列设置的第一轴承外圈7和第二 轴承外圈10构成，所述轴承内圈4与所述轴承外圈之间设有主推动滚柱9、径向滚柱8和 反推动滚柱6，所述轴承内圈4通过螺栓与TBM刀盘固连。
所述第二轴承外圈10内设有大齿圈17，所述大齿圈17与减速器齿轮相啮合，所述大 齿圈17与所述轴承外圈之间设有由两个相同的单列角接触圆柱滚子轴承12组成的轴承组； 采用由单列角接触圆柱滚子轴承12组合安装的轴承组可实现大齿圈17的轴向和径向固定， 以防止大齿圈17的轴向和径向窜动，实现大齿圈17的轴向和径向固定，实现大齿圈17与 轴承外圈的定轴转动并可承受大载荷。所述轴承组与轴承外圈之间、所述轴承组与大齿圈 17之间均分别设有轴向调整结构，所述轴向调整结构由挡圈和调整垫圈构成。如图1所示， 在第二轴承外圈10内嵌装有轴套11，在轴承组的外侧设有该轴承挡圈16，轴套11和轴承 挡圈16分别顶在轴承组的外圈两侧，在轴套11与轴承外圈10之间的轴向位置安装有调整 垫圈13，在轴套11与轴承挡圈16之间装有调整垫圈15用于固定轴承组的轴向位置，进而 调整大齿圈17的轴向位置。同样，轴承组的轴承内圈也由轴承挡圈加调整垫圈来固定和调 整。
所述大齿圈17具有不同直径的第一内回转表面和第二内回转表面，所述第一内回转表 面的直径大于所述第二内回转表面的直径；所述大齿圈上与减速器齿轮啮合的内齿设置在 第一内回转表面上，所述大齿圈的第二内回转表面的直径与所述套筒的内径相同；所述轴 承内圈4与所述大齿圈17之间设有鼓形齿式联轴器，所述鼓形齿式联轴器包括套筒101， 所述套筒101的外回转表面设有球面齿，球面中心在所述套筒101的轴线上，由于该类齿 承载能力强和角位移补偿量大以及鼓形齿面使内、外齿的接触条件得到改善，可以避免在 角位移条件下直齿齿端有棱边挤压和应力集中的弊端，同时改善了齿面摩擦、磨损状况， 降低了噪声，并具有维修周期长的优点。所述轴承内圈4的内回转表面设有与所述套筒101 的外齿相啮合的内齿，所述套筒101和所述大齿圈采用轴向螺栓联接。采用上述结构的鼓 形齿式联轴器将轴承内圈4和大齿圈17柔性连接，轴承内圈4和大齿圈17在施工中则可 以实现应对工况中的复杂位移和部分振动，可应对二者之间在施工中出现的轴向偏移和角 偏移，并能相应的减少刀盘在掘进过程中产生的振动对大齿圈17与减速器齿轮啮合的影响。 所述套筒101和所述大齿圈17的内侧紧密接触，所述套筒101的外侧设有挡板103，所述 挡板103与所述轴承内圈4固定；所述挡板103与所述套筒101之间设有密封圈102。
本发明中图1所示的TBM主轴轴承主要用来应对施工中与刀盘固连轴承内圈的轴向位 移、角位移，可用于小型TBM设备及掘进工况不是很恶略的情况。本发明设计结构更加简 单，制造成本较低。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式， 上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明 的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保 护之内。