土压平衡盾构机内摆线减速器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110091256.4

申请日:

2011.04.02

公开号:

CN102192273A

公开日:

2011.09.21

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):F16H 1/28申请公布日:20110921|||实质审查的生效IPC(主分类):F16H 1/28申请日:20110402|||公开

IPC分类号:

F16H1/28; E21D9/06

主分类号:

F16H1/28

申请人:

吴小杰

发明人:

吴声震

地址:

325400 浙江省平阳昆阳镇白石街四号楼761室

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

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。

权利要求书

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(4),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(8)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(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。

说明书

土压平衡盾构机内摆线减速器

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φ570×1000)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φ986×1462、2460kg,承载能力:n1=1000rpm、i=87、N1=51.3kW、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;(2)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=150kW,n1=1000rpm,i=109,T2=146774Nm(η=0.94),Rz=250,e=1.50,K1=0.66,K2=1.586,Y1max=1.361,b=65mm,针套(齿)半径rz=ρ1=4.50,半埋孔曲率半径ρ2=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:

σJmax=0.418{FE(ρ1-12-1)/b}0.5=0.418{8161×2.12×1051-12-1/65}0.5=45.4(MPa)

许用接触应力[σH]=633(MPa),E=2.12×105MPa(注)

(B)针齿与摆线轮接触应力:

σJmax=(900/Rz)(YmaxT/b)0.5=36(1.361×73388×9.81/6.5)0.5=13977(kg/cm2)=1371(MPa)

许用接触应力[σH]=1617(MPa)(HB600-600)(注)

(注)徐灏《机械设计手册》卷1.4-289页:钢-铸铁[σH]=633(MPa);钢-钢[σH]=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。

附图说明图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(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(4),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(8)、与输出轴(8)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(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,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。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102192273A43申请公布日20110921CN102192273ACN102192273A21申请号201110091256422申请日20110402F16H1/28200601E21D9/0620060171申请人吴小杰地址325400浙江省平阳昆阳镇白石街四号楼761室72发明人吴声震54发明名称土压平衡盾构机内摆线减速器57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。

2、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4555;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4050;4运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102192277A1/1页21一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。

3、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4,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8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5内孔,均载盘10内孔用轴承12支承。

4、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。权利要求书CN102192273ACN102192277A1/3页3土压平衡盾构机内摆线减速器技术领域0001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0002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2008102311141是国家20072010三年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。0003该发明构思系建立在成大先机械设计手册卷3图14531;朱孝录齿轮传动设计手册图723;悬浮均载行。

5、星齿轮减速器95243413X;张展行星差动传动装置图84;饶振钢行星齿轮传动设计图109基础上。0004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098,因而可以得出背景技术三级行星减速的总效率应为09830941。0005据报导,减速器150KW,外形5701000已通过国家863专家组验收。发明内容0006本发明目的提供一种轴向尺寸短4555土压平衡盾构机内摆线减速器。0007技术方案0008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。

6、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130倍。0009据机械设计手册成大先卷416127页,现代最先进8275即日本住友6275型外形9861462、2460KG,承载能力N11000RPM、I87、N1513KW、T239400NM。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0010朱孝录齿轮传动设计手册6页、齿轮手册上,112页摆线效率09098094,这与背景技术总效率0941相同,因而可取代三级行星减速器。0011A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。

7、点1结构简单、另件少;2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23倍,可将传统单级最大减速比87增大到143;0012B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;说明书CN102192273ACN102192277A2/3页40013C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。

8、大减短减速器轴向尺寸,这对盾构机减速器非常重要。0014接触强度计算结果表明改进后,承载能力为原摆线23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0015【摆线盾构减速器参数】N150KW,N11000RPM,I109,T2146774NM094,RZ250,E150,K1066,K21586,Y1MAX1361,B65MM,针套齿半径RZ1450,半埋孔曲率半径24509孔9018,若094,则四片即两组二片时扭矩为T273388NM0016于是由针销作用在轮齿上。

9、的力FMAX2000T/K1RZZA8161N,0017A针齿与半埋孔接触应力0018JMAX0418FE1121/B05041881612121051121/6505454MPA0019许用接触应力H633MPA,E212105MPA注0020B针齿与摆线轮接触应力0021JMAX900/RZYMAXT/B0536136173388981/650513977KG/CM21371MPA0022许用接触应力H1617MPAHB600600注0023注徐灏机械设计手册卷14289页钢铸铁H633MPA;钢钢H1617MPA有益效果比照发明专利2008102311141,其创造性在于00241内摆线。

10、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23倍,可将传统单级最大减速比87增大到143;00252轴向尺寸比背景技术三级行星减速器短4555;00263摆线轮可反转过来装配,使用寿命延长了一倍;00274制造成本为背景技术三级行星减速器的4050;00285运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡。0029附图说明图1,本发明实施例结构示意图0030具体实施方式下面结合附图对本发明详加描述0031参照图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。

11、盖11所形成的空腔内,其中0032A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4,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;0033B所述W输出机构由输出轴8、与输出轴8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说明书CN102192273ACN102192277A3/3页5输出机构中,输出轴8轴颈上用轴承7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,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。说明书CN102192273ACN102192277A1/1页6图1说明书附图CN102192273A。

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