刀盘驱动装置和掘进设备制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种刀盘驱动装置和一种掘进设备。所述刀盘驱动装置例如包括：包括：刀盘连接件，设置有齿圈；驱动机构，包括：多速电机；蓄能部件，连接所述多速电机；调速离合器，连接所述蓄能部件；减速器，连接所述调速离合器；驱动齿轮，连接所述减速器且与所述刀盘连接件的所述齿圈啮合。本发明专利技术实施例提供的刀盘驱动装置可以很好地实现刀盘脱困同时又不造成动力闲置浪费。

【技术实现步骤摘要】
刀盘驱动装置和掘进设备
本专利技术涉及掘进驱动
，尤其涉及一种刀盘驱动装置、一种掘进设备。
技术介绍
目前，主流的掘进设备例如TBM(TunnelBoringMachine,岩石隧道掘进设备)的刀盘驱动系统广泛采用变频电机驱动方式，主要优点是变频电机效率高且易于实现无级调速，能够适应掘进设备掘进过程中的不同地质条件。然而，变频电机驱动仍然有其局限性：1)变频电机随着频率的下降，启动扭矩相应减小，并且启动时大扭矩持续时间一般不能超过1分钟，两次启动间隔一般在10分钟以上；2)电机脱困启动瞬间，变频电机与刀盘系统采用的是完全刚性连接，会给刀盘系统带来很大的冲击。由于刀盘被困后的瞬时启动扭矩非常大，往往数倍于正常掘进时的工作扭矩，现有刀盘系统不得不以额外增加装机功率的代价来提高脱困扭矩，由此带来掘进设备装机功率利用率不高的弊病。另一方面，电机启动瞬间大扭矩输出，并且由于是刚性连接会给系统造成较大冲击，难以协调掘进设备刀盘脱困过程中的瞬时大扭矩输出与冲击度小之间的矛盾。另外一种存在的驱动形式为双速电机+液压辅助驱动。正常掘进时，双速电机对应两种工况：一种是遇到软岩时的低速大扭矩模式，另一种是遇到硬岩时的高速小扭矩模式。当遇到岩石收缩变形等突发原因造成卡机事故时，双速电机停止工作，多台辅助液压马达同时大扭矩输出驱动刀盘实现TBM脱困。此种方案有如下缺点：1)采用双速电机驱动由于只有两个转速，不能无级变速，因此对于不同地层的适应能力有限。2)液压马达只能在脱困时使用，对于TBM正常掘进工况来说是一种动力源的闲置浪费。3)脱困时，双速电机不能和液压马达共同驱动负载，对于TBM脱困来说也是一种动力源的闲置浪费。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种刀盘驱动装置和一种掘进设备，可很好地实现刀盘脱困同时又不造成动力闲置浪费。一方面，本专利技术实施例提供的一种刀盘驱动装置，包括：刀盘连接件，设置有齿圈；驱动机构，包括：多速电机；蓄能部件，连接所述多速电机；调速离合器，连接所述蓄能部件；减速器，连接所述调速离合器；驱动齿轮，连接所述减速器且与所述刀盘连接件的所述齿圈啮合。在本专利技术的一个实施例中，所述多速电机为双速电机或三速电机。在本专利技术的一个实施例中，所述蓄能部件为惯性飞轮。在本专利技术的一个实施例中，所述调速离合器为液粘调速离合器。在本专利技术的一个实施例中，所述刀盘连接件的所述齿圈为内齿圈或外齿圈。在本专利技术的一个实施例中，所述驱动机构的数量为多个，所述多个驱动机构的所述驱动齿轮分别与所述刀盘连接件的所述齿圈啮合。在本专利技术的一个实施例中，所述多个驱动机构均匀分布在所述刀盘连接件的所述齿圈上。在本专利技术的一个实施例中，所述多个驱动机构的数量为偶数。另一方面，本专利技术提供的一种掘进设备，包括：刀盘，包括刀盘框架和设置在所述刀盘框架上的掘进刀具；如前述的刀盘驱动装置，所述刀盘驱动装置的刀盘连接件连接在所述刀盘框架上；驱动支架，连接并支撑所述刀盘驱动装置；以及护筒，连接所述驱动支架且覆盖所述刀盘驱动装置和所述驱动支架。再一方面，本专利技术实施例提供的一种刀盘驱动装置，包括：刀盘连接件，设置有内齿圈；多个驱动机构，均匀分布在所述内齿圈的内圆周上且每个所述驱动机构包括：双速电机；惯性飞轮，连接所述双速电机；液粘调速离合器，连接所述惯性飞轮；减速器，连接所述液粘调速离合器；驱动齿轮，连接所述减速器且与所述刀盘连接件的内齿圈啮合。上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术实施例通过采用特定的刀盘驱动装置的结构布置可很好地实现刀盘被困以及正常工作时动力功率闲置浪费的问题，使得掘进设备可按照正常掘进情况进行装机功率设计；当刀盘被卡或被困需要提升脱困扭矩时，通过离合器例如液体粘性离合器的分离功能将刀盘的负载与多速电机完全脱开，然后轻载启动多速电机至额定转速并带动蓄能部件如惯性飞轮高速旋转储存动能，最后通过动态调节液体粘性离合器油膜厚度，精确控制粘性扭矩的大小、惯性飞轮及多速电机能量的释放过程，实现掘进设备的刀盘脱困时所需的额外功率及大扭矩输出。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的掘进设备的立体结构示意图。图2为图1中的掘进设备(去掉护筒)的另一视角的立体结构示意图。图3为图1中的刀盘驱动装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，本专利技术一实施例提供了一种掘进设备10例如为岩石、煤炭等的发掘设备，比如岩石隧道掘进机、全断面掘进机、盾构机等。典型地，掘进设备10可例如包括刀盘11、驱动支架12、刀盘驱动装置13以及护筒14，甚至其它辅助部件。如图1和图2所示，刀盘11例如包括刀盘框架111、掘进刀具112。具体地，刀盘框架111例如为一圆形框架，其第一侧上设有掘进刀具112，用于连接并支撑掘进刀具112。掘进刀具112安装在刀盘框架111上，例如为可拆卸地安装在刀盘框架111的第一侧。掘进刀具112可例如为滚刀、刮刀或其它刀具，用于挖掘泥土和切割岩石等。刀盘驱动装置13为刀盘11的动力来源和驱动设备。具体地，如图3所示，刀盘驱动装置13例如包括刀盘连接件131和连接刀盘连接件131的驱动机构132。刀盘连接件131上设置有齿圈1311和用于连接刀盘11的刀盘连接部(图中未示出)。刀盘连接部例如位于刀盘连接件131上的齿圈1311侧面。刀盘连接件131的齿圈1311可例如为内齿圈或外齿圈。刀盘连接部可例如为连接孔，或者螺纹孔等连接结构。刀盘驱动装置13例如可通过螺纹连接方式将刀盘连接件131连接到刀盘框架111上。驱动机构132的数量可以为多个，多个驱动机构132分布在刀盘连接件131的齿圈1311的圆周上。进一步地，多个驱动机构132均匀分布在刀盘连接件131的齿圈1311的圆周上。此处可以理解的是，当刀盘连接件131的齿圈1311为内齿圈时，多个驱动机构132可以分布在刀盘连接件131的齿圈1311的圆周的内侧且与内齿圈啮合；当刀盘连接件131为外齿圈时，多个驱动机构132可以分布在刀盘连接件131的齿圈1311的圆周的外侧且与外齿圈啮合。另外，多个驱动机构132的数量为偶数，例如2、4、6、8等，这样一来，刀盘连接件131的整个圆周上承受的载荷比较均匀，有利于减少因载荷分布不均产生的磨损、传动失效等问题。承上述，如图3所示，每个驱动机构132例如包括：多速电机1321、蓄能部件1322、调速离合器13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刀盘驱动装置，其特征在于，包括：/n刀盘连接件，设置有齿圈；/n驱动机构，包括：/n多速电机，包括电机输出轴；/n蓄能部件，连接所述多速电机；/n调速离合器，连接所述蓄能部件；/n减速器，连接所述调速离合器；/n驱动齿轮，连接所述减速器且与所述刀盘连接件的所述齿圈啮合。/n

【技术特征摘要】
1.一种刀盘驱动装置，其特征在于，包括：
刀盘连接件，设置有齿圈；
驱动机构，包括：
多速电机，包括电机输出轴；
蓄能部件，连接所述多速电机；
调速离合器，连接所述蓄能部件；
减速器，连接所述调速离合器；
驱动齿轮，连接所述减速器且与所述刀盘连接件的所述齿圈啮合。


2.根据权利要求1所述的刀盘驱动装置，其特征在于，所述调速离合器为液粘调速离合器。


3.根据权利要求1所述的刀盘驱动装置，其特征在于，所述刀盘连接件的所述齿圈为内齿圈或外齿圈。


4.根据权利要求1所述的刀盘驱动装置，其特征在于，所述多速电机为双速电机或三速电机。


5.根据权利要求1所述的刀盘驱动装置，其特征在于，所述蓄能部件为惯性飞轮。


6.根据权利要求1所述的刀盘驱动装置，其特征在于，所述驱动机构的数量为多个，所述多个驱动机构的所述驱动齿轮分别与所述刀盘连接件的所述齿圈啮合。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖湘平，刘莎，代为，胡东，王舒，林鹏，唐川林，
申请(专利权)人：湖南人文科技学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43