[发明专利]土压平衡盾构机双区式风冷少齿差减速箱

说明书

技术领域

本发明涉及土压平衡盾构机专用减速技术领域，是《土压平衡盾构机摆线减速器》ZL201110091247.5的改进，一种土压平衡盾构机双区式风冷少齿差减速箱。

背景技术

国家863“全断面掘进机关键技术”子课题《土压平衡盾构机大功率减速器》，长期以来掌握在德国海瑞克、维尔特、美国罗宾斯和日本三菱等公司手中。

土压平衡盾构机是当前世界上最先进隧道施工机械，而《减速器》则是盾构机的核心部件，我国长期依赖进口。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使用可靠、寿命长及高度轻量化(小体积、大扭矩)。

国外《土压平衡盾构机大功率减速器》采用的三级行星串联结构，国外产品的轻量化程度远高于国内现有行星减速器。例如，某公司承担的《土压平衡盾构机大功率减速器》国家863计划(2007～2010)，其结构与参数仿自国外产品：第一级25-20-65、第二级27-21-69、第三级24-24-72，输出转速n＝10.64rpm、输出扭矩T＝76237Nm，样机外型Φ570×900、重量1012kg，分别为NBD-560型二级行星减速器的61％与55％(见于重庆大学博士论文《基于土压平衡盾构机的大功率减速器数值仿真分析》)。

本发明人的发明专利《土压平衡盾构机摆线减速器》ZL201110091247.5比之国家863项目《用于土压平衡盾构机的大功率三级行星减速器》(200810231114.1)，其有益效果是：轴向尺寸比三级行星减速器缩短45～55％、制造成本低。

发明内容

本发明是《土压平衡盾构机摆线减速器》ZL201110091247.5的改进，一种土压平衡盾构机风冷少齿差减速箱，其目的是为了：提高热功率、可定期清除潤滑油中的铁质粉末，延长使用寿命及采用油温传感器实现油温报警。

单级摆线减速可以取代三级减速，理论依据：

《齿轮手册》(上)8-3页：摆线η＝0.93～0.95；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；其价值在于：结构简单、成本降低。

研究发现，我的发明《土压平衡盾构机摆线减速器》ZL201110091247.5忽视了一个最重要的《热功率》问题，发明专利中没有涉及解决减速器热功率的技术方案，论文《土压平衡盾构行星减速器热平衡分析及温升控制研究》(15页)指出：

“盾构机行星减速器传递功率大，体积小，且在封闭的地下施工，散热条件差，若产生的热量不能及时耗散到周围环境中，会导致润滑油温过高，使齿轮胶合失效。”

论文63页：“土压平衡盾构行星减速器处于封闭空间，采用何种方法将产生的热及时耗散掉，对保证盾构机正常运行具有重要意义。”

为了实现发明专利的目的，本发明采用如下技术方案：

本发明采用如下技术方案：

(技术方案一)内圆筒为双区式薄壁圆筒，包括啮合区与非啮合区，其中啮合区从立式机座1输入端装进，啮合区法兰圈与立式机座内法兰圈连接，非啮合区置于立式机座之外，非啮合区的圆环壁与立式机座外法兰圈连接，立式机座内表面与啮合区外表面围接成密闭的夹层，立式机座顶部设有进风口，立式机座的底部设有出风口，啮合区的内径比非啮合区的内径小30mm～60mm，将盾构机供风系统的风引入箱体密闭夹层，密闭夹层冷却容量大，提高热功率的效果远优于外吹式；

(技术方案二)双区式薄壁圆筒啮合区输出端中心孔内用第二、三轴承支承输出轴，啮合区的输入端内孔连接内齿圈，因而啮合区是力的作用区，双区式薄壁圆筒的油池在啮合区与非啮合区内腔交接处形成落差，落差的有益效果是，传动件啮合区中混入润滑油的铁屑、细小杂质会从啮合区油池源源不断“滑入”非啮合区的油池中，非啮合区输入端连接大端盖；

(技术方案三)双区式薄壁圆筒的非啮合区底部设有蝶阀，蝶阀包括阀杆与非啮合区底部的圆形通道，阀杆上连接的圆形蝶板可在圆形通道中转动，圆形通道的端部设有油杯，油杯内有磁性物，转动阀杆-圆形蝶板，可定期将混在潤滑油中的铁质粉末取出；

(技术方案四)双区式薄壁圆筒的非啮合区内设有油温传感器，监管人员随时了解减速箱油温变化。

本发明所采用的技术方案的理论依据如下：

(A)博士论文《土压平衡盾构行星减速器热平衡分析及温升控制研究》为风冷却提高热功率提供了理论依据。论文指出：