[发明专利]一种盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计方法及齿轮箱

说明书

本发明公开了一种盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计方法及齿轮箱，设计方法应用于盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计，包括：确定传动结构形式，设定齿轮箱传动比I；对传动比进行分配，设定第二行星级的传动比I₄以及第一行星级的传动比I₃，并对输入齿轮副的传动比I₁以及低速齿轮副的传动比I₂进行计算，确定传动比I₁和传动比I₂的范围值；确定第一行星级和第二行星级的模数范围；对各齿轮及轴承进行校核，并根据校核结果确定传动比I₁、I₂、I₃和I₄的具体取值以及第一行星级和第二行星级的模数值。本发明所提供的设计方法，满足盾构机双模式的使用要求，攻克混合地质施工难题，减少新型号齿轮箱的开发、降低齿轮箱采购成本，提高性价比。

技术领域

本发明涉及盾构机齿轮箱领域，特别是涉及一种盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计方法及齿轮箱。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的迅速发展，加上我国城市人口密集和交通压力，各种基础设施建设工程不断展开，地铁、铁路、公路、水利等将建设大量隧道，盾构机被誉为“国之重器”，在我国交通建设和城市发展中发挥着不可替代的重要角色。主驱动齿轮箱作为驱动盾构机刀盘旋转的核心驱动装置。硬岩盾构(TBM)、土压平衡盾构(EPB)由于面对不同的地质载荷分别需要高速低扭矩、低速高扭矩驱动，故配置的主驱动齿轮箱规格也不同，采购成本相应增加，通用互换性较差。同一施工项目往往会面对岩石、软土等混合交变地质条件，普通的固定传动比主驱动齿轮箱已无法胜任正常的掘进工作；即使在隧道施工中单独再次更换匹配的主驱动齿轮箱、驱动电机也同样严重影响施工进度、施工成本剧增。

为了便于硬岩盾构与土压平衡盾构两种模式的切换，急需一种双模式可换挡调速的主驱动齿轮箱，来满足盾构机在岩石、软土等混合交变地质下高速低扭矩、低速高扭矩切换使用。

因此，如何实现盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计方法及齿轮箱，用于满足盾构机在岩石、软土等混合交变地质下高速低扭矩、低速高扭矩切换使用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计方法，应用于盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计，所述盾构机双模式主驱动齿轮箱包括输入轴、输入齿轮副、低速齿轮副、高速齿轮副、换挡机构、第一行星级、第二行星级以及输出行星架；包括以下步骤：

步骤S1：确定传动结构形式，设定齿轮箱传动比I；

步骤S2：对传动比进行分配，设定第二行星级的传动比I₄以及第一行星级的传动比I₃，并对输入齿轮副的传动比I₁以及低速齿轮副的传动比I₂进行计算，确定传动比I₁和传动比I₂的范围值；

步骤S3：确定第一行星级和第二行星级的模数范围；

步骤S4：对各齿轮及轴承进行校核，并根据校核结果确定传动比I₁、传动比I₂、传动比I₃和传动比I₄的具体取值以及所述第一行星级和第二行星级的模数值。

优选的，所述步骤S1包括：

设定齿轮箱传动比I为20-90，I_EPB/I_TBM＝A，2≤A≤3；且传动结构采用两级圆柱齿轮+两级NGW行星齿轮的传动形式。

优选的，所述步骤S3包括：