[发明专利]用于隧道工程机械的刀盘驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道工程机械的刀盘驱动装置，尤其涉及一种用于全断面隧道掘进机的刀盘驱动装置。

背景技术

用于全断面隧道掘进施工的隧道工程机械包括土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机、硬岩掘进机，等等。在这些工程机械中，利用刀盘来切削土体。因此，刀盘的驱动装置是全断面隧道掘进机中的关键部件。刀盘驱动装置的稳定、可靠、高效，决定了全断面隧道掘进机施工的效率。

现有的全断面隧道掘进机的刀盘驱动装置主要有两种形式。第一种是包括液压马达、减速机和行星齿轮的驱动结构，第二种是包括变频电机、减速机和行星齿轮的驱动结构。然而，这两种组合驱动装置都有一个共同的缺点，即不论是采用液压马达还是变频电机，其输出转速都比较高，而实际应用中的刀盘转速较低。这就要求减速机的减速比较大，减速机至少采用二级减速机构，并且需要额外的水冷装置为其散热。这最终导致这两种驱动结构的占用体积大、噪声高、散热不好。同时，这两种驱动结构的传动效率低、经济成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于隧道工程机械的刀盘驱动装置，其高效节能，结构简单，并且成本低。

根据本发明，提供了一种用于隧道工程机械的刀盘驱动装置，包括顺序相连的永磁同步电机、减速机和行星齿轮。

在一个实施例中，设有至少两个由一个永磁同步电机和一个减速机构成的同轴机构，其中各同轴机构共同地作用于一个行星齿轮。

根据具体情况的需要，减速机为三级减速机、两级减速机或一级减速机。

在一个实施例中，刀盘驱动装置还包括用于为减速机提供冷却的水冷装置或风冷装置。当然，也可以不设置冷却装置，而通过自然冷却来进行散热。

在一个具体实施例中，永磁同步电机为20极，所述减速机的减速比为i=30。

在根据本发明所述的包括永磁同步电机、减速机和行星齿轮的刀盘驱动装置中，通过将永磁同步电机的极数设置为很多，就可以显著降低其输出转速，从而有效地降低了减速机的输入转速，减小减速机的减速比。这样，减速机的减速级数减小，并可以实现减速机构的级数范围由1级到3级。由此还带来了节省空间的优点。

另外，减速机在正常情况下可以采用自然冷却方式，只需在过热时采用水冷或者风冷方式。

与现有技术相比，本发明所提供的用于隧道工程机械的刀盘驱动装置有如下效果：

1）永磁同步电机效率高，功率因数高，从而降低了能耗和运行成本。

2）永磁同步电机极数多，转速低。因此，减速机的传动比小，传动效率高，噪声小，体积小，更加适合全断面隧道掘进机的盾体空间狭小的要求。

3）全新的部件组合方式使得整个驱动装置结构简单，维护方便，成本低。

附图说明

图1显示了根据本发明的的刀盘驱动装置。

具体实施方式

下面将参考附图并结合一个具体实施例来对本发明作详细说明。

如图1所示，根据本发明的该具体实施例的刀盘驱动装置10尤其可用于全断面隧道掘进机。该刀盘驱动装置10包括依次相连的永磁同步电机1、减速机2和行星齿轮3。其中，永磁同步电机1的输出轴与减速机2的输入端相连，而减速机2的输出端与行星齿轮3相连。

在本实施例中，设置了两组永磁同步电机1和减速机2，从而构成了两组同轴机构，它们共同驱动行星齿轮3，从而驱动隧道掘进机的刀盘。然而可以理解，本领域的技术人员可根据实际情况的需要而设置更多组永磁同步电机1和减速机2。

通过适当地选择永磁同步电机1的极数和减速机2的减速比，即可实现所期望的刀盘转速输出。在一个具体的例子中，永磁同步电机1为20极，其额定输出转速为300rpm。同时，采用减速比i=30的减速机2，其额定输出转速为10rpm。在这种情况下，刀盘的转速为10rpm。由于采用了低转速大转矩的永磁同步电机1，减速机2的减速比和输入转速都降低。因此，减速机2可采用一级减速机构，并且减速机为自然冷却方式。这便大大简化了现有全断面隧道掘进机刀盘驱动装置的结构，节省了空间和成本。

以上通过一种最简单的刀盘驱动装置对本发明进行了详细说明，并且以最典型的数据说明了本发明的有益效果，这使本领域的技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。