[发明专利]过载保护装置

说明书

技术领域

本发明属于用于驱动地钻机的齿轮箱用过载保护的领域。

背景技术

掘进机是一种地钻机，该地钻机在机器的框架上或框架中经受高的轴向和径向载荷。掘进机包括刀头、齿轮箱和马达（原动机）。当将齿轮传动装置（最重要的是齿圈）附接到齿轮箱的壳体时，施加在刀头上的轴向力和径向力通过壳体传递到齿圈并且造成齿轮和其它部件的失准。失准造成异常齿轮磨损并且最终破坏齿轮、行星架和其它部件。

掘进机在相对于水平方向的运动范围内操作。换言之，掘进机的刀头和附接于该刀头的齿轮箱可相对于水平方向倾斜，并且对于齿轮箱内的一些轴承产生润滑问题，这是因为轴承不存在润滑油。

在现有技术中，内部管需要内部连接，但这些内部连接存在潜在泄漏。这些泄漏允许水进入齿轮箱内并且使其发生故障。潜在泄漏由于当刀头切入土壤和岩石中时齿轮箱内存在极大振动而增大。管在齿轮箱内振动并且连接件由于该振动而泄漏。

Jansen等人在2011年5月3日被授权的美国专利No.7,935,020中描述了：“提供一种用于风力涡轮机的传动系统。所述风力涡轮机包括与该风力涡轮机的叶片连接的低速轴和与发电机连接的较高速轴。所述传动系统还包括大体上至少支撑低速轴的重量的轴承。复合行星齿轮级连接到低速轴和较高速轴，并且该复合行星齿轮级包括旋转行星架、非旋转齿圈、多个行星齿轮以及旋转太阳轮。太阳轮连接到更高速的轴”。

Avery等人在1989年10月17日被授权的美国专利No.4,873,894中描述了：“一种自由平衡的行星传动机构包括反作用齿圈、输出齿圈、沿着中央轴线设置的输入太阳轮、以及多个浮动行星元件，这些浮动行星元件单独地具有与太阳轮啮合的第一行星齿轮、与输出齿圈啮合的第二行星齿轮、以及与反作用齿圈啮合的第三行星齿轮。所需要的第一滚动齿圈阻止了与第三行星齿轮相邻的行星元件的径向向内运动，并且任选的第二滚动齿圈阻止了与第二行星齿轮相邻的行星元件的径向向内运动，以将这些行星元件保持为基本上平行于中央轴线。多个环形节段连接到输出齿圈并且与各行星元件中的凹槽接合，以将这些行星元件保持在预选择轴向位置并且以传递相对低的推力。传动机构容易组装入货车等的接地车轮中，其中将输出齿圈连接成随该接地车轮旋转。传动机构在车轮中的结合消除了与常规多级行星最终传动相关的常用行星齿轮行星架和行星轴承，并且重量更轻且成本更低，同时在相同总体包围空间内被紧凑地装配”。

发明内容

浮动齿轮箱

当齿轮经受载荷时，齿轮系统内的力将齿轮系统的齿轮和其它部件对准，从而形成最佳载荷平衡，也就是说，齿轮自身对准。不由齿轮系统产生的外力使齿轮丧失该对准并且因此不利地影响齿轮位置，从而造成损害和过早磨损。本发明的浮动齿轮系统允许齿轮保持在它们的最有利对准位置。

电动马达经由花键连接驱动输入齿轮。输入齿轮驱动中间齿轮。中间齿轮驱动所述轴，所述轴继而驱动第一太阳轮，使得中间齿轮和第一太阳轮以相同的速度一起旋转。第一太阳轮驱动一组第一行星齿轮。优选地，存在三个第一行星齿轮。这些行星齿轮与不动的（固定的）齿圈接合。第一对球面轴承夹设在每个第一行星齿轮和每个第一行星轴之间。所述第一对球面轴承彼此分离并且为所述第一行星齿轮提供支撑。每个第一行星轴均附接到第一行星齿轮行星架。第一行星齿轮迫使第一行星齿轮行星架旋转并且因此驱动第二太阳轮。第二太阳轮包括外花键和齿轮。

第二太阳轮驱动四个第二行星齿轮。第二行星齿轮啮合不动的（旋转固定）齿圈。第二对球面轴承夹设在每个第二行星齿轮和每个第二行星轴之间。该第二对球面轴承彼此分离并且为第二行星齿轮提供支撑。每个第二行星轴均旋转地附接到第二行星齿轮行星架。第二行星齿轮迫使第二行星齿轮行星架旋转并因此驱动输出轴。

允许齿轮浮动。竖直力和水平力作用在刀头上。这些力通过齿轮箱传递并且返回至支撑结构。在本发明中，齿轮独立于壳体运行，也就是说，齿轮浮动。齿圈浮动。齿圈与壳体间隔开。在齿圈与壳体之间存在小环形间隙，并且由于齿轮并不直接附接到壳体，因此由壳体中的外力引起的偏转并不影响齿轮对准。齿圈使得扭矩从其经过并且因此通过齿圈和罩之间的花键连接锚回（防止旋转）到所述壳体。所述罩附接到壳体并且花键连接象铰链一样起作用。齿圈和壳体彼此独立地偏转。

本发明中的花键连接使得齿轮浮动。花键中具有小间隙。这些间隙允许啮合花键之间的小的相对运动并且帮助齿轮找到最佳地适合于它们的位置。花键连接包括：齿圈和罩之间的连接；第二行星齿轮行星架和输出轴之间的连接；第一行星架和第二太阳轮之间的连接；第一太阳轮和花键轴之间的连接；以及中间齿轮与花键轴之间的连接。