[发明专利]地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种铣轮传动系统，尤其涉及一种地下连续墙施工用双轮铣槽机的铣轮传动系统。

背景技术

地下连续墙因其结构刚性大、整体性好、防渗性能高、对周围地基影响小以及适应地层范围广等优点，在立体交通、水利水库以及城市高层建筑和核电安全工程等方面都得到了快速的发展和应用。

双轮铣槽机采用铣削工艺，是目前最先进的专用防渗连续墙施工设备，整机由起升系统、机架、铣轮系统、纠偏系统、泥浆排渣系统以及液压动力系统等组成。双轮铣槽机以其施工效率高、成槽质量好、安全环保以及适应地层范围广等优点已在发达国家普遍使用。

中国于1996年在长江三峡水利枢纽工程中首次引进双轮铣槽机，并先后在小浪底工程、南水北调穿黄工程、深圳地铁一期工程等工程中得到了应用，均取得了良好的施工效果和极高的施工效率。但由于进口成本高、维护难度大等原因，该设备在我国地下工程中的应用还较为滞后。目前中国国内仅有徐工集团及上海金泰工程机械有限公司等少数公司开发出成套设备。

铣轮系统的减速机构是双轮铣槽机难度最大的核心系统之一。由于受到墙体厚度和设备成槽尺寸等条件的限制，减速机构的设计空间十分有限，另外，设备铣削作业时，系统外围刀具与岩土地质直接作用，导致其外部激励具有重载、随机和冲击的特征，尽管在铣轮刀具和传动系统之间设置了减振和隔冲系统，但外部激励对减速机构的冲击依然无法避免，因此在减速机构的设计中必须提高减速机构的承载能力，并改善减速机构的动态特性和均载特性，中国国内真正掌握到这一技术的企业凤毛麟角。

目前，国际上应用的双轮铣槽机的铣轮系统驱动方式通常采用液压马达驱动，主要区别是驱动方式的不同，代表性的方案有如下三类：

1、内藏式液压马达减速驱动机构：

采用内藏式液压马达减速机构驱动方案代表性的公司是意大利soilmec公司以及法国地基建筑公司。

如图1所示，该驱动方案将动力传动系统与工作装置结合在一起，液压马达2置于铣轮壳体1内，液压马达2的输出转轴直接与行星减速机3的输入端连接，铣轮4的铣头可以摆动一定角度进行纠偏切削掘进，整体结构相对紧凑，传动速比可选范围广。但该种结构将整个驱动系统完全集成于铣轮壳体1的内部，系统不易散热，长期连续工作对系统的可靠性影响较大，且不易维护。

2、液压马达链轮驱动机构：

采用液压马达通过链轮驱动铣轮的驱动方案，代表性的公司是意大利Casagrande公司。

如图2所示，该驱动方案是液压马达(图中未示)通过减速机构(图中未示)驱动驱动轮5，液压马达和减速机构置于驱动轮5内，驱动轮5通过链条7与铣轮4直接连接，带动铣轮4旋转，链条7的外侧设有张紧轮6以压紧链条7。该驱动系统将液压马达及减速机构置于驱动轮5内，系统不易散热，并且链传动效率较低，可靠性很难保证。

3、液压马达减速箱驱动机构：

采用独立液压马达通过传动杆带动减速机构驱动铣轮的代表性公司是德国BAUER公司。

如图3所示，该驱动方案将液压马达2垂直外置，由加长传动杆8将液压马达2的动力传至铣轮壳体1内部的减速箱，通过弧齿锥齿轮9将传动方向由垂直方向转为水平方向，再传递给铣轮4。由于结构原因，同一组铣轮4分为两个独力部分，液压马达2的动力传动方向从垂直转为水平方向时需要考虑同一边铣轮4的传动方向的一致性，很难协调铣轮4的均载性能。工作时，受结构设计影响，弧齿锥齿轮9及其轴承分担载荷有杠杆放大效应，受偏载冲击力非常巨大。并且，由于铣轮4中间的空刀部位狭窄，加长传动杆8的直径有限，其结构上进一步增加刚度的设计受到制约，加长传动杆8的挠度过大容易发生失稳。因此，弧齿锥齿轮9及其轴承是整个传动系统的薄弱点，容易损坏。

由上可知，总的来说，铣轮的传动系统总体布局有两种基本形式，一种是在铣轮内安装液压马达直接驱动减速器完成驱动，另一种是将马达安装在铣轮外部，再通过传动系统驱动减速器带动铣轮。前者结构紧凑，但受空间限制，铣轮比功率较小，并且由于动力传动系统高度集成，系统设计强度受到制约，相对来说系统比较娇气；而后者要解决从马达到减速器之间的传动系统设计问题，因为传动系统只能设置为“扁平”的结构，以便穿过铣轮中部的狭窄空刀空间，目前结构中，由于链传动和加长传动杆—弧齿锥齿轮传动本身结构设计的原因，不可避免地制约了铣槽机本身的可靠性、耐久性等。

发明内容