[发明专利]刀盘驱动装置和掘进设备

说明书

本发明实施例公开了一种刀盘驱动装置和一种掘进设备。所述刀盘驱动装置例如包括：包括：刀盘连接件，设置有齿圈；驱动机构，包括：多速电机；蓄能部件，连接所述多速电机；调速离合器，连接所述蓄能部件；减速器，连接所述调速离合器；驱动齿轮，连接所述减速器且与所述刀盘连接件的所述齿圈啮合。本发明实施例提供的刀盘驱动装置可以很好地实现刀盘脱困同时又不造成动力闲置浪费。

技术领域

本发明涉及掘进驱动技术领域，尤其涉及一种刀盘驱动装置、一种掘进设备。

背景技术

目前，主流的掘进设备例如TBM(Tunnel Boring Machine,岩石隧道掘进设备)的刀盘驱动系统广泛采用变频电机驱动方式，主要优点是变频电机效率高且易于实现无级调速，能够适应掘进设备掘进过程中的不同地质条件。然而，变频电机驱动仍然有其局限性：1)变频电机随着频率的下降，启动扭矩相应减小，并且启动时大扭矩持续时间一般不能超过1分钟，两次启动间隔一般在10分钟以上；2)电机脱困启动瞬间，变频电机与刀盘系统采用的是完全刚性连接，会给刀盘系统带来很大的冲击。由于刀盘被困后的瞬时启动扭矩非常大，往往数倍于正常掘进时的工作扭矩，现有刀盘系统不得不以额外增加装机功率的代价来提高脱困扭矩，由此带来掘进设备装机功率利用率不高的弊病。另一方面，电机启动瞬间大扭矩输出，并且由于是刚性连接会给系统造成较大冲击，难以协调掘进设备刀盘脱困过程中的瞬时大扭矩输出与冲击度小之间的矛盾。另外一种存在的驱动形式为双速电机+液压辅助驱动。正常掘进时，双速电机对应两种工况：一种是遇到软岩时的低速大扭矩模式，另一种是遇到硬岩时的高速小扭矩模式。当遇到岩石收缩变形等突发原因造成卡机事故时，双速电机停止工作，多台辅助液压马达同时大扭矩输出驱动刀盘实现TBM脱困。此种方案有如下缺点：1)采用双速电机驱动由于只有两个转速，不能无级变速，因此对于不同地层的适应能力有限。2)液压马达只能在脱困时使用，对于TBM正常掘进工况来说是一种动力源的闲置浪费。3)脱困时，双速电机不能和液压马达共同驱动负载，对于TBM脱困来说也是一种动力源的闲置浪费。

发明内容

本发明实施例提供一种刀盘驱动装置和一种掘进设备，可很好地实现刀盘脱困同时又不造成动力闲置浪费。

一方面，本发明实施例提供的一种刀盘驱动装置，包括：刀盘连接件，设置有齿圈；驱动机构，包括：多速电机；蓄能部件，连接所述多速电机；调速离合器，连接所述蓄能部件；减速器，连接所述调速离合器；驱动齿轮，连接所述减速器且与所述刀盘连接件的所述齿圈啮合。

在本发明的一个实施例中，所述多速电机为双速电机或三速电机。

在本发明的一个实施例中，所述蓄能部件为惯性飞轮。

在本发明的一个实施例中，所述调速离合器为液粘调速离合器。

在本发明的一个实施例中，所述刀盘连接件的所述齿圈为内齿圈或外齿圈。

在本发明的一个实施例中，所述驱动机构的数量为多个，所述多个驱动机构的所述驱动齿轮分别与所述刀盘连接件的所述齿圈啮合。

在本发明的一个实施例中，所述多个驱动机构均匀分布在所述刀盘连接件的所述齿圈上。

在本发明的一个实施例中，所述多个驱动机构的数量为偶数。

另一方面，本发明提供的一种掘进设备，包括：刀盘，包括刀盘框架和设置在所述刀盘框架上的掘进刀具；如前述的刀盘驱动装置，所述刀盘驱动装置的刀盘连接件连接在所述刀盘框架上；驱动支架，连接并支撑所述刀盘驱动装置；以及护筒，连接所述驱动支架且覆盖所述刀盘驱动装置和所述驱动支架。

再一方面，本发明实施例提供的一种刀盘驱动装置，包括：刀盘连接件，设置有内齿圈；多个驱动机构，均匀分布在所述内齿圈的内圆周上且每个所述驱动机构包括：双速电机；惯性飞轮，连接所述双速电机；液粘调速离合器，连接所述惯性飞轮；减速器，连接所述液粘调速离合器；驱动齿轮，连接所述减速器且与所述刀盘连接件的内齿圈啮合。