[發明專利]刀盤驅動裝置和掘進設備

在審

• 申請號: 202010633828.6
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111749702A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 廖湘平;劉莎;代為;胡東;王舒;林鵬;唐川林
• 申請（專利權）人: 湖南人文科技學院
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/093
• 代理公司: 深圳精智聯合知識產權代理有限公司 44393
• 代理人: 夏聲平

本發明實施例公開了一種刀盤驅動裝置和一種掘進設備。所述刀盤驅動裝置例如包括：包括：刀盤連接件，設置有齒圈；驅動機構，包括：多速電機；蓄能部件，連接所述多速電機；調速離合器，連接所述蓄能部件；減速器，連接所述調速離合器；驅動齒輪，連接所述減速器且與所述刀盤連接件的所述齒圈嚙合。本發明實施例提供的刀盤驅動裝置可以很好地實現刀盤脫困同時又不造成動力閑置浪費。

技術領域

本發明涉及掘進驅動技術領域，尤其涉及一種刀盤驅動裝置、一種掘進設備。

背景技術

目前，主流的掘進設備例如TBM(Tunnel Boring Machine,巖石隧道掘進設備)的刀盤驅動系統廣泛采用變頻電機驅動方式，主要優點是變頻電機效率高且易于實現無級調速，能夠適應掘進設備掘進過程中的不同地質條件。然而，變頻電機驅動仍然有其局限性：1)變頻電機隨著頻率的下降，啟動扭矩相應減小，并且啟動時大扭矩持續時間一般不能超過1分鐘，兩次啟動間隔一般在10分鐘以上；2)電機脫困啟動瞬間，變頻電機與刀盤系統采用的是完全剛性連接，會給刀盤系統帶來很大的沖擊。由于刀盤被困后的瞬時啟動扭矩非常大，往往數倍于正常掘進時的工作扭矩，現有刀盤系統不得不以額外增加裝機功率的代價來提高脫困扭矩，由此帶來掘進設備裝機功率利用率不高的弊病。另一方面，電機啟動瞬間大扭矩輸出，并且由于是剛性連接會給系統造成較大沖擊，難以協調掘進設備刀盤脫困過程中的瞬時大扭矩輸出與沖擊度小之間的矛盾。另外一種存在的驅動形式為雙速電機+液壓輔助驅動。正常掘進時，雙速電機對應兩種工況：一種是遇到軟巖時的低速大扭矩模式，另一種是遇到硬巖時的高速小扭矩模式。當遇到巖石收縮變形等突發原因造成卡機事故時，雙速電機停止工作，多臺輔助液壓馬達同時大扭矩輸出驅動刀盤實現TBM脫困。此種方案有如下缺點：1)采用雙速電機驅動由于只有兩個轉速，不能無級變速，因此對于不同地層的適應能力有限。2)液壓馬達只能在脫困時使用，對于TBM正常掘進工況來說是一種動力源的閑置浪費。3)脫困時，雙速電機不能和液壓馬達共同驅動負載，對于TBM脫困來說也是一種動力源的閑置浪費。

發明內容

本發明實施例提供一種刀盤驅動裝置和一種掘進設備，可很好地實現刀盤脫困同時又不造成動力閑置浪費。

一方面，本發明實施例提供的一種刀盤驅動裝置，包括：刀盤連接件，設置有齒圈；驅動機構，包括：多速電機；蓄能部件，連接所述多速電機；調速離合器，連接所述蓄能部件；減速器，連接所述調速離合器；驅動齒輪，連接所述減速器且與所述刀盤連接件的所述齒圈嚙合。

在本發明的一個實施例中，所述多速電機為雙速電機或三速電機。

在本發明的一個實施例中，所述蓄能部件為慣性飛輪。

在本發明的一個實施例中，所述調速離合器為液粘調速離合器。

在本發明的一個實施例中，所述刀盤連接件的所述齒圈為內齒圈或外齒圈。

在本發明的一個實施例中，所述驅動機構的數量為多個，所述多個驅動機構的所述驅動齒輪分別與所述刀盤連接件的所述齒圈嚙合。

在本發明的一個實施例中，所述多個驅動機構均勻分布在所述刀盤連接件的所述齒圈上。

在本發明的一個實施例中，所述多個驅動機構的數量為偶數。

另一方面，本發明提供的一種掘進設備，包括：刀盤，包括刀盤框架和設置在所述刀盤框架上的掘進刀具；如前述的刀盤驅動裝置，所述刀盤驅動裝置的刀盤連接件連接在所述刀盤框架上；驅動支架，連接并支撐所述刀盤驅動裝置；以及護筒，連接所述驅動支架且覆蓋所述刀盤驅動裝置和所述驅動支架。

再一方面，本發明實施例提供的一種刀盤驅動裝置，包括：刀盤連接件，設置有內齒圈；多個驅動機構，均勻分布在所述內齒圈的內圓周上且每個所述驅動機構包括：雙速電機；慣性飛輪，連接所述雙速電機；液粘調速離合器，連接所述慣性飛輪；減速器，連接所述液粘調速離合器；驅動齒輪，連接所述減速器且與所述刀盤連接件的內齒圈嚙合。