[發明專利]一種刀盤脫困驅動裝置及脫困方法

有效

• 申請號: 202110295519.7
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112832797B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 唐飛;呂慶洲;姚寶;郭攀
• 申請（專利權）人: 安徽唐興裝備科技股份有限公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/06;E21F17/00
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 劉念

本發明公開了一種刀盤脫困驅動裝置及脫困方法，包括大齒圈，所述大齒圈內圈設置有環形內齒，大齒圈內部安裝有齒圈驅動機構，所述大齒圈一側端面呈環形陣列設置有若干組限位凸起，所述限位凸起內側設置有受力環，所述受力環外側壁上開設有若干組呈環形陣列分布的安裝槽，所述安裝槽上滑動安裝有活動擋塊，安裝槽槽底固定安裝有液壓裝置，液壓裝置的輸出端與活動擋塊固定連接；所述受力環遠離大齒圈的一側端面設置有若干組支撐腿，所述支撐腿遠離受力環的一側端面固定連接有刀盤；本發明通過大齒圈帶動撞擊球撞擊振動板，并調整減速器輸出轉速，使撞擊球撞擊振動板的頻率與巖層固有頻率相同或相近，進而產生共振來使刀盤從巖石中脫離。

技術領域

本發明屬于全斷面巖石隧道掘進機技術領域，具體涉及一種刀盤脫困驅動裝置及脫困方法。

背景技術

刀盤驅動系統是TBM(即全斷面巖石隧道掘進機)的核心部件，主要由多個驅動電機或液壓馬達、行星齒輪減速器、小齒輪及大齒圈、主軸承以及密封冷卻系統組成。目前TBM的驅動方式主要有電機驅動和液壓驅動，其中電機驅動包括雙速電機驅動和變頻電機驅動。

現有的TBM技術發展已經比較成熟，但仍然存在不少問題，比如刀盤刀具磨損嚴重，刀盤卡住被困，機械振動對地面建筑及底層的危害。特別是刀盤卡住被困事故時有發生，而導致停工，嚴重影響掘進效率。變頻電機驅動方式是目前的主要驅動方式，盡管變頻電機在低速時相對于普通的電機可以輸出較大的扭矩，但是由于受到最大電磁轉矩的限制，變頻電機驅動方式的脫困扭矩有限。

為了解決刀盤脫困問題，在申請號201310165706.9的中國專利中，公開了一次TBM刀盤電機慣性飛輪復合驅動裝置，該裝置利用慣性飛輪進行蓄能，再通過粘性離合器控制慣性飛輪的能量釋放，獲得足夠大的瞬時扭矩來進行刀盤脫困。這種方式雖然可以獲得足夠大的瞬時扭矩使刀盤脫困，但遇到過硬的巖層或刀盤卡的太緊，足夠大的瞬時扭矩會給刀盤帶來無法承受的負載，可能會導致刀盤變形、軸套脫離等事故的發生。

發明內容

本發明的目的在于提供一種刀盤脫困驅動裝置及脫困方法，通過大齒圈帶動撞擊球撞擊振動板，并調整減速器輸出轉速，使撞擊球撞擊振動板的頻率與巖層固有頻率相同或相近，進而產生共振來使刀盤從巖石中脫離。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種刀盤脫困驅動裝置，包括大齒圈，所述大齒圈內圈設置有環形內齒，大齒圈內部安裝有齒圈驅動機構，所述大齒圈一側端面呈環形陣列設置有若干組限位凸起，所述限位凸起內側設置有受力環，所述受力環外側壁上開設有若干組呈環形陣列分布的安裝槽，所述安裝槽上滑動安裝有活動擋塊，安裝槽槽底固定安裝有液壓裝置，液壓裝置的輸出端與活動擋塊固定連接；所述受力環遠離大齒圈的一側端面設置有若干組支撐腿，所述支撐腿遠離受力環的一側端面固定連接有刀盤；所述受力環與大齒圈之間設置有振動機構，所述振動機構包括撞擊球和振動板，所述撞擊球通過彈簧固定安裝在限位凸起靠近刀盤的端面上，所述振動板等距間隔設置在支撐腿與受力環的連接處。

作為本發明進一步的方案：所述齒圈驅動機構包括小齒輪、減速器和變頻電機；所述小齒輪與大齒圈內圈的環形內齒嚙合連接，所述減速器輸出軸與小齒輪固定連接，所述減速器輸入軸與變頻電機輸出軸連接，所述減速器和變頻電機均固定安裝在掘進機機架上。

作為本發明進一步的方案：所述液壓裝置具有的伸縮桿為螺旋式伸縮桿。

作為本發明進一步的方案：所述活動擋塊與限位凸起相匹配。

作為本發明進一步的方案：該刀盤的脫困方法具體包括以下步驟：

S1：刀盤被巖石卡住受困后，啟動液壓裝置將受力環外周側具有的多個活動擋塊縮回安裝槽內，活動擋塊松開對限位凸起的限位使大齒圈可以繼續旋轉；

S2：持續旋轉的大齒圈帶動撞擊球撞擊振動板，并調整減速器輸出轉速，使撞擊球撞擊振動板的頻率與巖層固有頻率相同或相近；