一种基于颗粒阻尼减振的硬岩掘进机及其阻尼减振设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115419417A(43)申请公布日2022.12.02(21)申请号202211049204.5(22)申请日2022.08.30(71)申请人中国科学院过程工程研究所地址100190北京市海淀区中关村北二街1号(72)发明人段东平高扬张晓冬任玉枝(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332专利代理师王艳斋(51)Int.Cl.E21D9/06(2006.01)E21D9/087(2006.01)F16F15/02(2006.01)权利要求书3页说明书17页附图5页(54)发明名称一种基于颗粒阻尼减振的硬岩掘进机及其阻尼减振设计方法(57)摘要本发明提供了一种基于颗粒阻尼减振的硬岩掘进机及其阻尼减振设计方法，所述硬岩掘进机包括主梁和设置于主梁前端的传动模块，所述主梁通过传动模块连接有刀盘，所述传动模块的外周设置有护盾，所述主梁的底部设置有支撑模块；所述传动模块包括电机和承载电机的机头架，所述电机与刀盘传动连接，用于带动刀盘旋转，所述主梁和刀盘通过机头架连接；所述刀盘、机头架、护盾、主梁和支撑模块的空腔内填充有金属颗粒。本发明重新布局并合理利用硬岩掘进机关键部件的内部空间，进行颗粒阻尼设计和填充，能够大幅度降低硬岩掘进设备作业时刀盘及整机的振动，提高施工效率。CN115419417ACN115419417A权利要求书1/3页1.一种基于颗粒阻尼减振的硬岩掘进机，其特征在于，所述硬岩掘进机包括主梁和设置于主梁前端的传动模块，所述主梁通过传动模块连接有刀盘，所述传动模块的外周设置有护盾，所述主梁的底部设置有支撑模块；所述传动模块包括电机和承载电机的机头架，所述电机与刀盘传动连接，用于带动刀盘旋转，所述主梁和刀盘通过机头架连接；所述刀盘、机头架、护盾、主梁和支撑模块的空腔内填充有金属颗粒。2.根据权利要求1所述的硬岩掘进机，其特征在于，所述刀盘包括具有空腔的刀箱板，所述刀箱板内设置有若干滚刀；优选地，所述刀箱板包括平行设置的刀箱前板和刀箱后板，沿所述刀箱前板和刀箱后板的外缘设置有导向外周板，所述刀箱前板、刀箱后板和导向外周板围成刀箱板空腔；优选地，所述刀箱板空腔内设置有若干径向结构板和若干隔板，所述径向结构板和隔板将刀箱板空腔分割为若干刀箱板填充腔，所述刀箱板填充腔内填充有粒径不同的金属材质的刀箱板颗粒；优选地，所述刀箱板颗粒的填充率为95～99％；优选地，所述刀箱板颗粒的表面摩擦因子为0.5～0.99；优选地，所述刀箱板颗粒的表面恢复系数为0.5～1；优选地，所述刀箱板颗粒按照粒径大小分为刀箱板大颗粒和刀箱板小颗粒；优选地，所述刀箱板大颗粒和刀箱板小颗粒的重量比为1/6～1/4；优选地，所述刀箱板大颗粒的粒径为3.5～5mm；优选地，所述刀箱板小颗粒的粒径为2～3mm；优选地，所述刀箱板颗粒包括铁颗粒。3.根据权利要求1或2所述的硬岩掘进机，其特征在于，所述机头架包括同轴设置的机头外架和机头内架，所述机头外架位于机头内架的内部，所述机头内架和机头外架之间设置有环形肋板，所述环形肋板的内周面对接机头外架的内周面，所述环形肋板的外周面对接机头内架的外周面；所述机头外架、机头内架和环形肋板的空腔内填充有粒径不同的金属材质的机头架颗粒；优选地，所述机头架颗粒的填充率为95～99％；优选地，所述机头架颗粒的表面摩擦因子为0.5～0.99；优选地，所述机头架颗粒的表面恢复系数为0.5～1；优选地，所述机头架颗粒按照粒径大小分为机头架大颗粒和机头架小颗粒；优选地，所述机头架大颗粒和机头架小颗粒的重量比为1/6～1/3；优选地，所述机头架大颗粒的粒径为3.5～5mm；优选地，所述机头架小颗粒的粒径为2～3mm；优选地，所述机头架颗粒包括铁颗粒。4.根据权利要求1‑3任一项所述的硬岩掘进机，其特征在于，所述电机的输出轴连接有减速器，所述电机和减速器外周设置有具有空腔的颗粒阻尼套环；优选地，所述颗粒阻尼套环包括由内至外依次嵌套的内筒和外筒，所述外筒和内筒之间形成环形空腔，所述环形空腔的两端的敞口处分别设置有环形端盖，所述环形空腔内填2CN115419417A权利要求书2/3页充有金属材质的套环颗粒；优选地，所述套环颗粒的填充率为99％；优选地，所述套环颗粒的表面摩擦因子为0.5～0.99；优选地，所述套环颗粒的表面恢复系数为0.5～1；优选地，所述套环颗粒的粒径为2～3mm；优选地，所述套环颗粒包括铁颗粒。5.根据权利要求1‑4任一项所述的硬岩掘进机，其特征在于，所述护盾包括顶护盾、底护盾，所述顶护盾和底护盾分别位于传动模块的顶部和底部；优选地，所述顶护盾包括由下至上间隔设置的内圈板和外圈板，所述内圈板和外圈板为弧形柱状，所述内圈板和外圈板之间形成弧形空腔；所述弧形空腔内设置