一种TBM刀盘电机惯性飞轮复合驱动装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103334766A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103334766103334766A(43)申请公布日2013.10.02(21)申请号201310165706.9(22)申请日2013.05.08(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人谢海波洪啸赵阳庄莉杨华勇(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人陈昱彤(51)Int.Cl.E21D9/093(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种TBM刀盘电机惯性飞轮复合驱动装置(57)摘要本发明公开了一种TBM刀盘电机惯性飞轮复合驱动装置。它包括大齿圈和变频电机驱动机构，变频电机驱动机构包括第一小齿轮、第一减速器、变频电机和液压马达，第一小齿轮与大齿圈啮合，第一减速器的输出轴与第一小齿轮固定连接，第一减速器的输入轴与变频电机的输出轴连接；并且，本发明还包括惯性飞轮驱动机构，惯性飞轮驱动机构包括第二小齿轮、第二减速器、粘性离合器和惯性飞轮，第二小齿轮与大齿圈啮合，第二减速器的输出轴与第二小齿轮固定连接，第二减速器的输入轴与粘性离合器的输出轴连接，粘性离合器的输入轴与惯性飞轮的输出轴连接，惯性飞轮的输入轴与液压马达的输出轴连接。本发明的优点是所需功率低，瞬时脱困扭矩大。CN103334766ACN103476ACN103334766A权利要求书1/1页1.一种TBM刀盘电机惯性飞轮复合驱动装置，包括大齿圈（9）和变频电机驱动机构，所述变频电机驱动机构包括第一小齿轮（8）、第一减速器（7）、变频电机（6）和液压马达（1），第一小齿轮（8）与大齿圈（9）啮合，第一减速器（7）的输出轴与第一小齿轮（8）固定连接，第一减速器（7）的输入轴与变频电机（6）的输出轴连接，其特征是：还包括惯性飞轮驱动机构，所述惯性飞轮驱动机构包括第二小齿轮（5）、第二减速器（4）、粘性离合器（3）和惯性飞轮（2），所述第二小齿轮（5）与大齿圈（9）啮合，第二减速器（4）的输出轴与第二小齿轮（5）固定连接，第二减速器（4）的输入轴与粘性离合器（3）的输出轴连接，粘性离合器（3）的输入轴与惯性飞轮（2）的输出轴连接，惯性飞轮（2）的输入轴与液压马达（1）的输出轴连接。2.根据权利要求1所述的TBM刀盘电机惯性飞轮复合驱动装置，其特征是：所述惯性飞轮驱动装置的数量为偶数个。3.根据权利要求1或2所述的TBM刀盘电机惯性飞轮复合驱动装置，其特征是：所述惯性飞轮驱动机构沿大齿圈的周向等间隔分布。2CN103334766A说明书1/3页一种TBM刀盘电机惯性飞轮复合驱动装置技术领域[0001]本发明涉及一种瞬时大扭矩的获得以及控制技术，尤其涉及全断面岩石隧道掘进机刀盘的脱困技术。背景技术[0002]刀盘驱动系统是TBM（即全断面岩石隧道掘进机）的核心部件，主要由多个驱动电机或液压马达、行星齿轮减速器、小齿轮及大齿圈、主轴承以及密封冷却系统组成。目前TBM的驱动方式主要有电机驱动和液压驱动，其中电机驱动包括双速电机驱动和变频电机驱动。TBM刀盘驱动功率非常大，液压马达的驱动效率低，若采用单一液压马达驱动，功率损失非常大，且发热严重，因此液压马达驱动只作为双速电机驱动的辅助驱动方式存在。[0003]传统的TBM刀盘驱动系统主要有：双速电机主驱动+液压马达辅助驱动方式，变频电机驱动方式。[0004]双速电机主驱动+液压马达辅助驱动方式存在的问题主要有：（1）不能连续调速，地质适应性差；（2）传动机构复杂，故障率高，影响掘进速度；（3）液压马达和电机不能同时驱动。[0005]变频电机驱动方式是目前的主要驱动方式，尽管变频电机在低速时相对于普通的电机可以输出较大的扭矩，但是由于受到最大电磁转矩的限制，变频电机驱动方式的脱困扭矩有限。在刚启动的时候，变频电机的驱动特性很差，因此目前脱困仍然是TBM行业一个需要解决的技术难题。发明内容[0006]本发明的目的在于为全断面岩石隧道掘进机（TBM）提供一种可以实现刀盘瞬时大扭矩脱困的复合驱动装置。[0007]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：本发明TBM刀盘电机惯性飞轮复合驱动装置包括大齿圈和变频电机驱动机构，所述变频电机驱动机构包括第一小齿轮、第一减速器和变频电机，第一小齿轮与大齿圈啮合，第一减速器的输出轴与第一小齿轮固定连接，第一减速器的输入轴与变频电机的输出轴连接；并且，本发明还包括惯性飞轮驱动机构，所述惯性飞轮驱动机构包括第二小齿轮、第二减速器、粘性离合器、惯性飞轮和液压马达，所述第二小齿轮与大齿圈啮合，第二减速器的输出轴与第二小齿轮固定连接，第二减速器的输入轴与粘性离合器的