一种TBM刀盘电机液压马达复合驱动装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103016020103016020B(45)授权公告日2014.08.27(21)申请号201210590739.3(22)申请日2012.12.31(73)专利权人浙江大学地址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.E21D9/11(2006.01)审查员王永超权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种TBM刀盘电机液压马达复合驱动装置(57)摘要本发明公开了一种TBM刀盘电机液压马达复合驱动装置，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，第一减速器输入轴与变频电机输出轴连接；此外还包括液压马达驱动机构，液压马达驱动机构包括第二小齿轮、第二减速器、粘性离合器和液压马达，第二小齿轮与大齿圈啮合，第二减速器输出轴与第二小齿轮固定连接，第二减速器输入轴与粘性离合器输出轴连接，粘性离合器的输入轴与液压马达的输出轴连接。本发明显著增强了TBM的脱困能力和TBM刀盘驱动系统的地质适应性，使刀盘的驱动特性与岩石地质特性相匹配，提高了装机功率的利用率。CN103016020BCN10362BCN103016020B权利要求书1/1页1.一种TBM刀盘电机液压马达复合驱动装置，包括大齿圈（7）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（6）、第一减速器（4）和变频电机（3），第一小齿轮（6）与大齿圈（7）啮合，第一减速器（4）的输出轴与第一小齿轮（6）固定连接，第一减速器（4）的输入轴与变频电机（3）的输出轴连接，其特征是：还包括液压马达驱动机构，所述液压马达驱动机构包括第二小齿轮（8）、第二减速器（5）、粘性离合器（2）和液压马达（1），所述第二小齿轮（8）与大齿圈（7）啮合，第二减速器（5）的输出轴与第二小齿轮（8）固定连接，第二减速器（5）的输入轴与粘性离合器（2）的输出轴连接，粘性离合器（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刀盘电机液压马达复合驱动装置，其特征是：所述变频电机驱动机构为两个以上，各变频电机驱动机构等间隔分布。3.根据权利要求1或2所述的TBM刀盘电机液压马达复合驱动装置，其特征是：所述液压马达驱动机构为两个以上，各液压马达驱动机构等间隔分布。4.根据权利要求1所述的TBM刀盘电机液压马达复合驱动装置，其特征是：所述变频电机驱动机构和液压马达驱动机构等间隔交替分布。2CN103016020B说明书1/3页一种TBM刀盘电机液压马达复合驱动装置技术领域[0001]本发明涉及一种电液复合驱动技术，尤其涉及一种全断面岩石隧道掘进机刀盘系统的驱动装置。背景技术[0002]全断面岩石隧道掘进机（以下简称“TBM”）实际掘进工况下的转速转矩特性如下：TBM在掘进过程中若遇到软土地质，则在较小的推进力下，刀盘每转一圈的轴向推进量较大，此时TBM的实际负载扭矩较大，可以采用低速大扭矩掘进方式，而当遇到硬岩地质时，即使推进力很大，刀盘每转一圈的轴向贯入量仍较小，实际负载扭矩较小，此时，可以提高刀盘的转速，实现高速小扭矩驱动。[0003]刀盘驱动系统是TBM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。[0004]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。[0005]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。[0006]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。为了提高脱困能力，只能被动地增加电机的功率以提高脱困扭矩。这就迫使变频电机的装机功率大大提高。而在高速掘进的工况电机的扭矩相对于脱困扭矩又非常小，因此造成了电机的装机功率的浪费。发明内容[0007]本发明的目的在于为全断面岩石隧道掘进机（TBM）提供一种脱困扭矩大、地质适应性好、装机功率利用率