土壓平衡盾構(gòu)機雙區(qū)式風冷少齒差減速箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壓平衡盾構(gòu)機專用減速技術(shù)領(lǐng)域，是《土壓平衡盾構(gòu)機擺線減速器》ZL201110091247.5的改進，一種土壓平衡盾構(gòu)機雙區(qū)式風冷少齒差減速箱。
【背景技術(shù)】
[0002]國家863“全斷面掘進機關(guān)鍵技術(shù)”子課題《土壓平衡盾構(gòu)機大功率減速器》，長期以來掌握在德國海瑞克、維爾特、美國羅賓斯和日本三菱等公司手中。
[0003]土壓平衡盾構(gòu)機是當前世界上最先進隧道施工機械，而《減速器》則是盾構(gòu)機的核心部件，我國長期依賴進口。土壓平衡盾構(gòu)機價格幾千萬，常年在戶外惡劣環(huán)境中工作，因此與之配套減速器的最大困難在于必須使用可靠、壽命長及高度輕量化(小體積、大扭矩)。
[0004]國外《土壓平衡盾構(gòu)機大功率減速器》采用的三級行星串聯(lián)結(jié)構(gòu)，國外產(chǎn)品的輕量化程度遠高于國內(nèi)現(xiàn)有行星減速器。例如，某公司承擔的《土壓平衡盾構(gòu)機大功率減速器》國家863計劃(2007?2010)，其結(jié)構(gòu)與參數(shù)仿自國外產(chǎn)品:第一級25-20-65、第二級27-21-69、第三級24-24-72，輸出轉(zhuǎn)速η = 10.64rpm、輸出扭矩T = 76237Nm，樣機外型Φ570 X900、重量1012kg，分別為NBD-560型二級行星減速器的61%與55% (見于重慶大學博士論文《基于土壓平衡盾構(gòu)機的大功率減速器數(shù)值仿真分析》)。
[0005]本發(fā)明人的發(fā)明專利《土壓平衡盾構(gòu)機擺線減速器》ZL201110091247.5比之國家863項目《用于土壓平衡盾構(gòu)機的大功率三級行星減速器》(200810231114.1)，其有益效果是:軸向尺寸比三級行星減速器縮短45?55%、制造成本低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是《土壓平衡盾構(gòu)機擺線減速器》ZL201110091247.5的改進，一種土壓平衡盾構(gòu)機風冷少齒差減速箱，其目的是為了:提高熱功率、可定期清除潤滑油中的鐵質(zhì)粉末，延長使用壽命及采用油溫傳感器實現(xiàn)油溫報警。
[0007]單級擺線減速可以取代三級減速，理論依據(jù):
[0008]《齒輪手冊》(上)8-3頁:擺線ri= 0.93?0.95;朱孝錄《齒輪傳動設(shè)計手冊》6頁、《齒輪手冊》上1-12頁:擺線效率ri = 0.9?0.98 ?0.94;其價值在于:結(jié)構(gòu)簡單、成本降低。
[0009]研究發(fā)現(xiàn)，我的發(fā)明《土壓平衡盾構(gòu)機擺線減速器》ZL201110091247.5忽視了一個最重要的《熱功率》問題，發(fā)明專利中沒有涉及解決減速器熱功率的技術(shù)方案，論文《土壓平衡盾構(gòu)行星減速器熱平衡分析及溫升控制研究》(15頁)指出:
[0010]“盾構(gòu)機行星減速器傳遞功率大，體積小，且在封閉的地下施工，散熱條件差，若產(chǎn)生的熱量不能及時耗散到周圍環(huán)境中，會導致潤滑油溫過高，使齒輪膠合失效?！?br>[0011]論文63頁:“土壓平衡盾構(gòu)行星減速器處于封閉空間，采用何種方法將產(chǎn)生的熱及時耗散掉，對保證盾構(gòu)機正常運行具有重要意義?！?br>[0012]為了實現(xiàn)發(fā)明專利的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0013]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0014](技術(shù)方案一)內(nèi)圓筒為雙區(qū)式薄壁圓筒，包括嚙合區(qū)與非嚙合區(qū)，其中嚙合區(qū)從立式機座1輸入端裝進，嚙合區(qū)法蘭圈與立式機座內(nèi)法蘭圈連接，非嚙合區(qū)置于立式機座之夕卜，非嚙合區(qū)的圓環(huán)壁與立式機座外法蘭圈連接，立式機座內(nèi)表面與嚙合區(qū)外表面圍接成密閉的夾層，立式機座頂部設(shè)有進風口，立式機座的底部設(shè)有出風口，嚙合區(qū)的內(nèi)徑比非嚙合區(qū)的內(nèi)徑小30_?60mm，將盾構(gòu)機供風系統(tǒng)的風引入箱體密閉夾層，密閉夾層冷卻容量大，提高熱功率的效果遠優(yōu)于外吹式；
[0015](技術(shù)方案二)雙區(qū)式薄壁圓筒嚙合區(qū)輸出端中心孔內(nèi)用第二、三軸承支承輸出軸，嚙合區(qū)的輸入端內(nèi)孔連接內(nèi)齒圈，因而嚙合區(qū)是力的作用區(qū)，雙區(qū)式薄壁圓筒的油池在嚙合區(qū)與非嚙合區(qū)內(nèi)腔交接處形成落差，落差的有益效果是，傳動件嚙合區(qū)中混入潤滑油的鐵肩、細小雜質(zhì)會從嚙合區(qū)油池源源不斷“滑入”非嚙合區(qū)的油池中，非嚙合區(qū)輸入端連接大端蓋；
[0016](技術(shù)方案三)雙區(qū)式薄壁圓筒的非嚙合區(qū)底部設(shè)有蝶閥，蝶閥包括閥桿與非嚙合區(qū)底部的圓形通道，閥桿上連接的圓形蝶板可在圓形通道中轉(zhuǎn)動，圓形通道的端部設(shè)有油杯，油杯內(nèi)有磁性物，轉(zhuǎn)動閥桿-圓形蝶板，可定期將混在潤滑油中的鐵質(zhì)粉末取出；
[0017](技術(shù)方案四)雙區(qū)式薄壁圓筒的非嚙合區(qū)內(nèi)設(shè)有油溫傳感器，監(jiān)管人員隨時了解減速箱油溫變化。
[0018]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案的理論依據(jù)如下:
[0019](A)博士論文《土壓平衡盾構(gòu)行星減速器熱平衡分析及溫升控制研究》為風冷卻提高熱功率提供了理論依據(jù)。論文指出:
[0020]“76頁:風速對行星輪系的熱平衡具有重要影響，隨著冷卻風速的加大，行星傳動系統(tǒng)熱平衡時間縮短，當風速分別為10m/s與14m/s時，則熱平衡時間分別為6小時與4.5小時。”
[0021]“93頁:隧道內(nèi)的風速可通過盾構(gòu)機供風系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，因此本論文提出用風速調(diào)控盾構(gòu)機行星減速器溫升?！保?br>[0022](B)理論研究表明，傳動中的嚙合副，出現(xiàn)齒面損耗是不可避免的:
[0023](a)上海機械學院《機械設(shè)計基礎(chǔ)》上103頁:“齒輪傳動裝備使用一段時間后拆下可發(fā)現(xiàn)輪齒表面出現(xiàn)磨損痕跡，特別在潤滑較差或潤滑油不純潔的條件下，磨損現(xiàn)象更為明顯，輪齒根部磨損較頂部嚴重，小齒輪磨損又較大齒輪嚴重。磨損是由于接觸面之間有作用力和相對滑動造成的?！X廓間有了相對滑動長度A S，表明齒廓要磨損?！?br>[0024](b)朱孝錄《齒輪傳動設(shè)計手冊》94頁:在動力齒輪傳動中，輪齒表面由于滑動磨損、腐蝕、過熱等等，因而出現(xiàn)齒面損耗是不可避免的。
[0025](C)蝶閥是用圓形蝶板作啟閉件并隨閥桿轉(zhuǎn)動來開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門。蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著閥桿軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°?90°，旋轉(zhuǎn)到90°時，閥門則全開。
[0026]有益技術(shù)效果本發(fā)明能產(chǎn)生下述為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的有益技術(shù)效果:
[0027](1)將盾構(gòu)機供風系統(tǒng)的風引入箱體密閉夾層，密閉夾層冷卻容量大、散熱面積遍及整個箱體、調(diào)節(jié)方便、可靠性高、制造成本低，最主要的是提高熱功率的效果遠優(yōu)于外吹式；