土壓平衡盾構機雙區式水冷內擺線減速箱的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及土壓平衡盾構機專用減速技術領域，是《土壓平衡盾構機擺線減速器》ZL201110091247.5的改進，一種土壓平衡盾構機雙區式水冷內擺線減速箱。
【背景技術】
[0002]國家863“全斷面掘進機關鍵技術”子課題《土壓平衡盾構機大功率減速器》，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]土壓平衡盾構機是當前世界上最先進隧道施工機械，而《減速器》則是盾構機的核心部件，我國長期依賴進口。土壓平衡盾構機價格幾千萬，常年在戶外惡劣環境中工作，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《土壓平衡盾構機大功率減速器》采用的三級行星串聯結構，國外產品的輕量化程度遠高于國內現有行星減速器。例如，某公司承擔的《土壓平衡盾構機大功率減速器》國家863計劃(2007?2010)，其結構與參數仿自國外產品:第一級25-20-65、第二級27-21-69、第三級24-24-72，輸出轉速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《基于土壓平衡盾構機的大功率減速器數值仿真分析》)。
[0005]本發明人的發明專利《土壓平衡盾構機擺線減速器》ZL201110091247.5比之國家863項目《用于土壓平衡盾構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。
【發明內容】
[0006]本發明是《土壓平衡盾構機擺線減速器》ZL201110091247.5的改進，一種土壓平衡盾構機水冷擺線減速箱，其目的是為了:提高熱功率、可定期清除潤滑油中的鐵質粉末，延長使用壽命及采用油溫傳感器實現油溫報警。
[0007]內擺線傳動是一種內擺線齒圈與擺線輪嚙合的傳動，因而也屬于擺線傳動技術領域。
[0008]論文《擺線等距線齒輪傳動副及其裝置》(15頁)指出:“由于內擺線齒圈與擺線輪為純滾動嚙合且潤滑狀態良好，因此在輸入功率相同情況下，雙擺線嚙合副比之通用擺線，承載能力約提高50%。”(沈培基等)考慮內擺線齒圈加工精度，按提高30?40%計算較合理。內擺線齒圈取代通用擺線的針輪，優點是結構簡單、另件少，最大減速比159時毋須抽齒ο
[0009]研究發現，我的發明《土壓平衡盾構機擺線減速器》ZL201110091247.5忽視了一個最重要的《熱功率》問題，發明專利中沒有涉及解決減速器熱功率的技術方案，論文《土壓平衡盾構行星減速器熱平衡分析及溫升控制研究》(15頁)指出:
[0010]“盾構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，若產生的熱量不能及時耗散到周圍環境中，會導致潤滑油溫過高，使齒輪膠合失效。”
[0011]論文63頁:“土壓平衡盾構行星減速器處于封閉空間，采用何種方法將產生的熱及時耗散掉，對保證盾構機正常運行具有重要意義。”
[0012]為了實現發明專利的目的，本發明采用如下技術方案:
[0013]本發明采用如下技術方案:
[0014](技術方案一)內圓筒為雙區式薄壁圓筒，包括嚙合區與非嚙合區，嚙合區的內徑比非嚙合區的內徑小40mm?80mm，嗤合區外法蘭圈與立式機座內法蘭圈連接緊固，非嚙合區的圓環壁與立式機座外法蘭圈連接緊固，立式機座內表面與嚙合區外表面圍接成密閉的夾層，非嚙合區置于立式機座輸入端之外，立式機座頂部設有進水口，立式機座的底部設有出水口，將循環水引入箱體密閉夾層冷卻，其提高熱功率的效果要優于外淋式；
[0015](技術方案二)雙區式薄壁圓筒嚙合區輸出端中心孔內用第二、三軸承支承輸出軸，嚙合區的輸入端內孔連接內擺線齒圈，因而嚙合區是力的作用區，雙區式薄壁圓筒的油池在嚙合區與非嚙合區內腔交接處形成落差，其有益效果是，傳動件嚙合區中混入潤滑油的鐵肩、細小雜質會從嚙合區油池源源不斷“滑入”非嚙合區的油池中，非嚙合區輸入端連接大端蓋；
[0016](技術方案三)雙區式薄壁圓筒的非嚙合區底部設有蝶閥，蝶閥包括閥桿與非嚙合區底部的圓形通道，閥桿上連接的圓形蝶板可在圓形通道中轉動，圓形通道的端部設有油杯，油杯內有磁性物，轉動閥桿-圓形蝶板，可定期將混在潤滑油中的鐵質粉末取出；
[0017](技術方案四)雙區式薄壁圓筒的非嚙合區內設有油溫傳感器，監管人員隨時了解減速箱油溫變化。
[0018]本發明所采用的技術方案的理論依據如下:
[0019](A)用循環水冷卻提高熱功率的理論依據:中國專利局公開的“一種盾構機循環水冷卻工藝”(ZL201310094392.8)的技術:通過在循環水池上安裝噴淋管和風扇，再由散熱瀑布階梯來達到循環水冷卻的目的，用循環水冷卻來帶走盾構機系統循環過程中所產生的熱量，從而保證盾構機各個重要部件在預定的溫度內運行，減少設備故障；
[0020](B)理論研究表明，傳動中的嚙合副，出現齒面損耗是不可避免的:
[0021](a)上海機械學院《機械設計基礎》上103頁:“齒輪傳動裝備使用一段時間后拆下可發現輪齒表面出現磨損痕跡，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。…齒廓間有了相對滑動長度A S，表明齒廓要磨損。”
[0022](b)朱孝錄《齒輪傳動設計手冊》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，因而出現齒面損耗是不可避免的。
[0023](C)蝶閥是用圓形蝶板作啟閉件并隨閥桿轉動來開啟、關閉和調節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，圓盤形蝶板繞著閥桿軸線旋轉，旋轉角度為0°?90°，旋轉到90°時，閥門則全開。
[0024]有益技術效果本發明能產生下述為本領域技術人員所知的有益技術效果:
[0025](1)將循環水引入箱體密閉夾層冷卻，由于密閉夾層冷卻容量大、散熱面積遍及整個箱體、調節方便、可靠性高、制造成本低，最主要的是提高熱功率的效果遠