集成式主轴承

技术领域

本发明涉及掘进机领域，尤其涉及一种集成式主轴承。

背景技术

随着掘进机设备的不断更新迭代，对掘进机主轴承提出了更高的要求。目前，由于主轴承结构单一，造成与主轴承相配套的主驱动、主梁等部件结构复杂，使得掘进机主机的长度受到限制(设备的长度无法进一步缩短)，进而影响掘进机的转弯半径。

针对相关技术中掘进机用主轴承的结构形式单一、限制了配套设备的简化和掘进机主机长度的缩短的问题，目前尚未给出有效的解决方案。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种集成式主轴承，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成式主轴承，将撑靴装置、驱动装置和传动装置集成于轴承外圈，简化部件结构，缩短设备的长度，从而有助于缩短掘进机的转弯半径。

本发明的另一目的在于提供一种集成式主轴承，轴承内圈能够与掘进机的主梁以及用于对刀盘进行调向的球头相配合，保证对刀盘调向功能的同时，能够对刀盘进行推进。

本发明的目的可采用下列方案实现：

本发明提供了一种集成式主轴承，所述集成式主轴承包括：

轴承内圈，所述轴承内圈套设于掘进机的主梁上，且所述轴承内圈与所述主梁相连，所述主梁的端部设置有刀盘，所述轴承内圈与所述刀盘之间通过多个第一驱动缸连接，以带动所述刀盘调节偏转角度；

轴承外圈，所述轴承外圈能相对转动地套设于所述轴承内圈的外侧；

撑靴装置，所述撑靴装置设置于所述轴承外圈，所述撑靴装置用于将所述轴承外圈支撑固定于隧道内壁；

驱动装置，所述驱动装置通过传动装置与所述主梁相连，以带动所述主梁沿周向转动。

在本发明的一较佳实施方式中，所述主梁上且靠近所述刀盘的一端设置有球头，至少部分所述球头显露于所述主梁的外部，所述球头上罩设有可相对于所述球头转动的球头连接件，所述球头连接件与所述刀盘连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述球头连接件罩设于所述球头上，所述球头连接件具有相背的铰接面和固定面，所述铰接面上具有与所述球头相适配的凹部，所述球头能相对转动地嵌设于所述凹部内，所述球头连接件的所述固定面与所述刀盘连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述球头连接件的外侧设置有压环，所述压环与所述主梁的端部固定相连，以使所述压环沿所述主梁的周向压紧所述球头连接件的所述固定面上靠近边缘的位置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述球头为半球形，所述球头固定设置于所述主梁且靠近所述刀盘的一端的中部位置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述传动装置包括固定套设于所述主梁上的第一齿轮和与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮，所述第二齿轮固定套设于转轴上，所述转轴与所述驱动装置的输出轴相连。

在本发明的一较佳实施方式中，所述传动装置还包括箱体，所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述转轴均位于所述箱体内，所述第二齿轮铰接于所述箱体上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述转轴的一端通过轴承结构与所述箱体铰接，所述转轴的另一端伸出至所述箱体的外部并与所述驱动装置的输出轴相连。

在本发明的一较佳实施方式中，所述箱体固定连接于所述轴承外圈上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述撑靴装置包括多个靴板，多个所述靴板沿所述轴承外圈的周向间隔分布于所述轴承外圈的外周；

所述靴板与所述轴承外圈之间设置有第二驱动缸和伸缩杆，所述第二驱动缸的两端和所述伸缩杆的两端分别与所述靴板和所述轴承外圈的外壁铰接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述靴板具有面向所述隧道内壁的第一面和背向所述隧道内壁的第二面，至少所述第一面为与所述隧道内壁相适配的弧形面，以使所述第一面与所述隧道内壁配合抵接；

所述第二驱动缸和所述伸缩杆分别与所述靴板的所述第二面铰接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述轴承外圈的外壁上沿其周向间隔且均匀布设有多个铰接件，与同一所述靴板铰接的所述第二驱动缸和所述伸缩杆分别与相邻的两个所述铰接件铰接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述轴承内圈的外壁与所述轴承外圈的内壁之间沿周向形成有环形滚道，所述滚道内设置有滚动件。

在本发明的一较佳实施方式中，所述滚道的数量为至少两条，两条所述滚道分别位于所述轴承内圈和/或所述轴承外圈的两端。

在本发明的一较佳实施方式中，多个第一驱动缸沿所述轴承内圈的周向间隔排布，多个第一驱动缸的两端分别与所述轴承内圈上靠近所述刀盘的一端和所述刀盘的后端铰接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述主梁上且远离所述刀盘的一端设置有回转接头，所述回转接头用于与所述掘进机的管道相连。

在本发明的一较佳实施方式中，所述掘进机的管道包括至少第一管道和第二管道，所述第一管道用于容纳所述掘进机的管线；所述第二管道用于输送渣土。

由上所述，本发明的集成式主轴承的特点及优点是：轴承外圈能相对转动地套设于轴承内圈的外侧，在轴承外圈设置有撑靴装置，通过撑靴装置可将轴承外圈支撑固定于隧道内壁，在轴承外圈上集成有传动装置，传动装置与驱动装置连接，通过驱动装置带动掘进机的主梁沿周向转动，进而驱动与主梁相连的刀盘进行转动切削，本发明通过将撑靴装置、驱动装置和传动装置集成于轴承外圈，能够有效简化部件结构，可缩短掘进机主机的长度，从而有助于缩短掘进机的转弯半径；另外，将轴承内圈固定套设于掘进机的主梁上，轴承内圈与位于主梁端部的刀盘之间通过多个第一驱动缸连接，以通过多个第一驱动缸可带动刀盘调节偏转角度，保证对刀盘调向功能的同时，能够对刀盘进行推进，完成隧道掘进作业。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为本发明集成式主轴承的正视截面图。

图2：为本发明集成式主轴承中撑靴装置的结构示意图。

图3：为本发明集成式主轴承中未装配刀盘状态下的正视截面图。

本发明中的附图标号为：

1、轴承内圈；2、轴承外圈；

201、铰接件；3、滚动件；

4、传动装置；401、箱体；

402、转轴；403、第二齿轮；

404、第一齿轮；5、撑靴装置；

501、靴板；502、第二驱动缸；

503、伸缩杆；6、主梁；

601、球头；602、球头连接件；

603、压环；7、驱动装置；

8、第一驱动缸；9、刀盘；

10、回转接头。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图3所示，本发明提供了一种集成式主轴承，该集成式主轴承包括轴承内圈1、轴承外圈2、撑靴装置5和驱动装置7，轴承内圈1套设于掘进机的主梁6上，且轴承内圈1与主梁6固定相连，主梁6的端部设置有刀盘9，轴承内圈1与刀盘9之间通过多个第一驱动缸8连接，以带动刀盘9调节偏转角度；轴承外圈2能相对转动地套设于轴承内圈1的外侧；撑靴装置5设置于轴承外圈2，撑靴装置5用于将轴承外圈2支撑固定于隧道内壁；驱动装置7通过传动装置4与主梁6相连，以带动主梁6沿周向转动。

本发明中，轴承外圈2能相对转动地套设于轴承内圈1的外侧，在轴承外圈2设置有撑靴装置5，通过撑靴装置5可将轴承外圈2支撑固定于隧道内壁，在轴承外圈2上集成有传动装置4，传动装置4与驱动装置7连接，通过驱动装置7带动掘进机的主梁6沿周向转动，进而驱动与主梁6相连的刀盘进行转动切削，本发明通过将撑靴装置5、驱动装置7和传动装置4集成于轴承外圈2，能够有效简化部件结构，可缩短掘进机主机的长度，从而有助于缩短掘进机的转弯半径；另外，将轴承内圈1固定套设于掘进机的主梁6上，轴承内圈1与位于主梁6端部的刀盘9之间通过多个第一驱动缸8连接，以通过多个第一驱动缸8可带动刀盘9调节偏转角度，保证对刀盘9调向功能的同时，能够对刀盘9进行推进，完成隧道掘进作业。

在本发明的一个可选实施例中，轴承内圈1与掘进机的主梁6之间通过连接结构进行固定连接。其中，连接结构可为但不限于内外配合连接的花键结构或内外配合连接的六方结构，当然，也可为其他键连接结构，本发明不对连接结构的具体形式进行限定。

在本发明的一个可选实施例中，如图1、图2所示，主梁6上且靠近刀盘9的一端设置有球头601，至少部分球头601显露于主梁6的外部，球头601上罩设有可相对于球头601转动的球头连接件602，球头连接件602与刀盘9固定连接。通过球头601与球头连接件602之间的可转动连接，可实现球头连接件602相对于球头601的角度调节，进而可通过球头连接件602带动刀盘9调节偏转角度。

在本实施例中，如图1、图2所示，球头601为半球形，球头601固定设置于主梁6且靠近所述刀盘9的一端的中部位置，球头连接件602罩设于球头601上，球头连接件602具有相背的铰接面和固定面，铰接面上具有与球头601相适配的半球形凹部，球头601能相对转动地嵌设于凹部内，球头连接件602的固定面与刀盘9的后端固定连接。

具体的，如图1、图2所示，球头连接件602的外侧设置有压环603，压环603与主梁6的端部之间通过周向布设的多根紧固螺钉进行固定连接，以使压环603沿主梁6的周向压紧球头连接件602的固定面上靠近边缘的位置。通过压环603将球头连接件602压紧于主梁6的端部，使球头连接件602相对于主梁6进行轴向定位，但球头连接件602相对于球头601还能够调节偏转角度。

在本发明的一个可选实施中，如图1、图2所示，传动装置4包括固定套设于主梁6上的第一齿轮404和与第一齿轮404相啮合的第二齿轮403，第二齿轮403固定套设于转轴402上，转轴402与驱动装置7的输出轴相连。通过驱动装置7带动转轴402和第二齿轮403转动，进而通过第二齿轮403与第一齿轮404的啮合，带动第一齿轮404转动，进而带动主梁6以及连接于主梁6上的刀盘9转动，实现刀盘9的切削动作。其中，驱动装置7可为但不限于驱动电机。

进一步的，第一齿轮404与主梁6之间通过连接结构进行固定连接。其中，连接结构可为但不限于内外配合连接的花键结构或内外配合连接的六方结构，当然，也可为其他键连接结构，本发明不对连接结构的具体形式进行限定。

进一步的，第二齿轮403的数量为多个，多个第二齿轮403沿第一齿轮404的周向分布与第一齿轮404的外周，且多个第二齿轮403上的齿分别与第一齿轮404上的齿相啮合。

在本发明的一个可选实施中，如图1、图2所示，传动装置4还包括箱体401，箱体401沿主梁6的周向环设于主梁6的外周，且箱体401的外壁与轴承外圈2固定连接，第一齿轮404、第二齿轮403和转轴402均位于箱体401内，第二齿轮403铰接于箱体401的内部。

进一步的，转轴402的一端通过轴承结构与箱体401铰接，转轴的另一端伸出至箱体401的外部并与驱动装置7的输出轴相连。

在本发明的一个可选实施例中，如图1至图3所示，撑靴装置5包括多个靴板501，多个靴板501沿轴承外圈2的周向间隔分布于轴承外圈2的外周；靴板501与轴承外圈2之间设置有第二驱动缸502和伸缩杆503，第二驱动缸502的一端与靴板501铰接，第二驱动缸502的另一端与轴承外圈2的外壁铰接，伸缩杆503的一端与靴板501铰接，伸缩杆503的另一端与轴承外圈2的外壁铰接。通过调节第二驱动缸502的活塞杆的伸出量，可带动伸缩杆503伸长或缩短，同时可调节靴板501的偏转角度，从而使得靴板501能够顶撑住隧道内壁，从而对本发明的主轴承进行固定。其中，第二驱动缸502为撑靴油缸。

进一步的，如图3所示，靴板501具有面向隧道内壁的第一面和背向隧道内壁的第二面，至少第一面为与隧道内壁相适配的弧形面，以使第一面能与隧道内壁配合抵接，从而对主轴承进行固定；第二驱动缸502和伸缩杆503分别与靴板501的第二面铰接。

进一步的，如图3所示，轴承外圈2的外壁上沿其周向间隔且均匀布设有多个铰接件201，与同一靴板501铰接的第二驱动缸502和伸缩杆503分别与相邻的两个铰接件201铰接，从而保证撑靴装置5顶撑于隧道内壁时整体稳定性良好。

在本发明的一个可选实施例中，如图1、图2所示，轴承内圈1的外壁与轴承外圈2的内壁之间沿周向形成有环形滚道(未示出)，滚道内设置有滚动件3，轴承内圈1与轴承外圈2之间通过滚动件3可实现周向360°转动。滚动件3类似于现有常规轴承结构中，轴承内圈与轴承外圈之间的滚珠，起到保证轴承内圈与轴承外圈的相对转动可平滑进行的作用。在本发明中，滚动件3可为但不限于周向布设的多个球体、滚柱或交叉滚子。

进一步的，如图1、图2所示，滚道的数量为至少两条，两条滚道分别位于轴承内圈1和/或所述轴承外圈2的两端。

在本发明的一个可选实施例中，如图1、图2所示，多个第一驱动缸8沿轴承内圈1的周向间隔排布，多个第一驱动缸8的一端分别与轴承内圈1上靠近刀盘9的一端铰接，多个第一驱动缸8的另一端分别与刀盘9的后端铰接。

在本发明的一个可选实施例中，如图1、图2所示，主梁6上且远离刀盘9的一端的中部设置有回转接头10，回转接头10用于与掘进机的管道相连。其中，掘进机的管道包括至少第一管道和第二管道，第一管道用于容纳掘进机的管线；第二管道用于输送渣土。

本发明的工作过程为：通过调节第二驱动缸502的活塞杆的伸出量，带动伸缩杆503的长度以及转动角度，从而调节靴板501的位置和偏转角度，使靴板501撑紧固定于隧道内壁，进而将轴承外圈2进行固定；启动驱动装置7带动转轴402和第二齿轮403转动，通过第二齿轮403与第一齿轮404的啮合，带动第一齿轮404转动，进而带动主梁6以及连接于主梁6上的刀盘9转动，实现刀盘9的切削动作；主梁6的转动会带动轴承内圈1进行同步转动，由于轴承内圈1与轴承外圈2之间滚动件3的设置，使得轴承内圈1转动的同时，轴承外圈2相对于隧道内壁固定不动，轴承内圈1的转动会带动第一驱动缸8、球头601、球头连接件602和压环603所组成的调向系统以及刀盘9进行转动，实现刀盘9对隧道的掘进。在掘进过程中，通过第一驱动缸8推动刀盘9向前行进，并通过各第一驱动缸8的活塞杆的伸缩量的不同来实现刀盘9边掘进边调向的功能。

本发明的集成式主轴承的特点及优点是：

一、该集成式主轴承将撑靴装置5、驱动装置7和传动装置4集成于轴承外圈2，简化部件结构，集成度高，从而可缩短设备的长度，有助于缩短掘进机的转弯半径。

二、该集成式主轴承中，轴承内圈1能够与掘进机的主梁6以及用于对刀盘9进行调向的球头601相配合，保证对刀盘9调向功能的同时，能够对刀盘9进行推进。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。