本发明涉及盾构机主驱动技术领域，特别是指一种盾构机内外双层主驱动系统。
背景技术：
随着我国城市化进程的不断推进，城市人口规模不断扩大，地面交通设施负荷逐渐加重，城市轨道交通建设亟需扩大规模，其中，盾构施工工法越来越广泛的应用到地下空间开发中。
盾构掘进时会遇到各种各样的地层，而不同地层使用不同掘进模式其掘进效率也各有差异，因此适应多种地层的双模式盾构，如土压—tbm双模、土压—泥水双模、泥水—tbm双模甚至多模式盾构应运而生。但在设计双模式盾构机时，往往只考虑刀盘和出渣方式的转换，对盾构机心脏-主驱动设计却往往只考虑一种主要模式的要求，扭矩和转速尽量兼顾其他模式的普遍适用性，不能充分适应模式切换后的参数要求。
技术实现要素：
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种盾构机内外双层主驱动系统，解决了现有双模盾构机的主驱动系统不能充分适应模式切换后的参数要求的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种盾构机内外双层主驱动系统，包括与盾体相连的驱动箱，驱动箱内设置有驱动机构，驱动箱的端部设置有与驱动机构传动连接的驱动盘。所述驱动机构包括内层驱动机构和外层驱动机构，内层驱动机构和外层驱动机构独立工作，均能带动驱动盘转动。内层驱动机构的驱动端连接有内驱传动轴，外层驱动机构的驱动端连接有外驱传动轴，内驱传动轴的回转面设置有内传动齿，外驱传动轴的回转面设置有外传动齿，内驱传动轴和外驱传动轴之间设置有固定在驱动盘和驱动箱之间的主轴承，主轴承包括与驱动箱固定连接的定子，与定子转动配合设置有轴承内圈和轴承外圈，轴承内圈的外壁设置有与内传动齿啮合的内驱动齿，轴承外圈的内壁设置有与外传动齿啮合的外驱动齿，轴承内圈和轴承外圈均与驱动盘固定连接。内层驱动机构能够带动内驱传动轴转动，内驱传动轴带动轴承内圈-转动，轴承内圈-带动驱动盘转动；外层驱动机构带动外驱传动轴转动，外驱传动轴带动轴承外圈-转动，轴承外圈带动驱动盘转动。
进一步地，所述内层驱动机构和外层驱动机构均包括变频电机和电驱减速机，内层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动内驱传动轴，外层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动外驱传动轴。内层驱动机构和外层驱动机构都使用变频电机驱动，不仅便于制造安装，而且便于统一控制。当需要内驱动机构和外驱动机构联合工作时，只需控制变频电机和电驱减速机对驱动盘输出相互匹配的转速即可；当需要内驱动机构或外驱动机构独立工作时，只需要控制另一个不需工作的驱动机构的变频电机尾部的扭矩限制器脱开，则不需工作的驱动机构的变频电机与对应的电驱减速机之间的输入输出花键即可分离，停止动力传输。
或者所述内层驱动机构和外层驱动机构均包括液压马达和液驱减速机，内层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动内驱传动轴，外层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动外驱传动轴。内层驱动机构和外层驱动机构都使用变频电机驱动，不仅便于制造安装，而且便于统一控制。当需要内驱动机构和外驱动机构联合工作时，只需要控制液驱减速器输出同样的扭矩即可同步带动驱动盘转动；当需要内驱动机构或外驱动机构独立工作时，只需要控制另一个不需要工作的驱动机构的液压马达的进油端和出油端都连接至液压油箱即可，则不需要工作的驱动机构在补油模式下低负载随动。
或者所述内层驱动机构包括变频电机和电驱减速机，内层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动内驱传动轴，所述外层驱动机构包括液压马达和液驱减速机，外层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动外驱传动轴。
或者所述内层驱动机构包括液压马达和液驱减速机，内层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动内驱传动轴，所述外层驱动机构包括变频电机和电驱减速机，外层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动外驱传动轴。
所述定子与轴承内圈之间设置有内主推滚子，定子与轴承外圈之前设置有与内主推滚子内外相对的外主推滚子，定子和轴承外圈之间还设置有反推滚子和径向滚子。
进一步地，所述内驱传动轴的两端和外驱传动轴外驱传动轴的两端均通过轴承组件转动设置在刀箱内，保证内驱传动轴和外驱传动轴均能够低摩擦传动。
进一步地，所述驱动盘为环形，环形的驱动盘转动卡接在驱动箱内，驱动盘的外周面与驱动箱之间设置有外密封组件，驱动盘的内周面与驱动箱之间设置有内密封组件。
所述内密封组件包括内密封跑道、内密封压环、内密封系统，内密封系统与内密封跑道相配合，内密封压环盖在内密封跑道和内密封系统的外端部。
所述外密封组件包括外密封跑道、外密封压环、外密封系统，外密封系统与外密封跑道相配合，外密封压环盖在外密封跑道和外密封系统的外端部。
本发明的有益效果为：
1、采用相互独立的内层驱动机构和外层驱动机构，内层驱动机构和外层驱动机构都能够带动驱动盘转动，每个驱动机构既可单独工作，又可联合工作；
2、内层驱动机构和外层驱动机构都可以采用电驱系统或者都采用液驱系统或者一个采用电驱系统、一个采用液驱系统，能够实现两套驱动参数，更加高效地完成不同模式的掘进需求；
3、内层驱动机构和外层驱动机构单独工作模式和联合工作模式可灵活切换，电驱系统模式和液驱系统模式也能够简单切换，使双模式或者多模式盾构更加智能；
4、内层驱动机构和外层驱动机构为整体式主驱动，密封系统设置在主驱动内部，顶部和底部分别避开人舱和螺机安装空间；
5、主轴承为四排滚子轴承，可实现内层驱动机构、外层驱动机构的单独驱动或联合驱动动作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的半剖结构示意图；
图2为图1中主轴承的放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，一种盾构机内外双层主驱动系统，如图1所示，包括与盾体19通过第一紧固件3相连的驱动箱1，驱动箱1内设置有驱动机构，驱动箱1的端部设置有与驱动机构传动连接的驱动盘14。所述驱动机构包括内层驱动机构和外层驱动机构，内层驱动机构和外层驱动机构独立工作，均能带动驱动盘14转动，内层驱动机构和外层驱动机构也可以联合工作。
所述内层驱动机构的驱动端连接有内驱传动轴10，外层驱动机构的驱动端连接有外驱传动轴2，内驱传动轴10的两端和外驱传动轴2的两端均通过轴承组件转动设置在刀箱1内，保证内驱传动轴10和外驱传动轴2均能够低摩擦传动。
所述内驱传动轴10的回转面设置有内传动齿，外驱传动轴2的回转面设置有外传动齿，内传动齿和外传动齿用于带动驱动盘14转动。如图1和图2所示，内驱传动轴10和外驱传动轴2之间设置有固定在驱动盘14和驱动箱1之间的主轴承6，主轴承6包括与驱动箱1通过第二紧固件7固定连接的定子6-1，与定子6-1转动配合设置有轴承内圈6-2和轴承外圈6-3。轴承内圈6-2的外壁设置有与内传动齿啮合的内驱动齿，轴承外圈6-3的内壁设置有与外传动齿啮合的外驱动齿，轴承内圈6-2和轴承外圈6-3均通过第三紧固件15与驱动盘14固定连接。
所述内层驱动机构能够带动内驱传动轴10转动，内驱传动轴10的内传动齿带与轴承内圈6-2的内驱动齿啮合，则轴承内圈6-2转动，进而轴承内圈6-2带动驱动盘14转动。外层驱动机构能够带动外驱传动轴2转动，外驱传动轴2的外传动齿与轴承外圈6-3的外驱动齿啮合，则轴承外圈6-3转动，进而轴承外圈6-3带动驱动盘14转动。
所述内层驱动机构和外层驱动机构均包括变频电机和电驱减速机，内层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动内驱传动轴10，外层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动外驱传动轴2。内层驱动机构和外层驱动机构都使用变频电机驱动，不仅便于制造安装，而且便于统一控制。
当需要内驱动机构和外驱动机构联合工作时，只需控制变频电机和电驱减速机对驱动盘输出相互匹配的转速即可；当需要内驱动机构或外驱动机构独立工作时，只需要控制另一个不需工作的驱动机构的变频电机尾部的扭矩限制器脱开，则不需工作的驱动机构的变频电机与对应的电驱减速机之间的输入输出花键即可分离，停止动力传输。
实施例2，一种盾构机内外双层主驱动系统，所述内层驱动机构和外层驱动机构均包括液压马达和液驱减速机，内层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动内驱传动轴10，外层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动外驱传动轴2。
内层驱动机构和外层驱动机构都使用变频电机驱动，不仅便于制造安装，而且便于统一控制。当需要内驱动机构和外驱动机构联合工作时，只需要控制液驱减速器输出同样的扭矩即可同步带动驱动盘14转动；当需要内驱动机构或外驱动机构独立工作时，只需要控制另一个不需要工作的驱动机构的液压马达的进油端和出油端都连接至液压油箱即可，则不需要工作的驱动机构在补油模式下低负载随动。
本实施例的其他结构与实施例1相同。
实施例3，一种盾构机内外双层主驱动系统，所述内层驱动机构包括变频电机9和电驱减速机8，内层驱动机构的变频电机9通过电驱减速机8驱动内驱传动轴10；所述外层驱动机构包括液压马达5和液驱减速机4，外层驱动机构的液压马达5通过液驱减速机4驱动外驱传动轴2。
本实施例的其他结构与实施例1相同。
实施例4，一种盾构机内外双层主驱动系统，所述内层驱动机构包括液压马达和液驱减速机，内层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动内驱传动轴；所述外层驱动机构包括变频电机和电驱减速机，外层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动外驱传动轴。
本实施例的其他结构与实施例1相同。
实施例5，一种盾构机内外双层主驱动系统，所述定子6-1与轴承内圈6-2之间设置有内主推滚子6-4，定子6-1与轴承外圈6-3之前设置有与内主推滚子6-4内外相对的外主推滚子6-5，定子6-1和轴承外圈6-3之间还设置有反推滚子6-6和径向滚子6-7。主轴承6为四排滚子轴承，可实现内层驱动机构、外层驱动机构对驱动盘14可靠地单独驱动和可靠地联合驱动动作。
本实施例的其他结构可以与实施例1-4任一项相同。
实施例6，一种盾构机内外双层主驱动系统，所述驱动盘14为环形，环形的驱动盘14转动卡接在驱动箱1内，驱动盘14的外周面与驱动箱1之间设置有外密封组件，驱动盘14的内周面与驱动箱1之间设置有内密封组件。
所述内密封组件包括内密封跑道11、内密封压环12、内密封系统13，内密封系统13与内密封跑道11相配合，内密封压环12盖在内密封跑道11和内密封系统13的外端部。
所述外密封组件包括外密封跑道16、外密封压环17、外密封系统18，外密封系统18与外密封跑道16相配合，外密封压环17盖在外密封跑道16和外密封系统18的外端部。内密封系统13和外密封系统18均包括密封环及与密封环相配合的密封油脂。
本实施例的其他结构可以与实施例1-5任一项相同。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种盾构机内外双层主驱动系统，包括驱动箱（1），驱动箱（1）内设置有驱动机构，驱动箱（1）的端部设置有与驱动机构传动连接的驱动盘（14），其特征在于：所述驱动机构包括内层驱动机构和外层驱动机构，内层驱动机构的驱动端连接有内驱传动轴（10），外层驱动机构的驱动端连接有外驱传动轴（2），内驱传动轴（10）的回转面设置有内传动齿，外驱传动轴（2）的回转面设置有外传动齿，内驱传动轴（10）和外驱传动轴（2）之间设置有固定在驱动盘（14）和驱动箱（1）之间的主轴承（6），主轴承（6）包括与驱动箱（1）连接的定子（6-1），与定子（6-1）转动配合设置有轴承内圈（6-2）和轴承外圈（6-3），轴承内圈（6-2）的外壁设置有与内传动齿啮合的内驱动齿，轴承外圈（6-3）的内壁设置有与外传动齿啮合的外驱动齿，轴承内圈（6-2）和轴承外圈（6-3）均与驱动盘（14）连接。
2.根据权利要求1所述的盾构机内外双层主驱动系统，其特征在于：所述内层驱动机构和外层驱动机构均包括变频电机和电驱减速机，内层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动内驱传动轴（10），外层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动外驱传动轴（2）。
3.根据权利要求1所述的盾构机内外双层主驱动系统，其特征在于：所述内层驱动机构和外层驱动机构均包括液压马达和液驱减速机，内层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动内驱传动轴（10），外层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动外驱传动轴（2）。
4.根据权利要求1所述的盾构机内外双层主驱动系统，其特征在于：所述内层驱动机构包括变频电机（9）和电驱减速机（8），内层驱动机构的变频电机（9）通过电驱减速机（8）驱动内驱传动轴（10），所述外层驱动机构包括液压马达（5）和液驱减速机（4），外层驱动机构的液压马达（5）通过液驱减速机（4）驱动外驱传动轴（2）。
5.根据权利要求1所述的盾构机内外双层主驱动系统，其特征在于：所述内层驱动机构包括液压马达和液驱减速机，内层驱动机构的液压马达通过液驱减速机驱动内驱传动轴，所述外层驱动机构包括变频电机和电驱减速机，外层驱动机构的变频电机通过电驱减速机驱动外驱传动轴。
6.根据权利要求1-5任一项所述的盾构机内外双层主驱动系统，其特征在于：所述定子（6-1）与轴承内圈（6-2）之间设置有内主推滚子（6-4），定子（6-1）与轴承外圈（6-3）之前设置有与内主推滚子（6-4）内外相对的外主推滚子（6-5），定子（6-1）和轴承外圈（6-3）之间还设置有反推滚子（6-6）和径向滚子（6-7）。
7.根据权利要求6所述的盾构机内外双层主驱动系统，其特征在于：所述内驱传动轴（10）的两端和外驱传动轴（2）外驱传动轴（2）的两端均通过轴承组件设置在刀箱（1）内。
8.根据权利要求1-5或7任一项所述的盾构机内外双层主驱动系统，其特征在于：所述驱动盘（14）为环形，环形的驱动盘（14）转动卡接在驱动箱（1）内，驱动盘（14）的外周面与驱动箱（1）之间设置有外密封组件，驱动盘（14）的内周面与驱动箱（1）之间设置有内密封组件。
9.根据权利要求8所述的盾构机内外双层主驱动系统，其特征在于：所述内密封组件包括内密封跑道（11）、内密封压环（12）、内密封系统（13），内密封系统（13）与内密封跑道（11）相配合，内密封压环（12）盖在内密封跑道（11）和内密封系统（13）的外端部。
10.根据权利要求9所述的盾构机内外双层主驱动系统，其特征在于：所述外密封组件包括外密封跑道（16）、外密封压环（17）、外密封系统（18），外密封系统（18）与外密封跑道（16）相配合，外密封压环（17）盖在外密封跑道（16）和外密封系统（18）的外端部。
技术总结
本发明公开了一种盾构机内外双层主驱动系统，包括背部设置有内层驱动机构和外层驱动机构的驱动箱，内层驱动机构连接有内驱传动轴，外层驱动机构连接有外驱传动轴，内驱传动轴的回转面设置有内传动齿，外驱传动轴的回转面设置有外传动齿，内驱传动轴和外驱传动轴之间设置有固定在驱动盘和驱动箱之间的主轴承，主轴承包括与驱动箱固定连接的定子，与定子转动配合设置有轴承内圈和轴承外圈，轴承内圈的外壁设置有与内传动齿啮合的内驱动齿，轴承外圈的内壁设置有与外传动齿啮合的外驱动齿，轴承内圈和轴承外圈均与驱动盘固定连接。本发明的内层驱动机构和外层驱动机构都能够带动驱动盘转动，每个驱动机构既可单独工作，又可联合工作。
技术研发人员：李坤杰;程永龙;何聪;赵茜;卓庆敏;周罘鑫
受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司
技术研发日：.11.04
技术公布日：.01.07
