盾构机功能说明书22.doc

图2.2.3—1 正面切削刀 图2.2.3—2 周边刮刀 图2.2.3-3 中心切削刀 图2.2.3-4 先行刀 刀具超硬刀片材质采用类似JIS－M3916（日本标准）规定的矿山工具用超硬刀片，考虑到本工程在砂层和软弱的土质中使用，参照许多同类土质的施工实例，本工程采用耐冲击性及耐磨性优越的材质。 2）、刀具布置及其作用 在刀盘上配置了安装了66把先行刀及12把周边先行刀，先行刀高于面板110mm，比主切削刀（80mm高）高30mm，切削时，先对开挖面进行切削，以减轻对主切削刀及面板的磨损。 主切削刀配置78把，周边刮刀12把，刀具的布置一般是将刀盘分成内、中、外3部分，其主切削刀配置见下图2.2.3－5，内部1条掘削轨迹上配置1把切削刀，中间部1条掘削轨迹上配置2把切削刀及外周部1条掘削轨迹配置3把切削刀，最外周掘削轨迹布置宽为140mm的刮刀6把。 图2.2.3－5 切削刀切削轨迹图 66把先行刀配置见下图2.2.3－6，内部1条掘削轨迹上配置1把先行刀、中间部1条掘削轨迹上配置1.5把先行刀外周部1条掘削轨迹配置2把先行刀，最外周1条掘削轨迹配置3把先行刀，另外在最外周配置了12把周边先行刀，通过这样的配置可以大大减轻刀具及面板的磨损，并且能有效的保证开挖直径。 图2.2.3－6 先行刀切削轨迹图 根据公司的实绩，1条轨迹配置n把切削刀的场合，与1条轨迹配置1把切削刀相比，摩擦系数K为n-0.333倍。例如，n=3的场合，摩擦系数K= n-0.333=0.69倍，刀具寿命为1/0.69=1.45倍。 3）、主切削刀、刮刀的更换 切削刀、刮刀的安装采用辐条二侧螺栓连接设计，方便作业人员在刀盘背后（土仓内）进行刀具的拆装工作，无需暴露在没有支撑的开挖面上，充分保证换刀人员的安全。与在刀盘正面安装的形式相比，背装式的设计也为刀具的更换提供了较大的作业空间，使刀具的更换速度得以明显的提高。从土仓内向刀盘方向看，刀具的安装形式见图2.2.3-7。 刀具更换必须是在开挖面能自立的条件下进行，如果换刀所处的地层无法自立，就需要对土体进行加固，使换刀处土体能自立。 刀具的更换时间可参考切削刀盘累计转数表的显示值，求出掘削距离，以及通过掘进过程中推力、扭矩增大，推进速度极低，开挖声音异常等现象来判定，但，由于地层的复杂性，很难准确地从上述原因中判定刀具的磨损状况。 图2.2.3－7切削刀、刮刀安装形式 2.2.4切削刀盘驱动装置 1）、刀盘驱动形式采用变频电机驱动方式 变频驱动具有一般液压驱动及电动机变极驱动所不能比的优点，见表2.2.4－1刀盘3种驱动方式比较。 驱动装置由固定部分、回转部分、三排园柱滚子轴承和密封部分、变频减速电动机等构成，固定部分用螺栓栓接在盾构机切口环壳体上。 刀盘驱动装置是由 ］字型断面的钢板焊接构造而组成，内部安装高精度、大负荷的三排园柱滚子轴承和二种型式的密封圈。由8台55kW变频减速电机和小齿轮构成，通过三排园柱滚子轴承内齿，带动三排园柱滚子轴承从而驱动切削刀盘。刀盘可顺时针及逆时针回转。三排园柱滚子轴承受切削刀盘的轴向力、径向负荷和力矩，且支撑、驱动切削刀盘的旋转。驱动装置构造如图2.2.4－1所示。 图2.2.4－1 刀盘驱动装置构造 刀盘采用变频电动机驱动具有良好的对应地质的转速与扭矩输出曲线，刀盘转速在0.3~0.8rpm时具有恒扭矩输出，0.8~1.3rpm时具有恒功率输出，额定扭矩（100%）时为5151kN-m {525tf-m}（α=20.2），扭矩在120%时，为6181kN-m{630tf-m}（α=24.2）（见图2.2.4－2 刀盘扭矩与转速输出图）。因此，能满足各种地质条件对扭矩和转速的要求。 切削刀盘支承是盾构机的主要组成部分，被栓接在盾构机壳体上。切削刀盘支承由具有油封的主轴承室和9个切削刀盘驱动电动机组成。刀盘采用变频驱动方式，驱动特性见下图。 图2.2.4－2刀盘驱动扭矩~转速输出特性图 刀盘驱动装置是盾构机的最关键部件，特别是刀盘密封、大轴承的可靠性、安全性、寿命是至关重要的。公司积近40年制造2000多台各类盾构机的经验，完全能设计制造出满足本工程需要的盾构机。 为了防止土砂、水进入驱动装置内，在旋转部与固定部中间设置3道密封装置，机械式迷宫密封、一道唇型密封（四唇型）、三道MY型密封组成，规格见表2.2.4－1、密封圈形式见图2.2.4－3、图2.2.4－4所示。根据公司的工程实绩，对应本工程，密封具有足够的寿命。由于密封采用丁晴橡胶和聚胺脂橡胶，为了防止在高温下（70℃以上）发生物理变形，内外密封处各设置了1个温度传感器，当温度超过规定值时就报警甚至停机。