全断面隧道掘进机再制造技术及发展.doc

全断面隧道掘进机再制造技术现状及发展* 郭京波, 周罘鑫，刘进志 （石家庄铁道大学 机械工程学院，河北 石家庄 050043） 摘要：在城市地铁及隧道的施工过程中，国内部分全断面隧道掘进机已接近其使用寿命，若到达设计寿命后就报废会造成极大的经济损失和资源浪费，因而我们非常有必要深入研究全断面隧道掘进机再制造技术。通过对分析全断面隧道掘进机再制造技术的特征，提出了隧道掘进机再制造技术的创新理论和评估体系，对其切削系统、主驱动系统、壳体结构、电气系统、液压系统、独立设备等关键系统进行再制造，可达到节约资源和降低成本的目的。该技术在全断面隧道掘进机领域内的推广应用将带来显著的经济效益和社会效益。 关键词：再制造；创新理论；状态评估；全断面隧道掘进机 全断面隧道掘进机（以下简称隧道掘进机）包括盾构和岩石掘进机，已广泛应用于市政工程(、铁路公路统计，。通过再制造= ，（0≤≤1，=1；） K=，（0≤≤1，=1） 其中：S：代表第i个模块的性能参数的量化值； ：代表第i个模块的性能参数的权值； m：代表模块数； S：代表第i个模块中第t个零部件的性能参数的量化值； ：代表第i个模块中第t个零部件的性能参数的权值； n：代表第i个模块中的零部件数； K：代表m个模块参数的综合加权求和值。 综上，对设备的性能状态的评估有三个重要因素，其一是对模块的划分；其二是对零部件性能参数的选取及参数值的量化；其三是对模块和零部件性能参数权重的确定方法。 评估和选择再制造方案，首先考虑后期工程的使用条件，并为下一次再制造预留寿命空间；其次根据废旧隧道掘进机的状态评估来确定具体机器的再制造技术条件，选出具有针对性的方案；最后对再制造费用要有合理的预测、控制，避免和减少使用费用高、污染环境、浪费能源的再制造技术。 3 隧道掘进机各系统的再制造 隧道掘进机再制造工程首先采用高附加值再制造深度拆解技术和高效化学清洗技术对废旧隧道掘进机进行拆分、清洗，拆分出易损零件（易损零件直接报废）和可再利用零件；对可再利用零件进行检测，再次拆分出完好零件、可再制造零件；可再制造零件进行再制造加工并经过检测合格；将完好零件、再制造零件和原厂新零件通过新技术和新工艺进行组装升级；最后将装配好的隧道掘进机进行调试用于隧道工程，以下列几个系统为例探讨隧道掘进机各系统的再制造[11]。 3.1 切削系统 1）刀盘。刀盘再制造的关键问题是解决其工程地质适用性和结构强度，应根据下一个工程的地质和水文条件的具体情况对刀盘的强度、刚度、开口率、刀间距、耐磨性、搅拌棒、刀具座、泡沫的注入口等结构进行再制造，见图1。 2）刀具。隧道掘进机刀具包括滚刀和切削刀。滚刀的再制造，包括刀圈、刀体、刀轴和轴承等的修复。其主要破坏形式是刀具的磨损，当刀具损坏后一般是更换新的刀圈、刀体等。切削刀的破坏形式主要为冲击破坏和磨粒磨损，切削刀的再制造是在磨损后的刀具上堆焊硬质合金球齿，并根据施工工况和制造环境来确定其焊接工艺、热处理工艺。例如：在北京地铁五号线砂卵石地层中，再制造的周边刮刀比进口刀具的掘进距离增加20%，其寿命优于进口刀具[12]。 3.2 主驱动系统 1）主轴承。作为隧道掘进机的核心部件，主轴承的失效形式主要是滚道、滚子及保持架的变形和磨损。再制造过程首先是检查与检测，例如：对内、外圈进行探伤检查；对内、外圈的滚动体、滚道面、外圈齿面进行硬度检测；对全部滚道面进行端面跳动及椭圆度检测等。其次制定主轴承的修复方案，例如：内圈滚道面采用磨削、外圈滚道面采用车削方式修复，对滚道面重点位置进行硬度检测，对车削的滚道面进行磁粉探伤；滚动体需要全部更换；保持架需要表面清理与修复。 2）减速机。减速机构的再制造，首先将其进行拆卸、检查。检查内部零部件的磨损状态，对于减速箱的齿轮、轴、箱体等采用表面修复或机械加工对其进行再制造，其中的轴承、密封进行更换，对转子的绝缘进行再处理；使再制造设备性能完全满足使用要求。 3.3 壳体结构 以盾构壳体为例，盾构机的壳体结构主要是前盾、中盾和尾盾。壳体结构件主要是易变形和磨损，对其进行圆柱度、轴方向弯曲、本体长度及外周长度检查，检查其在容许误差内；对于磨损部位通过表面工程对其进行修复。 3.4 电气系统 电气系统的再制造包括检查电气柜及所有电机和仪器仪表，检查电路板是否干净；检查主电源变压器、各电机绝缘电路绝缘是否良好等。对控制系统的电路板进行检测，修复后满足使用条件，更换老化的控制线，对于不适合新工程的控制系统进行重新设计，使电气控制系统性能达到甚至超过新隧道掘进机。 3.5 液压系统 对隧道掘进机的液压系统中的零部件拆解、清洗并进行试验检测，根据对系统进行的试验检测结果确定液压系统的损坏部位并进行修复或更换。检查液压泵的输出压力能否达到设计压力，检查活塞杆和缸体内壁是否有磨