土压平衡盾构螺旋输送机驱动装置.docx

图1螺旋输送机结构图1-驱动装置；2-闸门；3-筒节；4-螺旋轴；5-传感器图2海瑞克中心驱动方式结构简图及实物图片1-马达；2-减速机；3-回转支承；4-螺旋轴土压平衡盾构螺旋输送机驱动装置ThedrivingequipmentofEPBshieldscrewconveyor李普庆，卓兴建LIPu-qing,ZHUOXing-jian（中铁隧道装备制造有限公司，河南郑州450016）螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组成部分，可以将开挖下来的土方排送至后方运输机械的装置。螺旋输送机是盾构掘进机的最主要部分之一，在稳定开挖面、控制地表沉降等方面作用重大。螺旋输送机设计是否合理对于盾构掘进机能否达到满意的实用性能至关重要。3）可通过改变螺旋输送机转速，调节排土量，即调节泥土密封舱的土压，使其与开挖面水、土压保持平衡。2螺旋输送机驱动装置螺旋输送机的种类可以按照目前国外几个主要盾构公司的产品分类，按照驱动方式主要有以下几种方式。1）海瑞克中心驱动方式由1个液压马达带动1个行星减速器，行星减速器上连接1个球形关节轴承，螺旋轴最终与关节轴承连接，该关节轴承可以实现螺旋轴磨损后的角度调节，即保证整个驱动部位的轴线与螺旋轴轴线一致，避免螺旋轴因重力原因对驱动产生的额外力矩。该驱动方式性能好，但关节轴承的造价非常昂贵，如图2所示。1螺旋输送机结构和功能螺旋输送机主要由驱动装置、筒体、螺旋轴、两级出料口闸门（剪刀门和弧形出闸门）等组成，如图1所示。为了随时能够监控工作状态，在螺旋输送机的筒体上不同的位置设有土压传感器。螺旋输送机的主要功能[1]：1）从盾构泥土密封舱内将开挖下的泥土排出盾构；2）泥土通过螺旋杆输送压缩形成密封土塞，阻止泥土中的水流出，保持泥土密封舱土压稳定；2）NFM中心驱动方式整体布置与海瑞克2012(08)73建筑机械化[摘要]介绍了土压平衡盾构螺旋输送机的基本结构和功能，描述了国内外不同的螺旋输送机驱动装置，通过分析螺旋输送机实际工作中的受力状况，结合制造维护成本，指出不同螺旋输送机驱动装置的优缺点。[关键词]土压平衡盾构；螺旋输送机；驱动装置；比较图3NFM中心驱动方式结构简图及实物图片1-马达；2-减速机；3-滚子轴承；4-中心轴；5-销轴；6-螺旋轴图4LOVAT周边驱动方式结构简图1-马达；2-减速机；3-滚子轴承；4-螺旋轴图5小松周边驱动方式结构简图1-马达；2-齿圈；3-滑动轴承；4-螺旋轴；5-铰接机构图6螺旋轴叶片压在筒节上图7螺旋叶片磨损ShieldEquipmentProject盾构工程螺旋机相似，不同之处是轴承功能由两个圆锥滚子轴承背对背布置实现，这样既能承受径向力又能承受较大的轴向力，减速机与螺旋轴通过1根合金钢轴连接实现扭矩传递，如图3所示。3）LOVAT周边驱动方式驱动部分由驱动箱、交叉圆柱滚子轴承、2个减速机及马达组成，轴承安装在1个与螺旋轴存在焊接关系的回转体上，如图4所示。器输出端轴承支承方式，螺旋轴处于悬臂状态[2]。螺旋输送机在盾构主机中向上倾斜角度21°～23°安装，螺旋轴长约10m，在重力作用下自由端下垂，叶片压在筒节上，如图6所示。螺旋输送机工作时，渣土充满筒体，在螺旋叶片的提升力下沿轴向移动，螺旋叶片在渣土中旋转不断磨损。对于淤泥、粘质土来说，土质的磨损性能低，对螺旋叶片的磨损不明显。而在砂层、砂岩、砂质泥岩等高石英含量的地层，螺旋轴叶片磨损加剧[3]，同时前端筒体磨损。在重力作用下，螺旋轴将发生弯曲，如图7所示。固定端轴承受到向上附加的弯矩，影响润滑条件，将恶化LOVAT式螺旋输送机交叉滚子轴承受力工况，使日式螺旋输送机滑动轴承加速磨损。当盾构在恶劣地质中掘进距离超过2km后，由于轴承的磨损，会出现驱动密封失效[4、5]，渣土进入驱动箱等情况，使螺旋输送机不能工作，如图8所示。而海瑞克式螺旋输送机由于回转支承的铰接作用4）日系周边驱动方式该驱动方式与LOVAT螺旋机驱动相似，只是交叉圆柱滚子的功能用1对具有较好耐磨性能的铜套来代替，驱动部分可以根据需要安装3～5个液压马达。在液压泵站流量一定的条件下，可以通过增加或减少马达的数量来提高螺旋机的扭矩或转速，以期获得特殊地质条件下的要求，如图5所示。3驱动装置比较目前土压平衡盾构螺旋输送机普遍采用减速742012(08)CONSTRUCTIONMECHANIZATION图8螺旋输送机驱动箱进入渣土盾构工程ShieldEquipmentProject可以大角度调整螺旋轴与轴承的角度，轴承受力较好。NFM式螺旋输送机由于通过销子和六方头的结构实现了螺旋轴与轴承的大角度的调整。所以从受力工况和地质适应性上，海瑞克和NFM式螺旋输送机驱动方式更可靠，寿命更长久。4结语上述土压平衡盾构螺旋输送机各有优缺点，在选择螺旋输送机驱动形式时应结合工