盾构机结构.doc

23 盾构机的结构北京固本科技有限公司胡建平盾构机的结构组成部分最为重要的盾构刀具部件,在施工过程中因为地层中含有大量砂卵石的特点受到严重的磨损情况,结合刀具的受力情况和金相分析, 总结盾构各类刀具的磨损失效原因,然后研制出盾构刀具堆焊耐磨的北京固本耐磨焊丝。 1 盾构机的结构对于盾构机来说, 掘削系统即是掘削刀盘及其驱动系统。掘削系统对于盾构机的施工效果有着决定性的影响, 而且选择的差异对盾构机造价也有着很大的影响, 刀盘选型可以影响到总造价的4 %~ 8%, 尤其掘削设备的装备扭矩是盾构机最基本的参数之一。盾构机掘削刀盘即作转动或摇动的盘状掘削器, 由掘削地层的刀具, 稳定掘削面的面板, 出土槽口,转动或摇动的驱动机构,轴承机构等构成。 24 2. 盾构磨损的影响因素在盾构机推进力作用下刀具对开挖面土体产生一定压力。随着刀盘的旋转, 刀具与土砂磨料摩擦,从而产生磨损。刀具的磨损与地质条件、刀具材质及其在刀盘上的安装位置有关,并且随着刀具掘削里程的增加而增大。布置在刀盘周边的刀具由于线速度大,切削路线长,因而磨损快、易折断、寿命短。刀具损坏的主要形式有刀具的磨耗和脱落。刀具的磨耗受材质、硬度、作用的推力以及地质条件和刀具切人深度、速度、时间的影响; 刀具脱落主要与安装方法有关, 施工时也受刀柄的磨耗和砾石、障碍物的影响。盾构机在掘进中会遇到各种不同地层,从淤泥、黏土、砂层、砂卵石层到软岩及硬岩等。开挖过程中刀具受力复杂,工作环境恶劣。刀具的磨损与施工地层密切相关。淤泥质黏土、粉质黏土、粘质粉土等地层对刀具的磨损很小, 而砂土、砂卵石砾石地层对刀具的磨损十分严重, 甚至使刀具折断。这种情况在已经施工的工程中得到了印证。 3. 盾构机结构配件盾构刀具磨损分析 刀圈断裂 25 刀圈选用材质与地质岩性不适用,当岩石抗压强度较高时,对刀圈的自身硬度要求也较高, 刀圈抗冲击性能也随之下降, 将造成刀圈断裂, 称为冲击疲劳断裂。同时配合间隙过盈量超过规定值时,在掘进中因刀具内外温度相差较大,将会造成刀圈断裂,称为内应力断裂。在掘进过程中刀具冷却效果不好, 特别是在淤泥、黏土地质或岩石断裂带夹层造成刀具被包裹, 将会造成刀圈断裂,称为内应力断裂。 轴承损坏与刀圈偏磨刀具密封效果差, 包括有密封配合间隙、橡胶弹力与硬度、机械密封平面度、机械密封面硬度与耐磨性能等, 泥砂进入刀具内部造成轴承损坏后, 刀圈产生偏磨; 润滑脂热膨胀系数超过规定, 在刀具受热时密封油脂外溢, 冷却降温时泥水进入刀具轴承内, 或是装配时内部空气没有排尽,造成轴承损坏后刀圈偏磨;刀具转动部件装配间隙不合理,刀圈转动扭矩超过规定值时, 轴承加速磨损而损坏; 转动扭矩低于规定值时, 造成密封与密封面之间自由间隙过大,密封失效,泥水进入,造成轴承损坏后刀圈偏磨。 滚刀壳体变形磨损刀具壳体表面硬度低于基岩抗压强度, 破碎后的岩石、砂砾石对刀具壳体长时间冲击, 造成壳体变形损坏; 刮刀基材或表面硬度低于基岩抗压强度, 破碎后的岩石、砂砾石对刀具壳体长时间冲击, 造成壳体变形损坏; 采用压人式装配时, 装配过盈量未达到规定要求, 在受到交变冲击时松动后脱落; 采用焊接时, 刀齿与基体焊接出现虚焊、夹渣, 造成焊接不牢固, 在受到交变冲击时松动后脱落。 刮刀合金齿脱落合金齿硬