盾构机主轴承密封圈密封性能研究

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1、DOI:10.3969/j.issn.0254－0150.2014.07.023盾构机主轴承密封圈密封性能研究*陈桥周建军李凤远王助锋陈啟伟(盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001)摘要:大埋深隧道对盾构机主轴承密封性能提出了更高的要求。利用有限元分析软件ANSYSWorkbench研究不同材质的压紧环密封圈在不同载荷下的受力状况，研究其密封性能。分析结果表明，压紧环唇形密封圈的密封能力与预紧载荷和材质均有关系，当预紧载荷越大，密封圈硬度值越高时，密封面的接触压力就越大，密封能力就越强。因此，为提高大埋深盾构机主轴承密封圈的

2、密封性能，可采取以下措施:在材料方面应选择高硬度值的压紧环密封圈，必要时可增加压紧环密封圈的数量;在结构方面应适当增加压紧环的直径，保证压紧环有足够的预紧行程施加更大的位移载荷，提高密封面接触压力。关键词:盾构机;主轴承;密封圈;密封性能中图分类号:文献标识码:文章编号:0254－0150(2014)7－111－5TB42ASealingPerformanceofSealingＲingsUsedinShieldMachineMainBearingChenQiaoZhouJianjunLiFengyuanWangZhufengChenQ

3、iwei(StateKeyLaboratoryofShieldMachineandBoringTechnology，ZhengzhouHenan450001，China)Abstract:Ahigherrequirementisproposedforthesealingperformanceofthesealingringusedintheshieldmachinemainbearing．Theforceconditionwasresearchedforthelip-typesealwithcrimpringmadebydiffere

4、ntmaterialsunderdifferentpreloadswiththefiniteelementanalysissoftwareANSYSWorkbench，anditssealingperformancewasalsoresearched．Theanalysisresultsshowthatthesealingperformanceoflip-typesealwithcrimpringhasrelationshipwithbothofitsmaterialscharactersandpreloads．Thehigherva

5、luesofhard-nessandpreloadsofsealingring，thecontactpressureofsealingsurfaceismoregreater，andthesealingcapabilityismorestronger．Therefore，inordertoimprovethesealingperformanceofthemainbearingsealingringstheshieldmachinewithlargedepth，thefollowingmeasurescanbetaken:chooset

6、hesealingringswithcrimpringwithhighhardnessformaterials，increasethenumberofsealingringifnecessary，andincreasethediameterofcrimpringforstructuretomakesurethatthecrimpringgivesmuchlargerpreloadtothelip-typesealandimprovethecontactpressureofsealingsurfaces．Keywords:shieldm

7、achine;mainbearing;sealingring;sealingperformance跨江越海隧道具有大埋深、高水压、长距离且地质条件复杂多变的特点，这对盾构机主轴承密封的可靠性和寿命提出了更高的要求。如果主轴承密封失效，就会直接造成盾构机停机，而在洞内盾构机主轴承修复十分困难，这种情况一旦发生，盾构施工的风险就会增加，工期也会延长，引起成本增加，给施工企业带来巨大的损失。目前关于盾构机主轴承外密封的密封性能研究并不多。桑建兵、陈敏等人［1－2］研究了旋转轴唇形密封圈在不同载荷下的受力情况和密封性能;于润生［3］研究了影响

8、Yx形密封圈密封性能的因素，提出了结构优化方案，探讨了生热对密封性能的影响;鲁选才等［4］详细叙述了旋转轴唇形密封圈的密封机制、影响因素、设计结构要点及材料选取原则;张东葛等［5］利用ANSYS分析了Yx形密封圈在不同工