tbm离合器摩擦片失效成因和对策

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1、TBM离合器摩擦片失效成因及对策徐明新杜立杰石家庄铁道学院河北石家庄050043摘要：西康铁路秦岭隧道TBM驱动离合器摩擦片磨损严重，平均不到一公里就要更换，换件成本高且耽误掘进工期。文章从施工、维修过程和摩擦材料等方面分析了造成离合器摩擦片早期失效的原因，提出相应减磨措施，在西南线桃花铺隧道和磨沟岭隧道施工中成效显著。关键词：TBM离合器摩擦片失效TheinvalidationreasonsandcountermeasuresofTBMclutch’sfrictionpieceXumingxi

2、n，Dulijie(DepartmentofMechanicalEngineering,Shijiazhuangrailwayinstitute,Shijiazhuang050043,China)Abstract:Theclutch’sfrictionpiecesofTBM,whichwereusedinXi’antoAnkangrailway’sQinlingtunnel,wereabradedseriouslyandreplacedlessthanperkilometer.Thecostof

3、thereplacementisgreathigh.Moreover,Itdelayedthetimeofboring.Inthispaper,thereason,whichcausedclutch’sribbingslicetoinvalidateintheinitialstages,wereanalyzedonthewayofconstruction,maintainingprocedureandtherubbingmaterials.Furthermore,theaccordingmeas

4、uresoflesseningfrictionwerepresented.Keywords:tunnelboringmachine(TBM)；clutch；frictiondisc；invalidation1概述TBM的驱动离合器摩擦片是全断面岩石掘进机传输动力易损的重要零部件。据统计：在西康铁道秦岭隧道施工过程中，由于隧道埋深大，地质条件复杂，高地应力、岩爆和围岩失稳等地质灾害繁多，TBM的工作条件非常恶劣，致使驱动离合器摩擦片非正常磨损严重，平均不到一公里就要更换，每片进口摩擦片平均折合人民

5、币10000元，而TBM中共有24片摩擦片，全部更换一次费用高达24万元[1]。通过长期工程实践，找到了摩擦片早期失效的成因。2成因分析摩擦部件运用摩擦力原理进行工作，它能吸收动能并转化成热散发到空气中，材料本身无损害性磨损，摩擦部件不破坏，因而要求摩擦材料有足够高而稳定的磨擦系数、高的耐磨性、耐热性和机械强度，噪音低及不损伤对偶[2]。由于TBM离合器在隧道内工作的特殊环境，TBM离合器的工作状况和摩擦条件实际上达不到理想的静摩擦状态。离合器在使用过程中会出现过度磨损等失效形式，成因很多，主要

6、因素分析如下：（1）离合器打滑当地质条件较恶劣时，刀盘可能承受很大的负载扭矩，一旦超过离合器的最大传递扭矩（电驱动95%传递效率时最大传递扭矩为5800kN·m、脱困扭矩为8700kN·m），离合器将出现打滑并导致摩擦片急剧磨损（见图1）：1）力释放较快、岩爆严重地段，因刀盘前部会有大块岩块爆出卡滞刀盘的可能，从而导致过载停机，离合器打滑（例如：1999年4月19日9时，掘进里程为DK77+846，刀盘前部隧道中心坍落一3m3巨大岩块，导致刀盘被卡滞，难于旋转，不得不将刀盘强制后退1m，才起动刀

7、盘旋转）。图1TBM摩擦片严重磨损2）大塌方地段，由于大量塌落的碎石挤紧刀盘和护盾，同样会造成刀盘卡滞，阻力矩过大刀盘转不动导致离合器打滑。3）由于突然停电等偶发原因造成主机急停，由于刀盘旋转的惯性，离合器虽然失去驱动力矩依然旋转，而离合器接合油压释放缓慢，摩擦片与压盘若即若离，导致摩擦片持续打滑而急剧磨损。4）更换离合器时，不慎将液压辅助驱动与电机驱动的制动油路接反，导致离合器接合时，变速箱制动油路无油压造成制动器制动闭锁，离合器打滑，旋转动力无法传递到刀盘，短时间内摩擦片急剧磨损直至报废。5

8、）离合器不慎漏入油液、粉尘和水分。6）离合器打滑后，产生巨大的滑摩功，不仅加剧自身的磨损，而且还将加剧温升的变化，进一步对离合器造成危害，加快离合器的失效。（2）离合器接合、分离不彻底，摩擦片偏磨离合器接合和分离过程中，由离合器零件的卡滞造成摩擦片磨损原因如下：1）离合器弹簧轴啃咬、磨损（最大深痕1.27mm）：由于离合器频繁接合分离，卡滞造成压盘之间偏斜、摩擦片偏磨（同一面摩擦片圆周方向间隔120°三个测点厚度相差0.67mm）。图2TBM离合器弹簧轴啃咬现象2）离合器工作过程中芯轴孔和芯轴的