某地铁盾构机的选型

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1、某地铁盾构机的选型盾构机工作原理土压平衡功能模式的工作原理就是盾构必须在土压平衡状态下进行隧道掘进。将刀盘开挖下来的渣土填满泥土仓，装在切削刀盘后面及隔板上的搅拌臂对泥土仓内的泥土强制搅拌。借助盾构推进油缸的推力通过隔板进行加压，产生泥土压，这一压力作用于整个作业面，使作业面稳定，刀盘切削下来的渣土量与螺旋输送机向外输送量相平衡，维持泥土仓内压力稳定在预定的范围内。盾构机主要尺寸、技术性能和参数本工程初步拟定的盾构及主要参数见下表，待中标以后根据实际情况做进一步修正。盾构机主要尺寸、技术性能和参数项目名称技术参数备注盾体前盾外径φ6450mm中盾外径φ6440mm开挖直径φ6480mm总长

2、8m总重430t盾构型式土压平衡盾构最小水平转弯半径250m最大掘进速度80mm/min千斤顶16组双缸最大推力约40000KN注射口4个土压传感器5个盾尾外径φ6430mm盾尾密封三排钢丝刷加注油脂注脂通道2x4个φ25mm注浆通道数量及直径4个单线DN50mm备用4个推进油缸总推力约40000kN行程2000mm工作压力350bar（max）铰接行程150mm油缸数量14刀盘开口率约39%开挖直径φ6480mm泡沫或膨润土的注射口8个刀具8把中心单刃滚刀、、8把铲刀、26把单刃滚刀、1个仿形刀（含软土刀具）、60把刮刀、2个磨损检测装置面板上增加焊接撕裂刀和先行刀刀盘驱动型式面板式驱动

3、形式液压回转驱动转速0～4.5rpm最大扭矩4470kN.m脱困扭矩5340kN.m主驱动功率945kW（3×315KW）人行闸型式双仓式直径φ1600mm工作压力4bar试验压力6bar管片安装机型式中心回转式旋转角度±200°管片宽度1200mm径向行程1000mm轴向行程2000mm转速0～1.5rpm无荷载螺旋型式有轴螺旋式输送机直径800mm功率200kW最大扭矩/脱困扭矩198kN.m/224KN.m转速0～22rpm出碴量385m3/h皮带输送机驱动型式及功率电动，30KW皮带宽度800mm运送速度2.5m/s运输量450m3/h关键参数的复核1、推力的选取及验证按照经验公式

4、进行验算式中：β为经验系数，取500～1200；D为盾构外径，D＝6.45m；本盾构机设计总推力为40000kN，大于经验计算最小值，说明盾构机的推力是足够的。2、扭矩的选取及验证当用刀盘扭矩的经验公式计算刀盘扭矩时T=αD3式中：α：扭矩系数，取α=1.6T=1.6×268.336=429.3t•m=4293kN.m本盾构机最大扭矩T=4470kN.m，脱困扭矩Tmax=5340kN.m，可同时满足经验计算的要求。刀盘的驱动功率1、刀盘驱动所需功率式中：Tc为刀盘驱动的最大扭矩；Tc=534t·m；n为刀盘最大扭矩时的转速。与盾构机设计的最大扭矩相对应的转速为0.45r/min，则刀盘执

5、行机构实际功率为：2、液压马达所需总功率其中：ηm为马达效率，ηm=0.85；m为液压马达数量，m=8每个马达功率为：3、驱动电机的总功率其中：ηd为电机效率，ηd=0.9本盾构机刀盘电机配备的功率为945kW，在满足上述计算要求的情况下，仍有较大富裕，以应付掘进过程中不明因素的影响。盾构推进所需功率盾构机最大推进功率PT可按：PT=F·V式中：F---总推力，F=4000t；V---最大推进速度，V=8cm/min；PT=4000×10×8×10-2/60=53.3kW。本盾构机的推进功率取值为75kW，可满足上述要求。螺旋输送机参数1、输送量Q理论出土量QL可按：式中：D为盾构的开挖直

6、径，D=6.45m；Vmax为盾构的开挖速度，Vmax=8cm/min×60=4.8m/h；α为土的松动系数取为，α=1.5本盾构机的螺旋输送机的输送能力为385m3/h，可满足计算要求。2、螺旋输送机驱动功率螺旋输送机所需功率：式中：w0为物料阻力系数，取3.2；γ为土的容重，取1.90t/m3；L、H为螺旋输送机的水平长度和高度初定螺旋输送机的长度为10m，倾角为23°则计算得电机所需功率为75.51kW，本盾构机螺旋输送机驱动电机功率200kW，可以满足上述计算要求。皮带输送机的参数皮带输送机的输送量为450m3/h。确定带宽B式中：Q为皮带输送机的输送量为450m3/h；Kd为端面

7、系数，查表Kd=355；Kv为速度系数，查表Kv=0.96；Kβ为倾角系数，查表Kβ=1；V为带速，V=2.5m/s。现皮带宽度为B=800mm＞727mm。满足上述要求。2、皮带输送机的功率计算皮带输送机的功率即为电动滚筒的功率，电动滚筒的功率N可按公式：及计算得本盾构机皮带输送机配备功率为30kW，满足上述计算要求。