隧道股份TBM制造.doc

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1、1概述岩石掘进机是在岩石地层屮暗挖隧道的一种施T•机械，它的英文名称TunnelBoringMachine,简称TBM。TBM的发展经历了一个漫长的过程，早在130多年前，世界上第一台岩石掘进机就诞生T，但是育到木世纪50年代，才得到迅速发展。到目前为止，界范用内使用的掘进机已超过450多台。美国罗宾斯公司是忖前世界上著名的五大掘进机制造商乙一。隧道股份与罗宾斯公司合作制造的两台岩石掘进机，肓径分别为4.882m和4.922m,主要有以下几个特点：(1)掘进效率高。掘进机工作时，刀盘破岩、渣料运出、管片拼装支护同时进行，可以实现连续工作，提高了工作

2、效率。(2)考虑人的因素较多。如机械化的换刀系统，良好的防尘和通风系统，舒适的操作室和休息室等。(3)适丿应性较强。该掘进机具备两种支撑方式，既可以满足硬岩掘进的需要，又可以实现软岩推进。(4)材料性能要求高。该掘进机部分零件对耐磨性要求较高，且焊接量大，易变形，对材料性能要求较高。在制造过稈屮，遇到了以下困难：(1)美方图纸不够详细，不够完整，且修改次数较多。(2)工艺较为复杂，精度要求较高。(3)材料替代屮，设计所要求的部分材料性能较高，用国内材料无法替代。(4)对美国ASTM和AWS标准不熟悉。（5）制造工期较短。在制造过程屮，制定了严格合理

3、的T艺，米取各种有效措施，确保了精度要求。2岩石掘进机的工作原理岩石掘进机按岩石的破碎方式，可分为切削破碎式和挤压破碎式，隧道机械厂制造的两台TBM破碎方式属于后者。其原理为：在推进力的作用下，排列在刀盘上的盘形滚刀紧压岩面，随着刀盘的旋转，岩面被碾出一系列同心圆，利用滚刀的楔块作用，当超过岩石受力极限时，两个同心恻Z河的岩石即被磔压爆裂破碎，H原理示意见图1。图1岩冇掘进机T作原理示意图3岩石掘讲机的主要技术特性岩石掘进机的主要技术特性见表lo岩石掘进机主要技术特性表1类别技术特性掘进隧道直径4>4.882m主机长度14.35m主机重最217t总

4、长310m额定总推力9250X103N额定总功率1575kW刀盘转速5~7r/min刀具形式屮心刀（定轴式双刃盘形滚刀）8把面刀（定轴式单刃盘形滚刀）17把边刀（定轴式单刃盘形滚刀）9把4岩石掘进机的组成及其匸作过程该TBM的结构示意图，见图2。主要市以下几个部分组成:图31号车架结构示意图动作过程：当推进时，主机皮带机随主机一起前进，1号车架不动。主机皮带机不动，利用牵引油缸（件2）将1号车架拖动，后面的车架通过双梁和连接板而随1号车架前进。当1号车架车轮运动至托架前端时，通过8个提升汕缸（件6）将车架抬起，托架在牵引油缸（件5）的作用下向前运动

5、。它的优点是：主机在推进时，不必附加额外的工作阻力，极大地提高了推进速度。对于1号车架的动作，该TBM有一套操作简便的控制系统。5岩石掘进机与软土盾构对照岩石掘进机与软土丹构对照见表2。岩石掘进机与软土盾构对照表表2一^岩石掘进机软土盾构刀盘结构复杂，刀盘盘体山上下不等的两部分组成，采用盘形滚刀，刀具定位持度要求较高，需要经常换刀结构简单，刀盘盘体为一整体，采用蹄形硬质合金刀，刀具定位精度要求不高,—般不需换刀刀盘喷水系统减少粉尘，冷却刀盘改善土质，便于出土，并保持土压平衡掘进效率可连续作业，掘进效率较高间断推进，效率较低刀盘与壳体中心线偏心,中心

6、距相差11mm同纠转方式通过调节主推进油缸压力通过刀盘正反转支撑方式夹具撑靴支撑在隧道壁上推进油缸支撑在管片上车架动作形式与主机间隔前进，可减小主机工作阻力随主机一起前进，増加了主机工作阻力通风系统风管和动力均置于车架上，装有除尘器和消音器风管置于隧道壁上，动力置于隧道口，无净化设备轨道布置铺设在车架上，部分区间采用双轨，可连续运输铺设在隧道屮，采用单轨形式，间断运输6TBM主要部件的特点、设计思路及制造丁艺⑴刀盘刀盘是岩石掘进机的执行元件，设计和制作的好坏，育接关系到掘进效率的高低，因此在TBM制造过程屮，刀盘的制造是至关重要的。该部件具有结构复

7、杂、精度要求高、焊接量大等特点，生产制造难度较大。其结构示意见图4。图4刀盘结构示意图刀盘设计的出发点:第一、根据掘进机直径的大小，在保证刀盘强度的前提下，分布刀孔，并确定刀孔数臺。第二、在工作时，滚刀产生的合力矩为零，即MF二0,也就是说，各滚刀产生的合力通过刀盘屮心，否则，刀盘木身将产生扭矩，影响刀盘寿命。刀盘乞组成部分的特点及制造工艺：刀盘是由刀盘盘体、刀架、刮泥刀、耐磨板等组成。刀盘上分布有许多刀孔，刀孔屮镶有刀架用以放置滚刀。%1刀架刀盘部件屮报关键的是刀架定位，见图5。刀架位置正确与否，玄接关系到滚刀的使用寿命。如果滚刀定位偏差较大，那

8、么滚刀将很快被损坏，不但影响了施工进度，而且也增加了成木。据罗宾斯公司统计，刀圈平均寿命为180m左右，由此可见，刀架必须