三油缸驱动盾构设计说明书.pdf

《三油缸驱动盾构设计说明书.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、液压缸驱动连杆式刀盘掘进机构设计计算刀盘及其驱动形式是顶管机和盾构的重要部件之一，相对于同心圆切削刀盘，平行连杆多圆切削形式更具有优越性和经济性，是新的发展方向。本设计针对1860的顶管机而编写，但它的原理和设计准则也适用于任何直径的顶管机和盾构。1设计主参数：顶管外径：D1860mm；刀盘驱动形式：1、带连接板液压缸驱动（三缸、五缸）；2、无连接板液压缸驱动（三缸、五缸）；刀盘支撑形式：四轴支承；刀盘驱动偏心距：r130mm。2总体简介：2.1刀盘简介：传统刀盘形式（如图1所示）是在圆周上同心圆布刀，刀盘旋转，每

2、把刀切削一个同心圆。这种切削机构形式的不足是：随着刀盘直径增大，轴承受力剧增，另外，刀盘磨损不均，驱动能量大，切削异形断面困难。平行连杆式－也称DPLEX（DevelopingParallelLinkExcavatingShield）－实际上是一种衍生平行连杆扭摆机构，它是火车驱动机构（如图2所示）的逆向应用。偏心r被驱动旋转，连杆任何一点都做半径为r的圆周运动，切削出相应的圆。同样，四个支承点形成矩形框架，框架任何一点都形成相同圆，这就是连杆机构的基本原理。1框架形状决定它切削出的断面，所以，它可以切削出任意断面，结构

3、如图3及图4所示。从上分析，平面连杆切削机构（刀盘）较传统单轴圆形切削机构（刀盘）有以下几大优点：(1)、通过变化切削刀盘形状，可以切削出多种断面形状的隧道；(2)、每把切削刀半径均相同，且切削半径小，因而刀具的磨损相同，且磨耗量小，延长刀具寿命，保证盾构长距离切掘进；(3)、轴承希望以多轴承代替单轴承，这样轴承受力小；(4)、驱动机构紧凑，便于降低盾构重量，减少盾构操作时间，取得较好的经济效益；(5)、切削输出功率小，可降低电力设备消耗，节约能源。2.2刀盘驱动形式简介：2.2.1支承形式：所有偏心轴都支承在盾构的隔板

4、上，切削刀盘支承在偏心轴上，其与外壳是相对固定的，偏心轴的数量与支承数量相同。从稳定的角度出发，支承数量最少为三支承，支承数受刀盘切削断面面积的影响，三支承多用于小断面切削机构，通常情况下以四支承为最适宜，五支承、六支承均可使用，但多支承工艺比较复杂。2.2.2驱动形式：刀盘的驱动形式多采用液压驱动，主要有以下三种：液压马达驱动；带连接板液压缸驱动（三缸、五缸、七缸、九缸）；不带连接板液压缸驱动（三缸、五缸、七缸、九缸）。(1）、液压马达驱动刀盘（图5）：液压马达驱动刀盘的结构简图如下图5所示：2它用液压马达带动减速器，

5、减速器驱动偏心轴转动，从而驱动刀盘平行移动。驱动液压马达可全轴驱动，也可部分轴驱动，具体由液压马达的功率及偏心轴等因素确定。这种驱动形式的优点是：输出流量稳定、偏心轴转速稳定、布置容易、平面结构尺寸较小，但轴向结构长，液压马达加减速箱价格昂贵，而且液压马达寿命低，维护要求高。(2）、带连接板液压缸驱动刀盘：带连接板液压缸驱动刀盘的结构简图如下图6所示：液压缸（三缸、五缸）与连接板连接，连接板再与偏心轴连接，液压缸按一定顺序推动（拉动）固定板作平面运动，继而偏心轴旋转，最后驱动刀盘作平面运动。驱动液压缸数量最少为三缸，依次

6、为五缸、七缸、九缸。驱动液压缸数量主要取决于盾构直径大小、液压缸尺寸、结构处理、转动脉动大小等因素。盾构直径越大，驱动缸数量越多，脉动越小。驱动液压缸的布置一般采取圆周等分均布。这种形式较液压马达驱动的优点是：结构简单、寿命可靠、价格低廉，液压缸替代液压马达，轴向尺寸也较短，但是当泵供应流量一定时，转速是脉动的，故在要求转速稳定时，需要采用一些控制措施。如参数达到一定时，脉动很小，则无需采取控制措施。（3)、无连接板液压缸驱动刀盘无连接板液压缸驱动刀盘的结构形式如图7所示：3它的结构特点是去掉连接板，液压缸直接驱动偏心轴

7、旋转。当然，液压缸按一定顺序驱动偏心轴旋转，达到刀盘平动。这种结构的优点是：去掉连接板，结构简单，轴向长度更短，这对于驱动轴轴承的选取更有利。当然，当驱动系统供应恒流量时转速脉动同样存在，这可通过采取控制措施解决，当驱动液压缸数达到一定数目时，脉动可很小，无需特殊控制措施。2.3有关尺寸确定原则：2.3.1刀盘偏心距r与盾构外径之间的关系盾构刀盘的运动简图如下图8所示：对圆形盾构，刀盘外径D为：0DD2r0矩形盾构，刀盘宽度B，长度L：00BB2r04LL2r0式中：D－圆形盾构外径；r－偏心距；B－矩形盾构

8、宽度；L－矩形盾构长度。2.3.2偏心距r（切削半径）的确定原则：切削偏心距r受多种因素制约，偏心距的选取是在对土质、切削能力、切削土的通过能力、刀头的配置、驱动扭矩以及搅拌能力等各种因素作反复研究后才能决定的。加大切削半径是，在偏心载荷作用下驱动轴受到的弯矩在增大，对构件强度产生不利；相反将切削半径减小时，偏心量小