盾构机可变参数主驱动研究设计

发布时间：2020-11-05 04:33

　　 盾构机已广泛用于城市地铁、铁路公路隧道、市政管道、水电等工程,驱动系统(刀盘驱动装置)是盾构机中的非常重要的一部分,主驱动各个零部件工作的稳定性直接影响刀盘运动平稳性、尺寸稳定性、使用寿命、施工进度等许多方面,进行盾构机刀盘可变参数主驱动设计具有重要的工程应用价值。本文介绍了现有盾构机主驱动的结构和工作原理,重点分析了不同地层对主驱动参数的不同需求,提出了可变参数主驱动开发的研究意义和研究内容。利用机械工程中常用的Auto CAD制图软件及先进的Pro/E三维有限元软件,对可变参数主驱动的主要关键部件进行了方位分析和受力分析,最后设计出了结构合理的参数可以变换的主驱动。结合工程需要,对可变参数主驱动进行了初步的设计,同时对主轴承、减速机、马达的选型,对密封、润滑系统的设计,对螺栓、齿轮的强度进行一定的分析,为后续可变参数主驱动的设计提供一些参考。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U455.39
【部分图文】：

、高速铁路和公路的互通都需要建设很多的大、长隧道。城市化进程的也带来了地铁、排污、输水、管线、越江等多方面的隧道需求。越来越单位在工程建设中首选盾构机进行施工，其中尤以北京、上海、深圳及个一线城市的地铁建设如火如荼。我国领土复原辽阔，总体主要地层可一种以成都、北京地区为代表的全砂卵石地层及部分砂卵石泥岩互层，海地区为代表的纯软土地层，一种以重庆地区为代表的全断面硬岩地层深圳地区为代表的复合地层。盾构机主要由主机和相应的后配套设备组成。其中，主机包括刀盘、驱推进系统、支撑系统、排渣系统、液压和控制系统、导向系统等部分。（刀盘驱动装置）是盾构机中的非常重要的一部分,在盾构机掘进作业主驱动承受来自刀盘的轴向力和倾覆力矩；同时需要将马达的巨大回转给刀盘。主驱动各个零部件工作的稳定性直接影响刀盘运动平稳性、尺、使用寿命、施工进度等许多方面。

使用盾构机施工已占隧道开挖总量的 90%以上。盾构机尺寸范围从毫米一直到 18 米多，现代盾构机不仅能实现暗挖,而且还具有速度快,效率高,自动化程度高,适应性强等特点。与国外的盾构机发展历史的盾构机发展历史还比较短[5]。目前盾构机主要分为三类，一类是泥水盾构机，它的原理是通过向盾体的密封舱中注入适当压力的泥水，平衡正面土体土压力，并在开挖面形见图 1-2），依靠安装于刀盘上的切削刀具进行旋转开挖，切削下来的渣的泥水混合后，形成高密度泥浆，由排泥泵及管道输送至地面。送到地，利用泥水分离设备进行分离，分离出来的渣土沉淀到沉淀池中，分离再次通过进泥管路，输送到盾构机工作面。

图 1-3 土压平衡盾构机工作原理示意图有一类是硬岩掘进机，TBM 掘进破岩工作原理（见图 1-4）为：主若干滚刀的刀盘，由刀盘驱动系统驱动刀盘旋转，并由 TBM 推进供推进力，撑靴系统支撑洞壁承受支反力，在推进力的作用下滚刀石，不同部位的滚刀在掌子面上留下不同半径的同心圆切槽轨迹，下岩石产生破裂，裂纹不断扩展连通，使相邻切槽的岩石在剪切力用下从岩体上剥落下来形成石渣，石渣则随着刀盘的旋转由刀盘动抬起，经刀盘结构内的溜渣槽滑落到主机皮带机上，再连续转运皮带机上，最后经矿车或连续皮带机出渣运输系统运出洞外。TB般 1~2m，完成一个行程后推进液压缸收回，撑靴重新支撑进行换贯通为止。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 何川;封坤;方勇;;盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J];西南交通大学学报;2015年01期

2 李大伟;赵新合;;某盾构主轴承油脂消耗分析与控制[J];隧道建设;2014年01期

3 司东宏;刘永刚;韩红彪;李建征;刘红彬;;径向载荷作用下盾构机主轴承的有限元分析[J];轴承;2013年08期

4 张志鹏;李松松;;盾构主轴承润滑与密封系统改进设计及研究[J];工程机械;2013年03期

5 王宝佳;;盾构机主轴承润滑系统故障处理[J];工程机械与维修;2012年07期

6 陈仁朋;刘源;汤旅军;周保生;;复杂地层土压平衡盾构推力和刀盘扭矩计算研究[J];地下空间与工程学报;2012年01期

7 陈亮;秦大同;肖正明;;土压平衡盾构减速器三级行星齿轮传动系统动力学特性研究[J];机械设计;2011年12期

8 牟映洁;郭京波;;盾构机集中油脂润滑系统[J];隧道建设;2011年S1期

9 韩凤宏;;润滑脂、HBW脂、盾尾密封脂在法马通盾构机与海瑞克盾构机上的消耗比较与分析[J];隧道建设;2011年03期

10 胡国良;何贤剑;;土压平衡式盾构机刀盘扭矩的计算及试验研究[J];筑路机械与施工机械化;2009年11期

本文编号：2871134