雙護(hù)盾TBM硬巖掘進(jìn)機(jī)主驅(qū)動(dòng)安裝工藝研究

李永成

(中國(guó)水利水電第八工程局有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410000)

雙護(hù)盾TBM硬巖掘進(jìn)機(jī)主驅(qū)動(dòng)安裝工藝研究

李永成

(中國(guó)水利水電第八工程局有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410000)

主驅(qū)動(dòng)安裝重點(diǎn)在內(nèi)、外耐磨套安裝,而難點(diǎn)在對(duì)耐磨套加熱溫度和膨脹量的度控制,并要預(yù)防耐磨套膨脹量過(guò)大超出安裝部位和焊縫接觸處應(yīng)力集中導(dǎo)致耐磨套焊口斷裂、斷開(kāi)傷人,因而安裝前要做好安全防護(hù)。為延長(zhǎng)主驅(qū)電機(jī)減速機(jī)齒輪和主驅(qū)大齒圈的使用壽命,要保證減速機(jī)小齒輪與大齒圈嚙合面積在75%以上。

主軸承 內(nèi)、外磨套 減速機(jī) 安裝

1 引言

厄瓜多爾美納斯水電站引水隧洞TBM段工程12.3KM,使用一臺(tái)φ5670mm雙護(hù)盾TBM硬巖掘進(jìn)機(jī)施工,其中掘進(jìn)機(jī)的主驅(qū)動(dòng)(也稱為刀盤(pán)驅(qū)動(dòng))外徑φ3800mm,主軸承設(shè)計(jì)使用壽命20000小時(shí),主軸承使用壽命取決于主軸承內(nèi)、外密封之間潤(rùn)滑的耐磨套安裝的精度和質(zhì)量以及主驅(qū)減速機(jī)和大齒圈嚙合質(zhì)量。

2 主驅(qū)構(gòu)造和工作原理

(1)主驅(qū)動(dòng)由主驅(qū)電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器、主軸承、內(nèi)、外耐磨套、3道內(nèi)、外唇形密封和金屬迷宮密封,大齒圈與活動(dòng)支撐通過(guò)雙頭螺柱連接,軸承外圈和固定支撐組成通過(guò)雙頭螺柱連接,軸承內(nèi)圈和活動(dòng)支撐通過(guò)雙頭螺柱連接。

(2)主驅(qū)動(dòng)工作原理。主驅(qū)變頻電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)減速機(jī)和安裝在活動(dòng)支撐的大齒圈轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)支撐帶動(dòng)主軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn);進(jìn)而帶動(dòng)刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。固定支撐與前盾連在一起支撐刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。主驅(qū)動(dòng)的主軸承和小齒輪、大齒圈采用強(qiáng)制循環(huán)潤(rùn)滑,活動(dòng)支承與固定支撐之間安裝有內(nèi)、外磨套,形成密閉潤(rùn)滑空間,通過(guò)內(nèi)、外各3道唇形密封和金屬迷宮保持架進(jìn)行密封。

3 主驅(qū)內(nèi)、外耐磨套安裝

在室溫5度進(jìn)行主驅(qū)活動(dòng)支撐外端φ3525mm的外磨套安裝和主驅(qū)固定支撐內(nèi)端φ1750mm的內(nèi)磨套安裝。

圖1 主驅(qū)外磨套安裝

圖2 主軸承與固定支撐組裝

3.1 安裝前進(jìn)行安全技術(shù)交底

主驅(qū)內(nèi)、外磨套材質(zhì)是美國(guó)進(jìn)口的司太立合金,即通常所說(shuō)的鈷鉻鎢(鉬)合金或鈷基合金,具有很高的抗氧化性、耐高溫、耐磨損和腐蝕性,但自身硬而脆,由多塊耐磨條片拼接而成。首先進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo),跟現(xiàn)場(chǎng)安裝人員進(jìn)行技術(shù)交底,本體加熱至200度使其膨脹后進(jìn)行安裝,但在冷卻過(guò)程中焊鋒區(qū)域存在應(yīng)力集中,容易斷裂,因而需在耐磨套下落至設(shè)計(jì)位置需添加安全防護(hù)裝置;

整個(gè)安裝需10人,1人負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)指揮和用紅外線測(cè)溫槍測(cè)試內(nèi)磨套外壁的加熱溫度,5人轉(zhuǎn)動(dòng)外磨套,戴上隔熱200攝氏度以上的隔熱手套,在外磨套安裝專(zhuān)用支架旁邊,沿圓周方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)外磨套;其余4人使用噴燈給耐磨套加熱與轉(zhuǎn)動(dòng)耐磨套人員相隔站立,使用噴燈給外磨套均勻加熱,加熱以W波浪形上下擺動(dòng),指揮人員使用紅外線測(cè)溫槍多點(diǎn)時(shí)刻測(cè)試磨套加熱的溫度。組裝過(guò)程中要求口令統(tǒng)一,所有人員服從指揮且動(dòng)作協(xié)調(diào)性好。

3.2 實(shí)施步驟

(1)把外磨套放置在固定支撐的專(zhuān)用支架后,用4個(gè)噴燈均勻?qū)潭ㄖ伟惭b的耐磨套區(qū)域進(jìn)行加熱(因室溫較低),持續(xù)約25分鐘,待溫度升至35度后,停止加熱,準(zhǔn)備開(kāi)始安裝外磨套。

(2)在使用噴燈對(duì)外磨套加熱的同時(shí)均勻轉(zhuǎn)動(dòng)外磨套,當(dāng)升溫150°-180°后,停止加熱,聽(tīng)從指揮人員號(hào)令,降低專(zhuān)用支架高度,快速放置在固定支撐的安裝位置,并使用尼龍棒或銅棒沿圓周方向上輕輕敲擊外磨套的上端面使其落位均勻。為使耐磨套在安裝時(shí)膨脹量超出安裝位置落在地面,在活動(dòng)支撐下端制作一些防護(hù)裝置,同時(shí)注意觀察外磨套的4組油道孔與活定支撐上端的潤(rùn)滑油槽對(duì)正,如果不能對(duì)應(yīng)則立即用尖嘴夾鉗快速上提進(jìn)行調(diào)整,以確保安裝位置準(zhǔn)確。

(3)在室溫5度下使其自然冷卻,冷卻期間48小時(shí)內(nèi)外磨套周?chē)拐救?避免外磨套圓周焊縫口有缺陷發(fā)生斷裂張開(kāi)傷人。

(4)冷卻后,先對(duì)耐磨板外周使用DPT5稀釋劑仔細(xì)清洗,用抹布擦拭干凈后,再用DPT-5紅色著色滲透探測(cè)劑沿圓周方向噴涂一圈,等十五分鐘使?jié)B透劑充分滲透后,再噴涂白色DPT-5顯像劑,觀察安裝完的內(nèi)磨套有無(wú)裂紋缺陷。

主驅(qū)內(nèi)磨套安裝步驟同外磨套安裝類(lèi)似,這里不做復(fù)述。

圖3 主軸承螺栓預(yù)緊

圖4 主驅(qū)減速機(jī)小齒輪涂抹紅丹粉

圖5 小齒輪和大齒圈咬合面積

4 主軸承安裝

(1)將固定支撐水平放置,刀盤(pán)側(cè)朝上,對(duì)固定支撐上的3組潤(rùn)滑油道孔做好標(biāo)記。

(2)使用專(zhuān)用吊具起吊主軸承至1.5米高度,仔細(xì)清洗主軸承下端面,并對(duì)主軸承上的3組潤(rùn)滑油道孔做好標(biāo)記。

(3)將定位銷(xiāo)放置在固定支撐的校正孔中,在軸承內(nèi)圈圓周螺栓孔120度方向上各安裝3根的M45的雙頭螺柱做定位,緩慢把主軸承落在固定支撐上,注意觀察潤(rùn)滑油道孔標(biāo)記和固定支撐上的油孔標(biāo)記是否對(duì)正,然后固定雙頭螺柱,分2次預(yù)緊,第1次螺栓預(yù)緊至固定扭矩的60%,第2次100%預(yù)緊。

(4)再用M36雙頭螺柱將主軸承和固定支撐裝配在一起,分2次預(yù)緊,第1次螺柱預(yù)緊至固定扭矩的60%,第2次100%預(yù)緊。

5 主驅(qū)減速機(jī)安裝

主驅(qū)動(dòng)和前盾安裝后,翻身使前盾刀盤(pán)側(cè)朝下,安裝主驅(qū)減速機(jī)。7臺(tái)主驅(qū)減速機(jī)前端小齒輪和主驅(qū)動(dòng)內(nèi)部大齒圈相嚙合,為保證齒面嚙合面積大于75%,在減速機(jī)小齒輪齒端面四周均勻涂抹紅膽粉,然后轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪輸入端帶動(dòng)大齒圈旋轉(zhuǎn)一周后,停下觀察小齒輪和大齒圈齒面咬合面積,確保齒面嚙合面積符和要求。

6 結(jié)語(yǔ)

以往硬巖掘進(jìn)機(jī)的主驅(qū)動(dòng)都是在國(guó)外組裝好的整體運(yùn)送至國(guó)內(nèi),本次TBM的主驅(qū)動(dòng)在國(guó)內(nèi)組裝,給國(guó)內(nèi)廠家和用戶都提供一個(gè)近距離了解和熟悉主驅(qū)內(nèi)部構(gòu)造的機(jī)會(huì),進(jìn)而掌握整個(gè)主驅(qū)的安裝工藝,為今后主驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi)維修以及使用單位在加強(qiáng)主驅(qū)動(dòng)維護(hù)、保養(yǎng)和延長(zhǎng)主驅(qū)使用壽命方面都創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]杜彥良,杜立杰.全斷面延時(shí)隧道掘進(jìn)機(jī)—系統(tǒng)原理與集成設(shè)計(jì).武漢:華中科技大學(xué)出版社,2011(3).

[2]杜彥良,徐明新,智小慧.全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)—檢測(cè)診斷與維護(hù)保養(yǎng),武漢:華中科技大學(xué)出版社,2013(1).

[3]山西省萬(wàn)家寨引黃工程管理局,雙護(hù)盾TBM的應(yīng)用與研究,中國(guó)水利水電出版社,北京:2011.10.