盾構(gòu)機前盾翻身工裝的設(shè)計

摘 要：盾構(gòu)機主機的組裝、維修過程其前盾翻轉(zhuǎn)工裝設(shè)計經(jīng)過，提供安裝可靠、便捷、高效的技術(shù)工裝的探索過程，給技術(shù)員提供設(shè)計工裝借鑒。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)；前盾翻轉(zhuǎn)；工裝

中圖分類號：U455.3 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0326-02

前 言：

盾構(gòu)機是挖掘地鐵隧道的最重要、最安全可靠的設(shè)備工具。整機分為主機和后配套兩大部分；主機又由刀盤、前盾部分、中盾部分、盾尾部分組成。我公司作為南寧地鐵施工所用的盾構(gòu)機生產(chǎn)組裝及維護、維修的唯一廠家，在生產(chǎn)和維修時經(jīng)常要把整個前盾翻轉(zhuǎn)180°才能完成組裝或維修。但前盾是個直徑6.25m、高2.8m、重約定110多t的圓柱體，前盾外圓不允許焊接吊耳。因此，只能用車間僅有的一臺125t的桁起吊，并同時使用正、副吊勾配合才能翻身，但在前盾翻身時我們遇到了個難題，就是每次翻身過程中下面用于翻轉(zhuǎn)的兩根鋼絲繩不管如何小心慢慢地起勾總是無法避免擦傷盾體表面，而且容易使鋼絲繩斷股，每次翻轉(zhuǎn)都要花費半天時間。要解決這個問題，最好設(shè)計專用的盾體翻轉(zhuǎn)工裝。

剛開始，我們采用厚度5mm的鋼板彎折成2個U形保護塊，如圖1。原理就是利用2個U形保護塊套在前盾的前端耐磨層上沿著前盾可以滑動并利用2根翻轉(zhuǎn)的鋼絲繩分別壓緊U形保護塊，使得U形保護板帶動鋼絲繩順著前盾邊緣一起滑動，不給鋼絲繩直接接觸到盾殼上。起到保護前盾和鋼絲繩作用，但是這種操作，不安全，也不能完全保護盾體及鋼絲繩，而且u型板，起吊一二次幾乎變形，不可再用。

采用U形保護塊使用不理想，只能重新設(shè)計工裝。在前盾安裝螺旋輸送機連接螺栓孔的法蘭座上裝吊耳，利用連接螺機座上的螺栓孔固定吊耳來翻轉(zhuǎn)前盾，工裝的連接法蘭為保證強度采用和螺機連接法蘭一樣厚度80mm，材質(zhì)為Q345B鋼板制成；2件采用厚度60mm，材質(zhì)為Q345B的鋼板制作。制造完成后的工裝自身重量為1086kg，如圖2。

雖然從安全上考慮是非常可靠，但這個工裝比較笨重，制造成本也很大，且操作起來很不方便。每次翻轉(zhuǎn)盾體前都得先用16顆M30的螺栓及螺母把1t多重的工裝擰緊在螺機座上才能翻轉(zhuǎn)盾體。安裝工裝時還要先用吊車把前盾抬高1m后再用叉車把工裝叉到前盾螺機座法蘭上才能用擰上螺栓；安裝這個工裝需要4個人配合花4h才能完成。然而等翻轉(zhuǎn)盾體后還得拆除螺栓及螺母后再把1t多重的工裝卸下來，這個工作同樣需要叉車和4個人配合花3h才能完成。這樣操作起來非常費時費力成本高。

因此，從螺旋機座固定翻轉(zhuǎn)工裝設(shè)計的方案也達不到高效簡便的效果。由此，再換個思維去考慮這個工裝的設(shè)計思路，想到把2根翻轉(zhuǎn)的鋼絲繩撐開，保持打開狀態(tài)，而且翻轉(zhuǎn)時不接觸到盾體表面。本工裝主要用厚度60mm材質(zhì)為Q345B的鋼板制作2塊吊耳板然后中間加上1根外徑為105mm、壁厚5mm、長度3500mm聯(lián)接。從而使得下面的2根用于翻轉(zhuǎn)的鋼絲繩始終保持撐開的狀態(tài)。如圖3，這個工裝重241kg；起吊時，只要把下面的2根鋼絲繩分別分為2節(jié)掛到工裝上就可以用了，2個人1h完全可以裝好。從安裝操作上很方便，但是這種鋼絲繩始終處于繃緊旋鈕狀態(tài)，鋼絲繩不能自由旋扭，容易崩斷鋼絲繩。

因此，考慮如何解決鋼絲繩始終處于繃緊旋鈕狀態(tài)呢？在分析鋼絲繩的狀態(tài)后，想到把鋼絲繩的用于翻轉(zhuǎn)的那2根把它分為了節(jié)再用可以活的方式聯(lián)接起來。由此相當于給鋼絲繩加個軟性的、可以旋轉(zhuǎn)的功能，通過把工裝改進了一下，就解決了問題，如圖4。本工裝用2塊60mm厚度材質(zhì)為Q345B的鋼板作為連接鋼絲繩吊裝板。中間是用2塊40mm厚度材質(zhì)為Q345B的鋼板做成拉桿。再用2組M36×140的螺栓螺母把拉桿和連接鋼絲繩吊裝板裝在一起?？傊亓繛?40kg，這個只要把下面的2根鋼絲繩分別分為2節(jié)掛到工裝上就可以用了，2個人0.5h左右完全可以裝好。安裝操作上很方便，這種鋼絲繩始終處于撐開并自由旋扭狀態(tài)。

這樣現(xiàn)在利用這個工裝來的翻轉(zhuǎn)盾再也不怕傷到盾體而且也不會擰斷鋼絲繩了。而鋼絲繩壽命大大的提高而且操作簡便又安全，工裝還可以多次重復使用，如圖5。

結(jié)束語，通過五次反復地實踐及修改設(shè)計，最終盾體翻轉(zhuǎn)工裝達到了比較理想的使用效果。

參考文獻

[1]成大先.機械設(shè)計手冊[K].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[2]唐經(jīng)世，唐元寧.掘進機與盾構(gòu)機（第2版）.北京：中國鐵道出版社，2009.

收稿日期：2018-4-13

作者簡介：李春光（1977-），男，廣西武鳴人，工程師，學士學位，研究方向為盾構(gòu)機的生產(chǎn)、組裝、維修。