盾構(gòu)主軸承再制造技術(shù)

張佳興/ZHANG Jia-xing

（中鐵隧道局集團(tuán)有限公司 專用設(shè)備中心，河南 洛陽 471009）

近年來，國內(nèi)地鐵及城市綜合管廊施工里程逐年攀升，作為施工的主要設(shè)備，盾構(gòu)發(fā)揮著越來越大的作用，國內(nèi)盾構(gòu)保有量已超過2 000臺(tái)套。盾構(gòu)適用性較為單一，基本以工程設(shè)計(jì)為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不具備普遍適用性，數(shù)量的增多造成部分盾構(gòu)閑置，不利于開展低碳環(huán)保施工。近年來部分制造及施工企業(yè)開展了盾構(gòu)及零部件的再制造工作，一定程度上化解了盾構(gòu)閑置狀況，開展再制造工作即使再制造后的設(shè)備達(dá)到或超越原機(jī)性能。主軸承是盾構(gòu)的核心部件之一，其承受施工過程中的沖擊力和扭矩，主軸承的使用壽命在一定程度上決定了盾構(gòu)的使用壽命。由于盾構(gòu)施工工藝不可退的特殊性，如果主軸承部件發(fā)生故障，需要臨時(shí)施做豎井將主軸承部分吊到地面才能進(jìn)行修復(fù)，周期長、費(fèi)用高、影響大，對項(xiàng)目工期和企業(yè)信譽(yù)造成很大影響。

針對盾構(gòu)再制造過程中主軸承的修復(fù)，大部分企業(yè)根據(jù)主軸承檢測情況選擇新制或更換部分零部件，新制主軸承及更換部分零部件不符合綠色再制造的原則，且新制成本較高，工期較長，不利于現(xiàn)場施工，更換部分零部件生產(chǎn)成本較低，但生產(chǎn)廠家利潤低、主動(dòng)性差，經(jīng)常造成工期延誤現(xiàn)象。

因此對盾構(gòu)再制造而言，主軸承再制造的成敗直接影響著整個(gè)再制造項(xiàng)目的成敗。

1 設(shè)備使用及檢測情況

1.1 使用情況

中鐵隧道局集團(tuán)有限公司保有的中鐵某號(hào)盾構(gòu)于2010年10月購置并投入使用，截至目前已完成3個(gè)項(xiàng)目5個(gè)區(qū)間的掘進(jìn)施工任務(wù)，累計(jì)掘進(jìn)里程達(dá)8 102.36m，使用情況見表1。

表1 中鐵某號(hào)盾構(gòu)使用情況

1.2 檢測情況

軸承的主要檢測項(xiàng)目包括：外觀檢查、硬度檢查、淬硬層深度檢查、 磁粉探傷、保持架檢測、滾子檢測等。按照J(rèn)B/T 2300-2011 《回轉(zhuǎn)支承》中“6.1 總成裝配精度的測量”的要求進(jìn)行檢測。

拆檢前用煤油清洗軸承外表面，去除油污、灰塵等污垢，拆檢后發(fā)現(xiàn)，測量時(shí)避開銹蝕嚴(yán)重、有凹坑的位置。軸承表面有部分銹蝕，污痕，軸承可以正常轉(zhuǎn)動(dòng)，部潤滑油顏色發(fā)褐黃色，摻有少許黑色泥狀物，保持架完好，可正常使用，整個(gè)軸承外徑橢圓變形值0.13mm，內(nèi)徑橢圓變形值0.155mm。同時(shí)對軸承套圈的材質(zhì)、滾道的硬度和淬硬層深度、淬火面磁粉探傷、保持架間隙等項(xiàng)目進(jìn)行了檢查。利用百分表檢測旋轉(zhuǎn)精度結(jié)果如表2所示。

表2 旋轉(zhuǎn)精度檢測表

檢測前用煤油清洗滾子，密封條去除油污、灰塵等污垢，對每一粒滾子進(jìn)行圓度檢查，從而確定其成組的相互差。并且對每一粒滾子進(jìn)行 磁粉探傷檢查，確認(rèn)其表面和近表面是否存在裂紋。絕大部分滾子表面有嚴(yán)重的磨損和壓坑情況。檢測結(jié)果如表3所示。

2 再制造方案

各套圈的軸向滾道、徑向滾道大部分有壓坑、劃痕的情況，此處會(huì)成為以后滾道過早出現(xiàn)疲勞的剝落源。而軸承的徑向游隙為0.45mm，此值偏大，在軸承的使用過程中會(huì)引起軸承較明顯的震動(dòng)。根據(jù)檢測結(jié)果確定如下再制造方案.

2.1 修磨滾道

1）加工設(shè)備：MGK28330立式數(shù)控磨床。

2）找正精度：0.03mm。

3）修磨外圈軸向滾道、引導(dǎo)面、徑向滾道、徑向滾道臺(tái)階，保證軸向滾道里外差不大于0.01mm，徑向滾道錐度不大于0.01。

4）修磨第二外圈軸向滾道、引導(dǎo)面，保證軸向滾道里外差不大于0.01mm。

5）修磨內(nèi)圈主推力滾道、引導(dǎo)面：徑向滾道、副推力滾道、引導(dǎo)面；保證軸向滾道里外差不大于0.01mm，徑向滾道錐度不大于0.01。

表3 軸承滾子檢測結(jié)果

6）修磨外圈、第二外圈的貼合面保證軸承的軸向游隙滿足使用要求。

7）修磨外圈、內(nèi)圈徑向滾道，保證軸承的徑向游隙滿足使用要求。

2.2 保持架、密封條處理

1）保持架清洗干凈后，正常使用。

2）密封條清洗干凈后，正常使用。

2.3 滾子處理

1）修磨?80×80滾子，保證成套滾子相互差合格。

2）修磨?40×40滾子，保證成套滾子相互差合格。

3）更換一套新的?40×60滾子，保證徑向游隙合格。

2.4 齒面和安裝孔處理

對齒面和安裝孔的銹蝕進(jìn)行打磨處理。

2.5 裝 配

1）裝配前，對各套圈進(jìn)行全面MT探傷檢查，確保無裂紋。

2）對各套圈和附件進(jìn)行清洗。

3）按照裝配圖紙的要求對軸承進(jìn)行組裝。

4）按照《軸承成套檢查》的要求檢驗(yàn)成套軸承旋轉(zhuǎn)精度。

3 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

1）軸向游隙：0.07～0.18mm，徑向游隙0.1～0.18mm。

2）旋轉(zhuǎn)精度：內(nèi)圈端面跳動(dòng)≤0.05mm，內(nèi)圈徑向跳動(dòng)≤0.25mm。

3）各套圈各軸向滾道形位公差達(dá)到：平面度不超過0.08mm，傾斜度不超過0.015mm，平行差不超過0.03mm；各套圈各徑向滾道形位公差達(dá)到：橢圓度不超過0.04mm，錐度不超過0.01，跳動(dòng)不超過0.04mm。

4）返修后的各滾道硬度不低于55HRC，主推力滾道硬化層深度不低于6mm，徑向滾道硬化層深度不低于5mm，副推力滾道硬化層深度不低于4.5mm。

5）滾子表面粗糙度Ra0.20，分組差0.005mm，滾道面形狀輪廓參照原進(jìn)口件。

6）套圈滾道表面和滾子滾動(dòng)面經(jīng)磁粉探傷不允許有裂紋。

4 試驗(yàn)及對比分析

修復(fù)后的主驅(qū)動(dòng)密封跑道安裝在原中鐵某號(hào)盾構(gòu)上，在礫砂、圓礫、素填土、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖地層進(jìn)行掘進(jìn)，在同標(biāo)段另一區(qū)間掘進(jìn)的是中鐵某號(hào)新盾構(gòu)掘進(jìn)情況參數(shù)對比見表4，根據(jù)表4分析可知，2臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)情況外部條件基本一致，在掘進(jìn)2.13km拆機(jī)檢測后發(fā)現(xiàn)，再制造的盾構(gòu)主軸承機(jī)況較全新盾構(gòu)主軸承機(jī)況較優(yōu)，兩臺(tái)設(shè)備滾子、保持架及內(nèi)外圈磨損情況基本一致，初步判斷修復(fù)后的盾構(gòu)主軸承基本達(dá)到新機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。

表4 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)對比表

5 結(jié)論與討論

目前對盾構(gòu)進(jìn)行再制造的企業(yè)比較多，再制造的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，主軸承作為支撐盾構(gòu)刀盤的主要承載部件，承擔(dān)著盾構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的主要載荷，是刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，加工及安裝精度高，制作難度大，在施工中不可維修。所以盾構(gòu)再制造過程中作為盾構(gòu)核心部件主軸承卻為重中之重，直接新購主軸承，不利于再制造技術(shù)綠色發(fā)展。本文依托中鐵某號(hào)盾構(gòu)再制造項(xiàng)目，成功地對盾構(gòu)主軸承進(jìn)行再制造，通過本次再制造得到如下結(jié)論。

1）主對再制造后的主軸承按新制主軸承出廠驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了檢測，各項(xiàng)指標(biāo)均符合新機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，為盾構(gòu)再制造產(chǎn)業(yè)提供一定支持。

2）再制造后的盾構(gòu)主軸承的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和可靠性有待于在后期工地負(fù)載作業(yè)過程中進(jìn)一步驗(yàn)證。