李永成

(中國水利水電第八工程局有限公司,湖南長沙 410000)

雙護盾TBM硬巖掘進機主驅(qū)動安裝工藝研究

李永成

(中國水利水電第八工程局有限公司,湖南長沙 410000)

主驅(qū)動安裝重點在內(nèi)、外耐磨套安裝,而難點在對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、斷開傷人,因而安裝前要做好安全防護。為延長主驅(qū)電機減速機齒輪和主驅(qū)大齒圈的使用壽命,要保證減速機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 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φ5670mm雙護盾TBM硬巖掘進機施工,其中掘進機的主驅(qū)動(也稱為刀盤驅(qū)動)外徑φ3800mm,主軸承設(shè)計使用壽命20000小時,主軸承使用壽命取決于主軸承內(nèi)、外密封之間潤滑的耐磨套安裝的精度和質(zhì)量以及主驅(qū)減速機和大齒圈嚙合質(zhì)量。

2 主驅(qū)構(gòu)造和工作原理

(1)主驅(qū)動由主驅(qū)電機、減速機、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,大齒圈與活動支撐通過雙頭螺柱連接,軸承外圈和固定支撐組成通過雙頭螺柱連接,軸承內(nèi)圈和活動支撐通過雙頭螺柱連接。

(2)主驅(qū)動工作原理。主驅(qū)變頻電機通過聯(lián)軸器帶動減速機和安裝在活動支撐的大齒圈轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的活動支撐帶動主軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn);進而帶動刀盤轉(zhuǎn)動。固定支撐與前盾連在一起支撐刀盤轉(zhuǎn)動。主驅(qū)動的主軸承和小齒輪、大齒圈采用強制循環(huán)潤滑,活動支承與固定支撐之間安裝有內(nèi)、外磨套,形成密閉潤滑空間,通過內(nèi)、外各3道唇形密封和金屬迷宮保持架進行密封。

3 主驅(qū)內(nèi)、外耐磨套安裝

在室溫5度進行主驅(qū)活動支撐外端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 安裝前進行安全技術(shù)交底

主驅(qū)內(nèi)、外磨套材質(zhì)是美國進口的司太立合金,即通常所說的鈷鉻鎢(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。首先進行作業(yè)指導(dǎo),跟現(xiàn)場安裝人員進行技術(shù)交底,本體加熱至200度使其膨脹后進行安裝,但在冷卻過程中焊鋒區(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)計位置需添加安全防護裝置;

整個安裝需10人,1人負責協(xié)調(diào)指揮和用紅外線測溫槍測試內(nèi)磨套外壁的加熱溫度,5人轉(zhuǎn)動外磨套,戴上隔熱200攝氏度以上的隔熱手套,在外磨套安裝專用支架旁邊,沿圓周方向順時針轉(zhuǎn)動外磨套;其余4人使用噴燈給耐磨套加熱與轉(zhuǎn)動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,指揮人員使用紅外線測溫槍多點時刻測試磨套加熱的溫度。組裝過程中要求口令統(tǒng)一,所有人員服從指揮且動作協(xié)調(diào)性好。

3.2 實施步驟

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

(2)在使用噴燈對外磨套加熱的同時均勻轉(zhuǎn)動外磨套,當升溫150°-180°后,停止加熱,聽從指揮人員號令,降低專用支架高度,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膨脹量超出安裝位置落在地面,在活動支撐下端制作一些防護裝置,同時注意觀察外磨套的4組油道孔與活定支撐上端的潤滑油槽對正,如果不能對應(yīng)則立即用尖嘴夾鉗快速上提進行調(diào)整,以確保安裝位置準確。

(3)在室溫5度下使其自然冷卻,冷卻期間48小時內(nèi)外磨套周圍禁止站人,避免外磨套圓周焊縫口有缺陷發(fā)生斷裂張開傷人。

(4)冷卻后,先對耐磨板外周使用DPT5稀釋劑仔細清洗,用抹布擦拭干凈后,再用DPT-5紅色著色滲透探測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)磨套有無裂紋缺陷。

主驅(qū)內(nèi)磨套安裝步驟同外磨套安裝類似,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,刀盤側(cè)朝上,對固定支撐上的3組潤滑油道孔做好標記。

(2)使用專用吊具起吊主軸承至1.5米高度,仔細清洗主軸承下端面,并對主軸承上的3組潤滑油道孔做好標記。

(3)將定位銷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,注意觀察潤滑油道孔標記和固定支撐上的油孔標記是否對正,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)減速機安裝

主驅(qū)動和前盾安裝后,翻身使前盾刀盤側(cè)朝下,安裝主驅(qū)減速機。7臺主驅(qū)減速機前端小齒輪和主驅(qū)動內(nèi)部大齒圈相嚙合,為保證齒面嚙合面積大于75%,在減速機小齒輪齒端面四周均勻涂抹紅膽粉,然后轉(zhuǎn)動小齒輪輸入端帶動大齒圈旋轉(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

以往硬巖掘進機的主驅(qū)動都是在國外組裝好的整體運送至國內(nèi),本次TBM的主驅(qū)動在國內(nèi)組裝,給國內(nèi)廠家和用戶都提供一個近距離了解和熟悉主驅(qū)內(nèi)部構(gòu)造的機會,進而掌握整個主驅(qū)的安裝工藝,為今后主驅(qū)動國內(nèi)維修以及使用單位在加強主驅(qū)動維護、保養(yǎng)和延長主驅(qū)使用壽命方面都創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟效益。

[1]杜彥良,杜立杰.全斷面延時隧道掘進機—系統(tǒng)原理與集成設(shè)計.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機—檢測診斷與維護保養(yǎng),武漢:華中科技大學(xué)出版社,2013(1).

[3]山西省萬家寨引黃工程管理局,雙護盾TBM的應(yīng)用與研究,中國水利水電出版社,北京:2011.10.