康寶生，陳義得，陳 饋

(1.中鐵隧道集團(tuán)有限公司專(zhuān)用設(shè)備中心，河南 洛陽(yáng) 471009;2.盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 451003)

0 引言

金屬減磨修復(fù)技術(shù)是基于表面工程理論于20世紀(jì)末問(wèn)世的在線式機(jī)械設(shè)備減磨修復(fù)技術(shù)，主要是以潤(rùn)滑油脂為載體，將減磨修復(fù)劑輸送到摩擦副表面，利用摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的瞬間高溫、高壓作用，進(jìn)而在金屬摩擦表面形成一層類(lèi)金屬陶瓷修復(fù)層，以實(shí)現(xiàn)金屬磨損表面的不解體修復(fù)。與傳統(tǒng)的各類(lèi)減磨節(jié)能潤(rùn)滑劑添加物在工作原理上有著本質(zhì)區(qū)別，金屬減磨修復(fù)技術(shù)是一種改性機(jī)械摩擦副的表面工程技術(shù)，而不是改進(jìn)潤(rùn)滑或潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑工程技術(shù)。金屬減磨修復(fù)技術(shù)可廣泛用于變速箱、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零件，解決苛刻條件下的運(yùn)動(dòng)零件因?yàn)槟p嚴(yán)重導(dǎo)致的裝備使用壽命低、運(yùn)行能耗高等問(wèn)題。

通過(guò)我國(guó)鐵路近10年的專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)和規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用，證明了減磨修復(fù)材料的安全性、有效性、實(shí)用性。結(jié)果表明:該技術(shù)應(yīng)用在鐵路內(nèi)燃機(jī)機(jī)車(chē)的柴油機(jī)可節(jié)約燃油2.5% ～6%，可延長(zhǎng)主要摩擦副氣缸套使用壽命3～4倍，同時(shí)提高了高速鐵路車(chē)輛的傳動(dòng)齒輪、滾動(dòng)軸承減磨耐磨性，在安全性方面也有很好的應(yīng)用前景;將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于冶金行業(yè)鋼廠齒輪傳動(dòng)設(shè)備，使其能耗降低了9.0%;家用汽車(chē)采用該項(xiàng)技術(shù)后，汽車(chē)尾氣污染排放減少20%以上［1］。徐濱士［2］、于鶴龍等［3］、李征［4］分析研究了納米減磨修復(fù)技術(shù)對(duì)摩擦副磨損自修復(fù)的原理及效果;朱敏峰［4］對(duì)金屬減磨修復(fù)技術(shù)的機(jī)制與應(yīng)用進(jìn)行了研究;楊其明［6－7］、賴(lài)建華等［8］、王磊［9］、鄒穩(wěn)根［10］介紹了減磨修復(fù)技術(shù)在我國(guó)鐵路機(jī)車(chē)柴油機(jī)及船舶內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用成果;周艷梅等［11］、劉家浚等［12］對(duì)潤(rùn)滑油中添加抗磨修復(fù)材料摩擦表面的自修復(fù)功能及延長(zhǎng)使用壽命和節(jié)省維修費(fèi)用等進(jìn)行了研究。這些研究表明，在潤(rùn)滑油中添加金屬減磨修復(fù)劑能夠有效減少摩擦副的摩擦，延長(zhǎng)零部件壽命，減少維修費(fèi)用，降耗提效，不會(huì)改變潤(rùn)滑油的性狀。但其研究重點(diǎn)主要集中在新型添加材料如納米添加劑在潤(rùn)滑油中的應(yīng)用，金屬減磨材料在鐵路、船舶柴油機(jī)及鉆床、環(huán)錠細(xì)紗機(jī)等部分加工設(shè)備減速箱中的應(yīng)用，未涉及工程機(jī)械，尤其是隧道掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用研究。

查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，目前國(guó)際上尚無(wú)減磨修復(fù)技術(shù)在盾構(gòu)/TBM使用的試驗(yàn)研究案例。本文介紹在昆明地鐵和長(zhǎng)株潭鐵路項(xiàng)目土壓平衡盾構(gòu)上實(shí)施減磨修復(fù)技術(shù)的案例，試驗(yàn)證明金屬減磨修復(fù)技術(shù)運(yùn)用于盾構(gòu)主軸承齒輪箱、主驅(qū)動(dòng)減速箱、螺旋輸送機(jī)齒輪箱具有減磨修復(fù)作用。

1 國(guó)內(nèi)外減磨修復(fù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外

俄羅斯自1995年開(kāi)始，采用以天然礦粉為主的功能材料的技術(shù)路線，成功研制減磨修復(fù)產(chǎn)品并首先在軍工部門(mén)應(yīng)用，后拓展到鐵路、航運(yùn)、電力等民用行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至今俄羅斯已有1 500家不同行業(yè)的企業(yè)采用該減磨修復(fù)技術(shù)。在英、美、德等西方國(guó)家，也在研發(fā)和使用減磨修復(fù)技術(shù)。

1.2 國(guó)內(nèi)

1999年北京鐵路局率先在北京型內(nèi)燃機(jī)車(chē)上進(jìn)行了金屬減磨修復(fù)劑應(yīng)用試驗(yàn)并取得成功。從2001年起，該局在102臺(tái)各型內(nèi)燃機(jī)車(chē)柴油機(jī)上添加金屬減磨修復(fù)劑，進(jìn)行擴(kuò)大應(yīng)用試驗(yàn)，先后經(jīng)過(guò)近300臺(tái)機(jī)車(chē)應(yīng)用，大部分取得良好的效果。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明添加磨損自修復(fù)劑的效果明顯［10］。我國(guó)已在鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)柴油機(jī)上大范圍應(yīng)用進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)金屬減磨修復(fù)技術(shù)和產(chǎn)品，一些發(fā)電廠的減速齒輪箱和軸承、機(jī)械加工設(shè)備齒輪箱以及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上也在推廣應(yīng)用。

2009年12月，“中國(guó)設(shè)備管理協(xié)會(huì)機(jī)械設(shè)備減磨修復(fù)節(jié)能技術(shù)中心”成立。我國(guó)有多所高等院校和科研機(jī)構(gòu)對(duì)減磨修復(fù)技術(shù)的機(jī)制進(jìn)行多方研究，獨(dú)立研制成功金屬減磨修復(fù)產(chǎn)品［13］。

綜合分析各種成果資料，國(guó)內(nèi)外的減磨修復(fù)技術(shù)主要應(yīng)用于機(jī)車(chē)車(chē)輛、船舶內(nèi)燃機(jī)及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中，并都取得了明顯成效，在施工機(jī)械尤其是盾構(gòu)/TBM主驅(qū)動(dòng)、螺旋輸送機(jī)等的試驗(yàn)研究尚屬空白。

2 盾構(gòu)/TBM減磨修復(fù)技術(shù)研究的必要性

當(dāng)前，盾構(gòu)/TBM已經(jīng)成為我國(guó)地鐵、鐵路隧道，公路穿江越海隧道以及水利水電隧洞開(kāi)挖掘進(jìn)的關(guān)鍵裝備。決定盾構(gòu)/TBM使用壽命的關(guān)鍵部件包括主軸承和主驅(qū)動(dòng)。主軸承、主驅(qū)動(dòng)和螺旋輸送機(jī)傳動(dòng)齒輪的主要失效形式是磨損和沖擊，其異常磨損往往造成無(wú)法正常掘進(jìn)乃至停機(jī)待修的嚴(yán)重后果。因此，應(yīng)用成熟的減磨、抗磨和修復(fù)技術(shù)，提高盾構(gòu)/TBM關(guān)鍵摩擦副的摩擦學(xué)性能，延長(zhǎng)其工作壽命，保障和延長(zhǎng)盾構(gòu)/TBM工作周期，對(duì)加快隧道建設(shè)步伐，降低隧道建設(shè)成本，提升隧道建設(shè)現(xiàn)代化水平具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

盾構(gòu)/TBM工作環(huán)境特殊，施工過(guò)程中無(wú)法采用傳統(tǒng)的離線式減磨修復(fù)技術(shù)對(duì)其摩擦副進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)不拆機(jī)的減磨修復(fù)處理。通過(guò)采用金屬減磨修復(fù)技術(shù)在盾構(gòu)/TBM上進(jìn)行試驗(yàn)研究，以驗(yàn)證摩安金屬減磨修復(fù)技術(shù)在盾構(gòu)上應(yīng)用的安全性、適用性與有效性，進(jìn)而解決盾構(gòu)/TBM存在的關(guān)鍵零部件異常磨損問(wèn)題，最終延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

在隧道工程建設(shè)中，越洋過(guò)海、穿山破巖等關(guān)鍵工程越來(lái)越多地依靠盾構(gòu)/TBM來(lái)完成。龐大的建設(shè)市場(chǎng)對(duì)盾構(gòu)/TBM有較大的需求量。目前，我國(guó)盾構(gòu)/TBM保有量已經(jīng)超過(guò)800臺(tái)，每年新增需求在100臺(tái)以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界大約有1/3的能源以各種形式消耗在摩擦上，約有80%的機(jī)器零部件是因?yàn)槟p而失效［14］。如果成功研究出適用于盾構(gòu)/TBM的減磨修復(fù)劑及修復(fù)方法，并廣泛推廣應(yīng)用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

3 盾構(gòu)/TBM減磨修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 減磨修復(fù)劑選擇與改進(jìn)

目前，國(guó)內(nèi)使用的減磨抗磨產(chǎn)品較多，常用產(chǎn)品及主要用途見(jiàn)表1。

摩安是以“Mg6(Si4O10)(OH)8”羥基硅酸鎂為主要成分的天然層片狀硅酸鹽，其功能在于減少摩擦、修復(fù)磨損，具體表現(xiàn)在提高摩擦副表面的光潔度、硬度，使金屬摩擦副表面層得到改性，進(jìn)而使得摩擦副在一個(gè)最佳的摩擦環(huán)境下工作，延長(zhǎng)其使用壽命，具有在線、表面、微觀、自適應(yīng)等特點(diǎn)。該產(chǎn)品已在鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)柴油機(jī)成功使用，綜合考慮盾構(gòu)/TBM特點(diǎn)，確定使用摩安修復(fù)試劑進(jìn)行試驗(yàn)研究。

表1 減磨修復(fù)產(chǎn)品比較Table 1 Comparison and contrast among different friction-reducing and self-repairing agents

3.2 盾構(gòu)/TBM減磨修復(fù)內(nèi)容、方法和工藝

經(jīng)廣泛調(diào)研并與國(guó)內(nèi)知名專(zhuān)家交流，多次考察盾構(gòu)施工項(xiàng)目、制造工廠，針對(duì)盾構(gòu)設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境、使用特點(diǎn)、維保情況，確定了減磨修復(fù)試驗(yàn)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方法、工藝標(biāo)準(zhǔn)等。

3.2.1 研究?jī)?nèi)容

選擇2臺(tái)規(guī)格型號(hào)、技術(shù)狀況相同的盾構(gòu)/TBM在同一項(xiàng)目的左右線進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究。選擇添加對(duì)象和對(duì)照組，做好相應(yīng)標(biāo)記，確定實(shí)施方案。在施工過(guò)程中按照確定的時(shí)間和周期，采集油液進(jìn)行光譜、鐵譜、油質(zhì)分析;采集振動(dòng)、溫度等數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，比較添加與不添加金屬減磨修復(fù)劑部件的差別，關(guān)注磨損趨勢(shì)。當(dāng)掘進(jìn)里程達(dá)到預(yù)定指標(biāo)，具備解體檢測(cè)條件時(shí)，送廠解體，精確測(cè)量尺寸，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比和外觀情況準(zhǔn)確判斷分析減磨修復(fù)效果。

就盾構(gòu)/TBM而言，主要研究主軸承齒輪箱、主驅(qū)動(dòng)減速箱等關(guān)鍵零部件磨損失效故障的表現(xiàn)、類(lèi)型、特點(diǎn)等。包括:金屬減磨修復(fù)技術(shù)在盾構(gòu)/TBM主軸承齒輪箱、主驅(qū)動(dòng)減速箱等應(yīng)用工藝的研究;金屬減磨修復(fù)技術(shù)在盾構(gòu)/TBM上應(yīng)用評(píng)價(jià)方法和相應(yīng)檢測(cè)手段的研究;金屬減磨修復(fù)技術(shù)延長(zhǎng)盾構(gòu)/TBM主要零部件使用壽命效果的評(píng)價(jià);金屬減磨修復(fù)技術(shù)在盾構(gòu)/TBM上應(yīng)用的可行性、有效性和適用性研究。

3.2.2 試驗(yàn)流程

金屬減磨修復(fù)技術(shù)在盾構(gòu)/TBM中應(yīng)用的主要工藝流程分析如下:

1)設(shè)備調(diào)研。詳細(xì)分析研究盾構(gòu)/TBM結(jié)構(gòu)原理、工況特點(diǎn)、性能參數(shù)以及使用潤(rùn)滑劑的要求。

2)設(shè)備診斷。確認(rèn)設(shè)備機(jī)況完好、性能參數(shù)符合出廠要求。

3)選擇設(shè)備、確定添加方案。

4)添加減磨劑。設(shè)備磨合期剛過(guò)更換新油后為最佳添加時(shí)機(jī)，減磨修復(fù)產(chǎn)品用量為設(shè)備潤(rùn)滑油總量的2‰～4‰，分2次添加，每次將10倍同型號(hào)潤(rùn)滑油與減磨修復(fù)劑混合，通過(guò)強(qiáng)烈攪拌，使其均勻分散(分散溫度為60℃左右，最高不得高于80℃)。待設(shè)備運(yùn)行滿(mǎn)足條件后按照預(yù)定方案進(jìn)行添加。2次添加間隔1 h或1個(gè)掘進(jìn)循環(huán)，添加后20環(huán)內(nèi)宜進(jìn)行小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，且短期內(nèi)(700 h)不得更換潤(rùn)滑油。

5)數(shù)據(jù)采集。按照一定周期(7 d)采集以下數(shù)據(jù):①振動(dòng)——指定位置的振動(dòng)位移峰值、加速度真峰值、速度有效值;②電流(功耗)——電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，必要時(shí)在空載或低負(fù)荷下測(cè)量電流數(shù)據(jù);③油溫——用熱電偶、點(diǎn)溫儀、紅外測(cè)溫儀等測(cè)量設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的油溫或箱體溫度;④噪音——測(cè)定指定位置的噪音;⑤拆檢(具備條件時(shí))——拆卸設(shè)備，測(cè)量齒面硬度、齒面粗糙度、齒輪嚙合間隙等。

6)效果評(píng)價(jià)。在一定周期內(nèi)，依據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

7)持續(xù)改進(jìn)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果以及設(shè)備磨損情況，改進(jìn)添加配比及工藝，確保試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行。

3.2.3 評(píng)價(jià)方法

對(duì)金屬減磨修復(fù)技術(shù)應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法包括:

1)油液理化監(jiān)測(cè)。包括油品理化指標(biāo)試驗(yàn)、光譜分析、鐵譜分析，油樣采集按確定的周期進(jìn)行。

2)溫度監(jiān)測(cè)。利用設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)或紅外測(cè)溫儀等儀器測(cè)量設(shè)備殼體溫度，并以此溫度間接反映油溫。

3)振動(dòng)監(jiān)測(cè)。利用設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)或測(cè)振儀測(cè)量齒輪箱的振動(dòng)數(shù)據(jù)，必要時(shí)進(jìn)行振動(dòng)頻譜分析。

4)解體檢測(cè)。待設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間，解體測(cè)量齒輪嚙合間隙、表面硬度，觀察摩擦面點(diǎn)蝕情況。通過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)的差別研究和分析，結(jié)合盾構(gòu)/TBM的使用狀況，得出減磨修復(fù)劑在盾構(gòu)/TBM應(yīng)用的效果，確定合理的添加工藝和使用注意事項(xiàng)。通過(guò)大量數(shù)據(jù)分析，評(píng)估其提高設(shè)備關(guān)鍵摩擦副耐磨性能的有效性及在盾構(gòu)/TBM全面推廣應(yīng)用的可行性。

4 施工項(xiàng)目和設(shè)備選擇及取得的初步成果

4.1 施工項(xiàng)目和試驗(yàn)設(shè)備選擇

首先選擇先始發(fā)的昆明地鐵軌道交通3號(hào)線2臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)試驗(yàn)(鐵建重工生產(chǎn)，編號(hào) DZ014和DZ015)，開(kāi)挖直徑6 440 mm，設(shè)備性能參數(shù)一樣，掘進(jìn)里程單線長(zhǎng)2 137.5 m。通過(guò)本項(xiàng)目驗(yàn)證添加工藝、添加方法及實(shí)施步驟等。接著在長(zhǎng)株潭城際鐵路綜合Ⅰ標(biāo)盾構(gòu)上試驗(yàn)。該盾構(gòu)區(qū)間單線長(zhǎng)度2 718 m，使用2臺(tái)海瑞克(S657和S658)土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)，開(kāi)挖直徑9 340 mm，盾構(gòu)性能和技術(shù)參數(shù)一致。4臺(tái)盾構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。在施工過(guò)程中對(duì)油液進(jìn)行光譜、鐵譜、油質(zhì)分析，對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行振動(dòng)分析，關(guān)注其磨損趨勢(shì)，比較添加與不添加減磨修復(fù)劑對(duì)零部件的影響。減磨修復(fù)劑添加位置見(jiàn)表3。

表2 選用盾構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)Table 2 Main technical parameters of TBMs

表3 盾構(gòu)減磨修復(fù)劑添加(對(duì)比)位置統(tǒng)計(jì)Table 3 Adding positions of friction-reducing and self-repairing agents

4.2 初步研究成果

4.2.1 新型添加劑研發(fā)

在DZ014和DZ015盾構(gòu)主軸承齒輪箱內(nèi)添加摩安原液后，出現(xiàn)了齒輪油濾芯堵塞報(bào)警、刀盤(pán)跳停的現(xiàn)象。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、分析和研究，找到了問(wèn)題的癥結(jié)在于:汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)車(chē)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速高、升溫快、油溫高，摩安產(chǎn)品能夠良好地與潤(rùn)滑油融合，而盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速慢、升溫慢、油溫低，原摩安產(chǎn)品不能很好、很快地與潤(rùn)滑油融合。這就需要根據(jù)盾構(gòu)/TBM特點(diǎn)，研制顆粒更細(xì)、快速融合、低溫、低速添加的減磨產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)潛心研究、持續(xù)改進(jìn)，成功開(kāi)發(fā)出“盾構(gòu)專(zhuān)用金屬減磨修復(fù)劑”。新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了“冷”添加，即在常溫、低速、無(wú)需加溫的情況下與潤(rùn)滑油均勻融合。

新產(chǎn)品研發(fā)成功后，DZ014盾構(gòu)已經(jīng)貫通，DZ015盾構(gòu)還有100環(huán)即將貫通，對(duì)于昆明地鐵盾構(gòu)的試驗(yàn)已無(wú)法開(kāi)展，為了測(cè)試新產(chǎn)品的實(shí)際性能，避免長(zhǎng)株潭試驗(yàn)時(shí)造成主軸承齒輪箱油泵濾芯堵塞，在DZ015盾構(gòu)上進(jìn)行了再次試驗(yàn)，試驗(yàn)證明新產(chǎn)品有效解決了濾芯堵塞等問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期效果。

4.2.2 提出了“能量輸出效率E”的概念

由盾構(gòu)操作系統(tǒng)獲得的主驅(qū)動(dòng)齒輪箱機(jī)電參數(shù)有刀盤(pán)扭矩、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速和主驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流等。有別于其他穩(wěn)定工況下運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，盾構(gòu)工作環(huán)境和載荷多變，各機(jī)電參數(shù)彼此相關(guān)并起伏較大，任一個(gè)單項(xiàng)參數(shù)不能獨(dú)立反映乃至定量表征與減磨修復(fù)技術(shù)有關(guān)的機(jī)械摩擦能量損耗方面的變化。通過(guò)對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中大量機(jī)電參數(shù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)分析、推導(dǎo)、歸納、總結(jié)，提出“能量輸出效率E”的概念，作為評(píng)價(jià)減磨修復(fù)劑摩擦能量損失的綜合參數(shù)之一。

1)主驅(qū)動(dòng)齒輪箱E。E=(刀盤(pán)扭矩 ×刀盤(pán)轉(zhuǎn)速)/主驅(qū)動(dòng)電流=單位驅(qū)動(dòng)電流所產(chǎn)生的輸出功率。

即:扭矩與轉(zhuǎn)速之積的量綱是功率單位，可表征主驅(qū)動(dòng)減速箱輸出功率的大小。理論上，E值大，則表明每輸入單位驅(qū)動(dòng)電流，輸出的功率高，即能量輸出效率高，機(jī)械摩擦損失小;反之，則機(jī)械摩擦損失大，效率低。在本研究中，通過(guò)試驗(yàn)與對(duì)比兩臺(tái)盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)減速箱中影響機(jī)械摩擦損失的扭矩、轉(zhuǎn)速、電流等因素，即為研究減磨修復(fù)劑是否對(duì)減速機(jī)起作用。因此，E可作為評(píng)價(jià)該技術(shù)功能的組合參數(shù)。主驅(qū)動(dòng)齒輪箱機(jī)電工作參數(shù)評(píng)價(jià)見(jiàn)表4。

表4 主驅(qū)動(dòng)齒輪箱機(jī)電工作參數(shù)評(píng)價(jià)表Table 4 Mechanical and electrical operation parameters of gear box of main drive

由表4可知，S657(試驗(yàn))E值高于S658(對(duì)比)。高出的比例是:(0.209 59 ～0.176 69)/0.176 69=18.6%。說(shuō)明在試驗(yàn)盾構(gòu)主刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪箱添加摩安后，其能量輸出效率高于對(duì)比機(jī)18.6%，這與減磨技術(shù)減少了齒輪摩擦損失有關(guān)。

2)螺旋輸送機(jī)齒輪箱減磨效果。與對(duì)刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)減速箱參數(shù)的分析方法相同，根據(jù)螺旋輸送機(jī)工作原理，在試驗(yàn)與對(duì)比2盾構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的條件下，扭矩可表征能量輸入項(xiàng)，工作壓力可表征輸出項(xiàng)。工作壓力與扭矩之比，單位扭矩所輸出的壓力，可作為表征螺旋輸送機(jī)輸出能量的效率E值。此評(píng)價(jià)齒輪箱的傳動(dòng)效率，即摩安技術(shù)是否具有減少摩擦損失的功能。

E=螺旋輸送機(jī)工作壓力/螺旋輸送機(jī)扭矩。通過(guò)大量統(tǒng)計(jì)分析，得出S657(試驗(yàn))與S658(對(duì)比)機(jī)電工作參數(shù)及E值，見(jiàn)表5。

S657(試驗(yàn))E值高于S658(對(duì)比)，高出的比例是:(2.745 ～2.534)/2.534=8.3%，說(shuō)明在試驗(yàn)盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)齒輪箱實(shí)施摩安技術(shù)后，摩擦損失減少，能量輸出的效率得到提高。

表5 螺旋輸送機(jī)機(jī)電工作參數(shù)評(píng)價(jià)表Table 5 Mechanical and electrical operation parameters of screw conveyor

4.2.3 安全及適用性分析

本項(xiàng)研究是在現(xiàn)場(chǎng)正在使用的設(shè)備上，以平行對(duì)比法進(jìn)行。參照物是同型號(hào)、同工況、同時(shí)段的另一臺(tái)盾構(gòu)中的同類(lèi)部件(主軸承齒輪箱、螺旋輸送機(jī)齒輪箱)或同一盾構(gòu)中功能、工況相同的部件(試驗(yàn)機(jī)主驅(qū)動(dòng)減速箱)。對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 減磨修復(fù)技術(shù)試驗(yàn)的主要參數(shù)對(duì)比表Table 6 Comparison and contrast among main parameters in friction-reducing and self-repairing tests

試驗(yàn)表明:新開(kāi)發(fā)的減磨修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于盾構(gòu)主軸承齒輪箱、主驅(qū)動(dòng)減速箱和螺旋輸送機(jī)齒輪箱是安全、適用和有效的。

5 結(jié)論與討論

1)相比較鐵路機(jī)車(chē)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速高、升溫快、油溫高、扭矩小，盾構(gòu)/TBM相關(guān)部件轉(zhuǎn)速低、升溫慢、油溫低、扭矩大，開(kāi)發(fā)更易融化、更易與潤(rùn)滑油融合的減磨修復(fù)劑是盾構(gòu)/TBM減磨修復(fù)技術(shù)成功的關(guān)鍵。

2)對(duì)采集的2 000多個(gè)油樣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行黏度、機(jī)械雜質(zhì)等潤(rùn)滑油理化指標(biāo)的檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)對(duì)比分析可以看到盾構(gòu)/TBM應(yīng)用減磨修復(fù)技術(shù)與機(jī)車(chē)柴油機(jī)應(yīng)用減磨修復(fù)技術(shù)具有相同的規(guī)律，添加減磨修復(fù)劑不會(huì)影響潤(rùn)滑油的品質(zhì)和性狀。

3)盾構(gòu)/TBM主軸承齒輪箱、主驅(qū)動(dòng)減速箱等零部件的潤(rùn)滑系統(tǒng)添加減磨修復(fù)劑可以通過(guò)減少扭矩、降低沖擊達(dá)到降低用電量，實(shí)現(xiàn)降低能耗，節(jié)能減排。

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