李 華（上海城建隧道裝備有限公司，上海 200232）

刀盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)動(dòng)力輸出中心，用于支承盾構(gòu)正面土壓，并以一定扭矩和轉(zhuǎn)速帶動(dòng)刀盤回轉(zhuǎn)并切削巖土。盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置主要由主軸承、動(dòng)力箱、受力環(huán)、密封艙、傳力環(huán)、密封圈、電機(jī)（液壓馬達(dá)）、減速器等組成。刀盤驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)減速器→小齒輪→主軸承動(dòng)圈(帶齒圈)→受力環(huán)→傳力環(huán)，傳力環(huán)與刀盤由螺栓連接，從而將動(dòng)力傳遞到刀盤，帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)。盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置在工作時(shí)具有輸出扭矩大、沖擊大、頻繁啟停等特點(diǎn)，并且在施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)問(wèn)題難以維修。因此對(duì)制作工藝、裝配工藝的要求非常高。

刀盤驅(qū)動(dòng)裝置裝配是確保驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行平穩(wěn)的重要一環(huán)節(jié)。驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)零部件數(shù)量多，如何滿足圖紙技術(shù)要求，達(dá)到要求的技術(shù)指標(biāo)，保證裝配質(zhì)量，是控制的重點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)裝置安裝精度如果不符合要求，會(huì)造成驅(qū)動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)異響、加速驅(qū)動(dòng)零部件的磨損、減少驅(qū)動(dòng)使用壽命等不良情況。因此，為確保各環(huán)節(jié)滿足技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到工藝要求，最大程度上確保盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動(dòng)在施工過(guò)程中平穩(wěn)、正常運(yùn)行，需要相適應(yīng)的裝配工藝。裝配過(guò)程中，需要時(shí)刻關(guān)注各部件間的相互關(guān)系，對(duì)各部件處理方式進(jìn)行細(xì)化，避免裝配過(guò)程中關(guān)鍵步驟出現(xiàn)遺漏或出現(xiàn)工藝錯(cuò)誤，避免裝配過(guò)程中出現(xiàn)返工或?qū)Σ考斐刹槐匾膿p傷。

1 裝配基礎(chǔ)工藝

1.1 裝配方法的選擇

1.1.1 互換法

（1）完全互換：控制零件加工誤差，保證產(chǎn)品裝配精度。

（2）不完全互換：有關(guān)零件公差值的平方之和的平方根，小于或等于裝配公差。（用于多環(huán)尺寸鏈）

1.1.2 選配法

（1）直接選配：零件按零件精度制造，由工人從中選擇合適的零件裝配。

（2）分組裝配：零件的制造公差擴(kuò)大到經(jīng)濟(jì)可行程度，加工后的零件進(jìn)行測(cè)量并分組，按對(duì)應(yīng)組進(jìn)行裝配。同組零件可互換。

（3）復(fù)合選配法：零件先測(cè)量分組，裝配時(shí)再在各對(duì)應(yīng)組內(nèi)選擇合適的零件進(jìn)行裝配線。

1.1.3 修配法

（1）單配：不能互換，工作量大。

（2）合并加工：將兩個(gè)或多個(gè)零件按要求合并加工，零件要對(duì)號(hào)入座。

（3）自身加工：裝配后用自身加工方法消除累積誤差。此方法裝配精度較高。

1.1.4 調(diào)解法：

（1）可動(dòng)調(diào)節(jié)：通過(guò)改變某一調(diào)節(jié)件的位置來(lái)保證裝配精度。

（2）固定調(diào)節(jié)：選定某一零件為調(diào)節(jié)環(huán)，制造多種尺寸，裝配時(shí)選擇合適的尺寸的零件，來(lái)保證裝配精度。

（3）誤差抵消調(diào)節(jié)：零件裝配中，調(diào)節(jié)其相互位置，使加工誤差相互抵消或減小，以保證裝配精度。此方法需全部測(cè)量、作標(biāo)記，步步調(diào)整。

1.2 編制裝配程序

編制裝配程序，是在保證裝配精度的前提下，妥善安排裝配順序。裝配順序一般應(yīng)按照以下原則。

找出聯(lián)系各尺寸鏈的共同基面。

安排與主要基面有關(guān)的各尺寸鏈組成環(huán)的裝配。

每個(gè)尺寸鏈組成環(huán)的裝配順序，應(yīng)先從基本尺寸鏈開(kāi)始，遵循先公共環(huán)后一般環(huán)、先下后上、先內(nèi)后外、先難后易、先重后輕、先精密后一般原則。

1.3 裝配工作注意事項(xiàng)

每個(gè)零件應(yīng)檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行裝配，并應(yīng)作好配套標(biāo)記。

待裝配零件應(yīng)倒角、清除毛刺及防止表面損傷；尤其是精密零件，應(yīng)清洗干凈，進(jìn)行干燥、防塵和防銹處理。

基準(zhǔn)零件裝配就位、找好水平，只可調(diào)平，不應(yīng)強(qiáng)壓，以防止重力及壓緊變形而影響總裝精度。

運(yùn)動(dòng)部分的表面接觸應(yīng)良好，配合間隙要合適，注意防止熱態(tài)工作時(shí)被咬死。

選定合適的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)和修配環(huán)節(jié)，使其能較方便地達(dá)到規(guī)定精度。

裝配完成的機(jī)器，應(yīng)具有一定的精度儲(chǔ)備，以延長(zhǎng)其使用壽命。

為保證精密產(chǎn)品的裝配精度，裝配場(chǎng)地應(yīng)與切削加工場(chǎng)地分開(kāi)，并按實(shí)際需要配備恒溫、恒濕、隔振、防塵等措施。

1.4 螺栓連接預(yù)緊力要求

1.4.1 螺栓擰緊力扭矩

安裝過(guò)程中螺栓擰緊力矩可參考表 1 所列出的螺栓擰緊力扭矩。

表1 螺栓擰緊力扭矩表單位：Nm

1.4.2 有預(yù)緊力要求的螺紋聯(lián)接裝配方法

（1）定扭矩法：用扭力扳手或扭矩扳手控制，方法簡(jiǎn)便。

（2）液壓扳手：用液力預(yù)緊器，根據(jù)所設(shè)定的液壓力，控制預(yù)緊力。

2 盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝配

2.1 盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動(dòng)主要外形尺寸

盾構(gòu)機(jī)刀盤驅(qū)動(dòng)裝配裝配前需準(zhǔn)備好驅(qū)動(dòng)裝配總圖及各部件圖紙，熟悉圖紙中主要部件相關(guān)參數(shù)及裝配技術(shù)要求，如圖 1 所示。

圖1 刀盤驅(qū)動(dòng)圖

驅(qū)動(dòng)裝配技術(shù)要求：

（1）所有 M 42 螺紋處及螺紋孔內(nèi)需用粘結(jié)劑連接。

（2）所有壓條固定須配鉆、攻，且做好編號(hào)，與它對(duì)應(yīng)的傳力環(huán)、受力環(huán)，動(dòng)力箱、密封艙也做好對(duì)應(yīng)編號(hào)。

（3）內(nèi)外圓密封圈和外平面密封圈背面必須涂反應(yīng)式粘結(jié)劑，以確保密封圈與受力環(huán)等密切接觸和牢固連接。

（4）軸承擋環(huán)與調(diào)心滾子軸承之間的軸向間隙為0.35 mm。

（5）外圓密封圈和內(nèi)外平面密封圈裝配前，需在密封圈上涂 1# 鋰基脂；裝配后，用油脂泵將 1# 鋰基脂充滿密封圈齒之間的間隙，直至有油脂從內(nèi)外平面密封處滲出。

（6）減速器與動(dòng)力箱之間涂密封膠，以確保平面密封可靠。

（7）動(dòng)力箱內(nèi)應(yīng)加入美孚 600XP 220 工業(yè)齒輪油，需超出 1/2 驅(qū)動(dòng)直徑。

（8）運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)、無(wú)沖擊、無(wú)異常震動(dòng)和噪聲。

（9）安裝完成后，需做氣密檢驗(yàn)，壓力 0.05 MPa，保壓時(shí)間為 30 min。

2.2 刀盤驅(qū)動(dòng)裝配工藝步驟

刀盤驅(qū)動(dòng)裝置裝配步驟如圖 2 所示。

圖2 刀盤驅(qū)動(dòng)裝置裝配步驟示意圖

2.2.1 密封艙、受力環(huán)、傳力環(huán)密封圈的安裝根據(jù)圖紙及技術(shù)要求劃出各個(gè)壓條安裝位置，注意潤(rùn)滑油道與密封壓條上的預(yù)留孔的相對(duì)位置。將各壓條預(yù)裝在各相應(yīng)的位置上。密封圈安裝過(guò)程中需對(duì)密封圈清潔并均勻涂抹反應(yīng)式粘結(jié)劑，壓條按配對(duì)標(biāo)記安裝并用內(nèi)六角螺釘在螺紋處涂樂(lè)泰螺紋緊固劑后將各壓條緊固。

2.2.2 主受力環(huán)與大軸承的安裝

大軸承清洗掉內(nèi)外表面的防銹油，使其外圈（右側(cè)）平面朝下平置在裝配工作臺(tái)上。將 M42×427 高強(qiáng)度雙頭螺柱與大軸承的內(nèi)圈（安裝時(shí)螺柱螺紋處涂螺紋粘結(jié)劑）安裝。測(cè)量螺柱伸出長(zhǎng)度 427 mm。將主受力環(huán)右端面朝下，吊裝于大軸承上，并用圖中指定的墊圈、螺母按規(guī)定的力矩，對(duì)稱緊固。M42X427 雙頭螺柱軸向予緊力矩 78 T(扭矩 5 800 Nm)。

2.2.3 傳力環(huán)與主受力環(huán)安裝

傳力環(huán)牛腿朝上，起吊安裝。主受力環(huán)上安裝 80 只M42×330 的雙頭螺栓，螺栓螺紋處涂螺紋軸緊固劑。將傳力環(huán)吊裝于主受力環(huán)上，吊裝時(shí)注意傳力環(huán)與主受力環(huán)上的各配鉆孔相對(duì)應(yīng)。對(duì)齊后，放下傳力環(huán)。用指定的螺母及墊圈并按圖中規(guī)定的力矩將傳力環(huán)與主受力環(huán)對(duì)稱緊固（螺栓M 42×3-330 軸向予緊力 20 T）(扭矩 4 900 Nm)。

2.2.4 密封艙與動(dòng)力箱的安裝

動(dòng)力箱右端朝下安置在擱板上，再次清潔動(dòng)力箱與密封艙。將 O 型圈 F 1 600×8.6 用 1＃ 鋰基脂裝于密封艙上。將密封艙吊裝在動(dòng)力箱上，并用 M 30×100 六角頭螺栓及 M30 墊圈緊固（螺栓螺紋處涂螺紋緊固劑）。

2.2.5 密封艙、動(dòng)力箱組件與主受力環(huán)、傳力環(huán)及大軸承組件的安裝

傳力環(huán)組件牛腿朝下安置在擱板上。在大軸承上安裝件④ 雙頭螺柱 M42×527。（螺栓螺紋處涂螺紋緊固劑）。分別在傳力環(huán)、主受力環(huán)、密封艙上的各唇型密封圈上涂抹 1＃鋰基脂。將動(dòng)力箱及密封艙組件吊裝于大軸承上。安裝時(shí)要注意保護(hù)各唇形密封圈，小心輕放，不得有損壞。用螺母及墊圈按裝配要求將大軸承及動(dòng)力箱緊固。雙頭螺柱 M42×527 軸向予緊力 76 T (扭矩 5 800 Nm)。

2.2.6 小齒輪及減速器、電機(jī)等的安裝

將調(diào)心滾子軸承 d＝130 裝入密封箱內(nèi)的各相應(yīng)孔內(nèi)，在軸承滾子間填充鋰基脂。將小齒輪裝入調(diào)心滾子軸承 d＝130，檢查調(diào)心滾子軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性。裝入調(diào)心滾子軸承d＝200，并在軸承滾子間填充鋰基脂。檢查小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性。測(cè)量調(diào)心滾子軸承 d＝200 與動(dòng)力箱平面的距離，配作軸承調(diào)正墊。

在動(dòng)力箱與電機(jī)座之間，在電機(jī)座與電機(jī)安裝平面之間涂密封膠，裝妥電機(jī)、O 型圈。裝時(shí)用軸承調(diào)正墊調(diào)正小齒輪的軸向間隙。調(diào)整至最佳狀態(tài)。用油脂泵將 1＃ 鋰基脂充填內(nèi)外唇型密封圈齒之間的間隙，直至有油脂從內(nèi)外平面密封處滲出。

2.2.7 刀盤驅(qū)動(dòng)總成的調(diào)試

刀盤總成安裝完成后，參照?qǐng)D紙及圖中要求對(duì)該組件進(jìn)行檢查，經(jīng)確認(rèn)安裝無(wú)誤后，對(duì)動(dòng)力箱做氣壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為 0.1 MPa，保壓時(shí)間為 24 h。

在盾構(gòu)總裝完成后，可對(duì)刀盤驅(qū)動(dòng)箱總成進(jìn)行空載調(diào)試。調(diào)試前須在動(dòng)力箱內(nèi)加入 90＃ 極壓型工業(yè)齒輪油，加油量需超出 1/3 驅(qū)動(dòng)直徑。驅(qū)動(dòng)總成在調(diào)試時(shí)應(yīng)達(dá)到：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)沖擊，無(wú)異常震動(dòng)和噪聲。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì) 11.83 m×7.27 m 類矩形盾構(gòu)機(jī)主刀盤驅(qū)動(dòng)裝配工藝進(jìn)行了分析、論述，應(yīng)用此裝配工藝對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行組裝，取得了很好的效果。刀盤驅(qū)動(dòng)各部分精度均能滿足圖紙要求，運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)異響。通過(guò)對(duì) 11.83 m×7.27 m 類矩形盾構(gòu)機(jī)刀盤驅(qū)動(dòng)裝置裝配工藝的研究，為后續(xù)類似盾構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置裝配提供技術(shù)參考，同時(shí)為國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)化提供和參考。