盾构机主驱动检修及处理

盾构机主驱动检修及处理

刘派

中国铁建重工集团股份有限公司掘进机研究设计院 湖南长沙 410000

摘要：针对盾构机主驱动使用一段或几段工程后需要评判主驱动是否还能继续使用，以及如何对主驱动进行检查及维修的问题。通过对主驱动结构的分析，总结出盾构机使用一段时间后主驱动需要检查及维修的部件、检查内容以及维修处理方法。

关键词：盾构机；主驱动；检修

1 盾构机主驱动结构介绍

盾构机主驱动结构主要包括变速箱、主轴承、液压马达或电机、减速机、小齿轮、内外唇形密封、法兰等。主轴承设计为3排滚子轴承，其3排滚子分别为主推力滚子、反推力滚子和径向推力滚子，分别用于承受刀盘切削的推进力和刀盘自重产生的倾覆力矩、反推力和径向力^【4】。

图1 主驱动结构图

液压马达或电机通过减速机减速增矩带动小齿轮转动，刀盘、法兰通过螺柱与主轴承的大齿圈连接，大小齿轮啮合以实现刀盘转动，外密封对开挖舱方向进行密封，通过自动持续注油脂方式防止开挖舱的沙石及泥水等进入变速箱；内密封对盾体内部常压进行密封，通过手动注脂方式防止盾体内部微细的固体颗粒等进入变速箱。外密封系统由4道唇形密封结构组成，通过自动持续注油脂防止开挖舱的沙硕及泥水等进入变速箱。

主驱动外密封结构如图2所示：前三道唇形密封唇口朝外，对开挖仓密封，第四道唇口朝内对齿轮油密封；外密封共有四道腔，第一道腔CA1-6注HBW黑油脂，第二道腔FA1-4注EP2黄油脂，第三道腔为油气密封腔用来提高密封承压能力，第四道腔为泄露检查腔用来检查密封是否失效。

图2 主驱动外密封润滑方式图

2 盾构机主驱动维修步骤

1. 主驱动动态校验

盾构机出洞前，对主驱动功能进行动态检验。确认驱动部件电机或马达、减速机、密封、齿轮油等有无问题以及主驱动变速箱内部是否有异响。

2. 主驱动拆解

当盾构机掘进里程少于3km，且掘进过程中未发现问题的情况下，不需要拆解主驱动，需要检查外密封泄漏腔是否有泥沙、HBW、EP2或齿轮油，变速箱齿轮油是否低液位或高液位报警，齿轮油滤芯是否堵塞报警，内密封环腔是否有齿轮油等情况。当盾构机掘进里程在3km到6km范围内且掘进过程中变速箱内未发生进沙进水等施工问题及主驱动掘进过程中无异响等情况，一般建议对主驱动内外密封进行更换、减速机密封检查及相关辅助元件的外观检查。当掘进里程超过6km，或变速箱内有进沙进水情况，建议整体拆解主驱动，对各零部件进行检测评估。

3. 除锈喷涂、整机装配、整机验收检测以及包装发货等

3 主驱动零部件检测内容

1. 变频电机

检查外观有无破损，壳体有无裂纹；进出水口有无破损、漏水情况；电机运转时，是否存在异常震动、异响；电机扭矩轴花键是否有点蚀、胶合、裂纹等非正常失效情况；对电机冷却水腔进行保压试验，检查冷却水腔是否密封良好。

2. 液压马达

检查外观有无破损，壳体有无裂纹；马达运转时，是否有异常震动、异响；马达花键是否有点蚀、胶合、裂纹等非正常失效情况。

3. 减速机

检查外观有无破损，壳体有无裂纹；减速机辅助元件是否有缺失或损坏；减速机内润滑油检测；减速机运转时，是否有异常震动、异响；输入输出花键是否有点蚀、胶合、裂纹等非正常失效情况；对减速机冷却水腔、齿轮油腔进行保压试验，检查冷却水腔和齿轮油腔是否密封良好。

4. 小齿轮、调心轴承及花键轴

调心轴承转动是否灵活，有无异响；花键轴是否有点蚀、胶合、裂纹等非正常失效情况；小齿轮是否有点蚀、胶合、裂纹等非正常失效情况。

5. 主轴承

大齿圈是否有点蚀、胶合、裂纹等非正常失效情况；转动大齿圈时，是否有异常震动、异响；主轴承密封、密封面磨损情况；拆解、清洗主轴承，拆卸前做好环件配合标记，各排滚子、保持顺序标记，同时对主轴承滚道面与滚子进行着色与超声波探伤，并按原样装配，涂覆密封胶以及预紧螺栓。

6. 内外密封与密封环件

检查内外密封环件磨损情况，是否存在异常磨损；检查内外密封隔离环磨损情况；检查唇形密封使用情况以及密封腔内填充物情况。

7. 变速箱、法兰与辅助元件

检查变速箱有无损坏，检查驱动孔有无异常磨损；检查螺柱、螺钉等紧固件有无异常损坏；检查法兰外观有无异常损坏；检查流体、液压电气零部件缺失及损坏情况。

4 主驱动主要零部件维修

1. 小齿轮修复

小齿轮齿面有点蚀、胶合、裂纹等非正常失效或调心轴承配合面尺寸公差有超差现象，建议更换小齿轮。

2. 主轴承修复

主轴承存在轻微磨损，具备返修条件时，将主轴承返专业厂家维修改造；当主轴承磨损严重，不具备返修条件时，建议更换主轴承。

3. 密封环修复

当密封环表面磨损深度超过0.8mm时，需要对密封环进行修复处理，目前密封环磨损处理办法有三种：（1）拆卸密封环，增加密封环调节垫圈来调整密封唇口与密封环的接触位置；（2）加工密封环外圆面，并安装耐磨钢带；（3）激光堆焊磨损位置，并对堆焊位置进行车削加工。

5 主驱动装配

1. 所有零部件需经过检验合格且清洗后才允许装配（含除毛刺、除锈喷漆等工作）；

2. 所有拆卸下来的密封条均要求换新，装配时需涂抹油脂；

3. 所有有锈迹的螺栓、螺钉等紧固件均需进行更换，且需按要求涂抹螺纹紧固胶，螺柱按要求预紧力拉拔；

4. 变速箱必须进行清洗且更换新的齿轮油，加注液位在大齿圈中心线至其直径2/3高度间；

5. 所有零部件需严格按照车间装配标准执行；

6. 装配密封时需核对密封压缩量；

7. 配合面按照装配图纸要求涂抹乐泰586平面胶。

6 总结

盾构法在隧道内进行封闭施工，一旦主驱动齿轮系统或密封系统发生严重的问题，将很难进行隧道内维修，甚至需打竖井将主驱动直接吊出进行维修，这会给项目施工带来巨大的损失，因此，需重视主驱动检查及维修保养工作。在盾构机施工掘进过程中，可按设备维保手册使用要求对内外密封进行必要的维护检查，对相关主驱动的报警信息需专业人员进行准确判断，再采取必要的处理措施确保盾构机顺利出洞，再检查密封判断是否更换。盾构机掘进使用一段时间后需对主驱动进行全面的检测及修复，降低主驱动在下一段工程中出现问题的风险，保证施工进度与施工安全。

参考文献

1. 胡胜利，乔世珊。盾构机概论【J】。建筑机械，1999（11）:16-20。

2. 胡胜利，乔世珊。泥水式盾构机：盾构机系列讲座之三【J】。建筑机械，2000（4）:21-25。

3. 应欠伟，龚国芳，杨华勇。盾构机推进系统分析【J】。液压与气动，2004(4)：11-13。

4. 陈沛，管会生，赵晶石。盾构机大轴承结构参数优化设计【J】。建筑机械，2010(7)：87-89。