盾构机主驱动密封系统研究

摘要本文通过比较市场上常见盾构机主驱动密封系统的异同，从密封结构的密封机理出发，分析不同厂家密封结构的优缺点，进而提出主驱动密封系统在设计、装配和运转过程需要注意的问题和优化建议，为盾构机设计和维保人员提供参考。

关键词盾构机；主驱动密封；密封机理；失效形式

引言

盾构机作为一种应用于地下工程施工的特种装备，其特殊的工作环境决定了其各个系统设计的安全性需求较高，盾构机的刀盘驱动密封系统是盾构机的最核心系统之一，主驱动密封系统性能的好坏直接决定盾构机性能的发挥，而且密封系统的失效在地下环境下很难修复，修复的成本将是惊人的，还会为整个工程带来巨大的安全风险。工程人员结合实际工程案例分析了主驱动密封失效的主要原因和预防措施[1-2]。

日立造船为美国一公路隧道施工定制的开挖直径为17.5米的“伯莎”号盾构机在地下仅仅掘进了300米就发生了主驱动密封系统故障，盾构机无法在地下后退，密封件也无法在地下更换。经过长时间的研究和方案比较，最终施工方决定采用在“伯莎”的前方开挖竖井并取出刀盘进行维修的办法。此次主驱动密封系统的故障为项目带来1.5亿美元的损失和将近两年的而工期延迟。上述主驱动密封系统失效的主要原因可能是在设计、装配、密封材料选型或者后期使用过程中维护不到位造成，因此，非常有必要对盾构机主驱动密封系统从密封结构形式、密封的组合结构和密封结构的密封机理等方面做深入研究。

1 主驱动密封系统的主要结构形式

1.1 基本密封结构的组合形式

各个不同的盾构机厂家对主驱动密封系统设计的结构形式是不同[3]。为了达到良好的密封效果，大多采用不同的密封结构组合成密封系统，实现土仓内水土压力和主驱动箱内驱动组件的有效隔离。常见的组合形式有以下几种：（1）機械迷宫密封+（2～5）道单唇口唇形密封，如图1所示。

（2）机械迷宫密封+（2～5）道单唇口压紧环密封，如图2所示。

（3）机械迷宫密封+（1～2）道多唇口唇形密封。

（4）机械迷宫密封+1道多唇口密封+（2～3）道单唇口密封，如图3所示。

1.2 密封空腔密封材料组合

盾构机主驱动密封系统研究

盾构机主驱动密封系统研究摘要本文通过比较市场上常见盾构机主驱动密封系统的异同，从密封结构的密封机理出发，分析不同厂家密封结构的优缺点，进而提出主驱动密封系统在设计、装配和运转过程需要注意的问题和优化建议，为盾构机设计和维保人员提供参考。关键词盾构机；主驱动密封；密封机理；失效形式引言盾构机作为一种应用于地下工程施工的特种装备，其特殊的工作环境决定了其各个系统设计的安全性需求较高，盾构机的刀盘驱动密封系统是盾构机的最核心系统之一，主驱动密封系统性能的好坏直接决定盾构机性能的发挥，而且密封系统的失效在地下环境下很难修复，修复的成本将是惊人的，还会为整个工程带来巨大的安全风险。工程人员结合实际工程案例分析了主驱动密封失效的主要原因和预防措施[1-2]。日立造船为美国一公路隧道施工定制的开挖直径为17.5米的“伯莎”号盾构机在地下仅仅掘进了300米就发生了主驱动密封系统故障，盾构机无法在地下后退，密封件也无法在地下更换。经过长时间的研究和方案比较，最终施工方决定采用在“伯莎”的前方开挖竖井并取出刀盘进行维修的办法。此次主驱动密封系统的故障为项目带来1.5亿美元的损失和将近两年的而工期延迟。上述主驱动密封系统失效的主要原因可能是在设计、装配、密封材料选型或者后期使用过程中维护不到位造成，因此，非常有必要对盾构机主驱动密封系统从密封结构形式、密封的组合结构和密封结构的密封机理等方面做深入研究。 1 主驱动密封系统的主要结构形式 1.1 基本密封结构的组合形式各个不同的盾构机厂家对主驱动密封系统设计的结构形式是不同[3]。为了达到良好的密封效果，大多采用不同的密封结构组合成密封系统，实现土仓内水土压力和主驱动箱内驱动组件的有效隔离。常见的组合形式有以下几种：（1）機械迷宫密封+（2～5）道单唇口唇形密封，如图1所示。（2）机械迷宫密封+（2～5）道单唇口压紧环密封，如图2所示。（3）机械迷宫密封+（1～2）道多唇口唇形密封。（4）机械迷宫密封+1道多唇口密封+（2～3）道单唇口密封，如图3所示。 1.2 密封空腔密封材料组合

盾构机主驱动常见故障分析

盾构机主驱动常见故障分析 [摘要]主驱动是盾构机的核心驱动部件，在盾构法隧道施工过程中起到动力转换和输出的作用。在主驱动的实际使用中，主驱动故障的早期预防、常规保养，直接影响着盾构机的使用工况，了解主驱动的常见故障，有助于在常规保养中对故障点加以预防，有助于在出现故障时及时判定原因，制定处理方案。【关键字】盾构机；主驱动；故障分析引言盾构机作为集机械、液压、电气与自动化控制于一体的综合性大型施工机械，以其优质、高速、安全的优势在地铁隧道施工与穿山隧道施工中被广泛应用。盾构机的主驱动则是其核心驱动部件，直接起到动力转换和输出的作用。在正常服役条件下，电机、马达、箱体结构等具备较长的使用寿命，对主驱动总成的寿命影响较小。常见的主驱动异常损坏大多发生在前部密封、密封滑环、主轴承、减速机、主轴承等方面。一、盾构机主驱动的主要组成 1、主驱动箱：主驱动箱是主驱动总成的的主要结构件，用于承载主轴承、驱动法兰、减速机机等其他部件，同时提供主轴承润滑系统的齿轮油容纳空间，为前部密封及油脂润滑系统提供油脂通道。 2、主轴承：主驱动的核心组件，外环与主驱动箱相对固定，内环与刀盘驱动法兰相连，是驱动刀盘运转的过渡连接部件。 3、连接环：连接、固定主驱动各结构件，配合主驱动箱，提供润滑油脂通道。 4、密封隔环：将多道唇形密封分离隔开，形成空腔以填充润滑脂。 5、密封滑环：提供唇形密封的接触面。 6、密封压环：固定唇形密封，形成合适的预紧压力。 7、刀盘驱动法兰：连接主轴承大齿圈与刀盘法兰的连接部件，带动刀盘旋转。 8、马达或电机：刀盘的动力源，将流体势能或电能转化成机械能。 9、减速机：配合马达或电机，通过旋转速度的转换实现较大的驱动扭矩。

盾构机主驱动的故障原因分析及其维护

盾构机主驱动的故障原因分析及其维护【摘要】对于盾构机来讲，其最为核心的驱动部件就是主驱动，在进行盾构法隧道施工时起着动力转换和输出作用。在实际的工程应用中，主驱动故障是极为普遍的状况，只有对其进行早期预防和常规保养才能有效保障盾构机的正常使用。本文主要针对主驱动的常见故障进行分析，并总结出了切实有效的维护措施，以期能有效预防主驱动故障，保障工程施工的顺利进行。【关键词】盾构机；主驱动；故障分析；维护措施 1 引言近年来，随着我国交通行业的迅速发展，我国的地铁隧道和穿山隧道的开挖技术也取得突飞猛进的发展，盾构机作为一种集液压、机械、电气和自动化控制于一体的大型综合性施工机械，以其快速、优质、安全、高效等众多优势在地铁以及穿山隧道的施工中得到极其广泛的应用。而在盾构机中其最为核心的驱动部件就是主驱动，它在隧道的施工中起到动力转换与输出的作用。但是在实际的工程应用中，通常会由于早期预防和长期保养不当，致使主驱动会出现一些故障，其中最为常见的主驱动故障主要发生于前部密封、密封滑环、减速机、主轴承、马达或驱动电机等诸多方面。 2 盾构机主驱动的原理盾构机的主驱动装置主要由主轴承、主驱动箱、连接环、密封压环、密封滑环、密封隔环、减速机、马达或电机、扭矩限制器以及刀盘驱动等部件组成。轴承外圈和前体的连接主要是通过连接法兰用螺栓来进行固定的，内（齿）圈主要是通过螺栓与刀盘来进行连接的，借助液压的动力来带动减速器、液压马达以及轴承的内齿圈来直接驱动刀盘进行旋转。主轴承主要设置有2道唇形内密封和3道唇形外密封（图1），前一道内密封主要是用来阻止盾体内的大气尘土入侵，而后一道内密封主要是用来防止主轴承内的润滑油外渗；外密封的前两道采主要是用永久性的失脂润滑来阻止土仓内泥浆和渣土的渗入，而后一道密封和内密封的后一道基本相同，也是用来防止主轴承内的润滑油渗漏。图1 主驱动内密封示意图 1.主轴承外密封； 2.刀盘联接件； 3.主轴承内密封； 4.主轴承； 5.减速器 3 盾构机主驱动故障分析和维护措施 3.1 密封滑环磨损实例：通过拆检沈重NFM EPB?6280的盾构机的主驱动，发现外密封滑环和唇形密封的连接处存在明显的环槽状摩擦痕迹，其中第一道密封处的痕迹的宽

盾构机结构详解

盾构机技术讲座一.盾构机结构（EPB总体结构图）盾构是一个具备多种功能于一体的综合性隧洞开挖设备,它集和了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能，目前，盾构机已成为地下交通工程及隧道建设施工的首选设备被广泛使用。其优点如下: 1. 不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响。 2. 能够经济合理地保证隧道安全施工。 3. 盾构的掘进、出土、衬砌、拼装等可实行自动化、智能化和施工运输控制信息化。 4. 掘进速度较快，效率较高，施工劳动强度较低。 5. 地面环境不受盾构施工的干扰。其缺点为： 1. 盾构机械造价较高。 2. 在饱和含水的松软地层中施工地表沉陷风险大。 3. 隧道曲线半径过小或埋深较浅时难度较大。 4. 设备的转移、运输、安装及场地布置等较复杂。盾构作为一种保护人体和设备的护体，其外形（断面形状）随所建的工程要求不同有圆形、双圆形、三圆形、矩形、马蹄形、半圆形等。（如：人行道方形能最大限度的利用空间、过水洞马蹄形符合流体力学、公路隧道半圆形利用下玄跑车）。而因圆形断面受力好、圆形盾构设备

制造相对简单及成本相对低廉，绝大部分盾构还是采用传统的圆形。为适应各种不同类型土质及盾构机工作方式的不同，盾构机可分为三种类型、四种模式：三种类型：（1）软土盾构机；（2）硬岩盾构机；（3）混合型盾构机。四种模式：（4）开胸式；（5）半开胸式（半闭胸式、欠土压平衡式）；（6）闭胸式（土压平衡式）；（7）气压式。软土盾构机适应于未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩。刀盘只安装刮刀，无需滚刀。硬岩盾构机适应于硬岩且围岩层较致密完整，只安装滚刀，不需要刮刀。混合盾构机适应于以上两种情况，适应更为复杂多变的复合地层。可同时安装滚刀和刮刀。气压盾构是在加气压状态下的施工模式，即可用于泥水加压式盾构机，也可用于土压平衡式盾构机。