論盾構機用螺旋機葉片制造的要點

摘 要：本文通過分析盾構機用螺旋輸送機葉片與筒體之間的間隙，對地下水涌出及葉片裝配時出現的問題，以及渣土對葉片不同位置磨損程度的大小，論述了葉片在制造過程中需要注意的重點環節。

關鍵詞：螺旋輸送機葉片；間隙；磨損

隨著城市的現代化建設提速，人們對地鐵的需求將會越來越高，隨之，城市地鐵建設所使用的盾構機就顯得尤為重要了。螺旋輸送機做為盾構機結構里的重要組成部件之一，其葉片的設計與制造將直接影響到螺旋機的使用性能，本文通過分析螺旋機的工作原理及使用工況，結合生產過程，闡述了螺旋機葉片在制造時的要點。

1 螺旋機葉片的制造要點

一般6米系列直徑的盾構機，其螺旋機排土量能力在300m3/h，筒體內徑為φ800mm。以此為例，螺旋機葉片的直徑為φ795mm，直徑方向上與筒體的間隙只有5mm。在施工中，螺旋機排泄渣土是由于土倉壓力作用于進渣口，靠土壓與葉片旋轉雙作用將渣土排出，這兩點對排土量的大小均有直接關系。所以，如果葉片與筒體間隙過大，會導致螺旋機葉片的阻尼作用降低，滲透性增強，一旦遇到富水地層，土壓會把大量地下水擠到間隙中，間隙中的渣土被地下水沖走，從而導致出渣量下降，出水量增加，嚴重影響施工質量；如果間隙過小，當葉片裝入筒體時，會出現卡頓的現象，葉片靠自重不能裝入，需借助倒鏈等工具裝配，嚴重時會出現裝不進去的情況，還會導致螺旋機運行時扭矩升高，運行噪音大等問題，所以保證葉片直徑是非常重要的。

葉片制作時，通常我們用油壓機連接胎具，采用分段壓制成型的方法 ， 如圖1，葉片分段用胎具壓制。

在壓制過程中，要保證外徑大于我們所需的尺寸φ795mm，螺距偏差滿足±5mm。然后將分段預制好的葉片焊接在軸上，由于葉片工作環境惡劣，我們需要對所有焊縫表面進行探傷檢驗。

為了保證螺旋機直徑的精度，傳統的方法是采用臥式車床進行車削處理，此種加工方法成本高，效率低，裝夾困難。現只需制作一套工裝，如圖2，制作好的葉片可利用軌道小車跑直線與螺旋機葉片同步旋轉的方法進行圓周切割加工外圓，保證產品的精度要求，此種方法能嚴格的控制葉片直徑的偏差，是補償葉片壓制成型、焊接變形尺寸超差的重要環節，并且，具有簡單實用，成本低等優點。

螺旋機葉片裝配好后，我們需要通過對葉片旋轉時扭矩的監測，來檢驗葉片制作的是否符合要求，根據實際使用經驗，空載扭矩維持在1200-2000N.M為適合，扭矩最大不允許超過2500N.M，如果超過了，說明有個別地方葉片直徑超差，造成與筒壁間隙過小，摩擦力增大。此時，可連續讓葉片高速旋轉10分鐘，然后將葉片拆下，檢查葉片磨損最嚴重的地方，此處應為造成扭矩升高的直接原因，采用火焰切割的方法進行修整，直至扭矩符合要求為止。

2 螺旋機葉片耐磨堆焊的要點

螺旋機在盾構機中的使用工況，如圖3，可知當盾構機在掘進過程中，葉片是在土倉中旋轉的，由此可見，土倉內渣土對于葉片不斷的進行磨損，所以，對于漏在土倉外側的這一段需要我們做耐磨處理。渣土在剛剛進入螺旋機筒體的時候，由于是在發散狀態到聚攏狀態的轉變，此處也會有較大的磨損，所以，在筒體前段及其所包含的葉片部分磨損是十分嚴重的。如果不采取有效的辦法，一旦在施工過程中磨損過度，會大大影響螺旋機的性能參數，降低排土量，從而影響整個盾構機掘進速度。為了解決此問題，最經濟的辦法是采用耐磨堆焊的方法，在葉片的外部及葉片面板，堆焊厚度約5mm，網狀耐磨層結構，這種結構焊道呈正負45°交叉形狀，遇渣土磨損時可有效緩沖摩擦力，并有較好的耐磨效果，又節省堆焊材料。

3 結語

螺旋機葉片的制做是整個螺旋機制造中關鍵的一環，葉片制造的好壞，會直接影響螺旋機的排土量、透水性、扭矩等重要參數，如果處理不當，將直接影響隧道施工中盾構機的掘進速度。

根據現有情況的分析以及現場使用情況的反饋，如能按以上的制做要點嚴格執行，控制好重要的環節，對于螺旋機葉片的質量以及穩定的運行具有重要意義。

參考文獻：

[1] 成大先.機械設計手冊.機械工業出版社，2010.

[2] 王洪光.實用焊接工藝手冊.化學工業出版社，2010.

[3] 李東平.機械加工工藝手冊.機械工業出版社，2003.

作者簡介：

張麗麗（1984-），女，漢族，河北秦皇島人，本科，機械工程師，研究方向：工程機械及隧道掘進設備，從事的工作：機械工程師。