盾構機前盾翻身工裝的設計

摘 要：盾構機主機的組裝、維修過程其前盾翻轉工裝設計經過，提供安裝可靠、便捷、高效的技術工裝的探索過程，給技術員提供設計工裝借鑒。

關鍵詞：盾構機的結構；前盾翻轉；工裝

中圖分類號：U455.3 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0326-02

前 言：

盾構機是挖掘地鐵隧道的最重要、最安全可靠的設備工具。整機分為主機和后配套兩大部分；主機又由刀盤、前盾部分、中盾部分、盾尾部分組成。我公司作為南寧地鐵施工所用的盾構機生產組裝及維護、維修的唯一廠家，在生產和維修時經常要把整個前盾翻轉180°才能完成組裝或維修。但前盾是個直徑6.25m、高2.8m、重約定110多t的圓柱體，前盾外圓不允許焊接吊耳。因此，只能用車間僅有的一臺125t的桁起吊，并同時使用正、副吊勾配合才能翻身，但在前盾翻身時我們遇到了個難題，就是每次翻身過程中下面用于翻轉的兩根鋼絲繩不管如何小心慢慢地起勾總是無法避免擦傷盾體表面，而且容易使鋼絲繩斷股，每次翻轉都要花費半天時間。要解決這個問題，最好設計專用的盾體翻轉工裝。

剛開始，我們采用厚度5mm的鋼板彎折成2個U形保護塊，如圖1。原理就是利用2個U形保護塊套在前盾的前端耐磨層上沿著前盾可以滑動并利用2根翻轉的鋼絲繩分別壓緊U形保護塊，使得U形保護板帶動鋼絲繩順著前盾邊緣一起滑動，不給鋼絲繩直接接觸到盾殼上。起到保護前盾和鋼絲繩作用，但是這種操作，不安全，也不能完全保護盾體及鋼絲繩，而且u型板，起吊一二次幾乎變形，不可再用。

采用U形保護塊使用不理想，只能重新設計工裝。在前盾安裝螺旋輸送機連接螺栓孔的法蘭座上裝吊耳，利用連接螺機座上的螺栓孔固定吊耳來翻轉前盾，工裝的連接法蘭為保證強度采用和螺機連接法蘭一樣厚度80mm，材質為Q345B鋼板制成；2件采用厚度60mm，材質為Q345B的鋼板制作。制造完成后的工裝自身重量為1086kg，如圖2。

雖然從安全上考慮是非?？煽?，但這個工裝比較笨重，制造成本也很大，且操作起來很不方便。每次翻轉盾體前都得先用16顆M30的螺栓及螺母把1t多重的工裝擰緊在螺機座上才能翻轉盾體。安裝工裝時還要先用吊車把前盾抬高1m后再用叉車把工裝叉到前盾螺機座法蘭上才能用擰上螺栓；安裝這個工裝需要4個人配合花4h才能完成。然而等翻轉盾體后還得拆除螺栓及螺母后再把1t多重的工裝卸下來，這個工作同樣需要叉車和4個人配合花3h才能完成。這樣操作起來非常費時費力成本高。

因此，從螺旋機座固定翻轉工裝設計的方案也達不到高效簡便的效果。由此，再換個思維去考慮這個工裝的設計思路，想到把2根翻轉的鋼絲繩撐開，保持打開狀態，而且翻轉時不接觸到盾體表面。本工裝主要用厚度60mm材質為Q345B的鋼板制作2塊吊耳板然后中間加上1根外徑為105mm、壁厚5mm、長度3500mm聯接。從而使得下面的2根用于翻轉的鋼絲繩始終保持撐開的狀態。如圖3，這個工裝重241kg；起吊時，只要把下面的2根鋼絲繩分別分為2節掛到工裝上就可以用了，2個人1h完全可以裝好。從安裝操作上很方便，但是這種鋼絲繩始終處于繃緊旋鈕狀態，鋼絲繩不能自由旋扭，容易崩斷鋼絲繩。

因此，考慮如何解決鋼絲繩始終處于繃緊旋鈕狀態呢？在分析鋼絲繩的狀態后，想到把鋼絲繩的用于翻轉的那2根把它分為了節再用可以活的方式聯接起來。由此相當于給鋼絲繩加個軟性的、可以旋轉的功能，通過把工裝改進了一下，就解決了問題，如圖4。本工裝用2塊60mm厚度材質為Q345B的鋼板作為連接鋼絲繩吊裝板。中間是用2塊40mm厚度材質為Q345B的鋼板做成拉桿。再用2組M36×140的螺栓螺母把拉桿和連接鋼絲繩吊裝板裝在一起。總重量為340kg，這個只要把下面的2根鋼絲繩分別分為2節掛到工裝上就可以用了，2個人0.5h左右完全可以裝好。安裝操作上很方便，這種鋼絲繩始終處于撐開并自由旋扭狀態。

這樣現在利用這個工裝來的翻轉盾再也不怕傷到盾體而且也不會擰斷鋼絲繩了。而鋼絲繩壽命大大的提高而且操作簡便又安全，工裝還可以多次重復使用，如圖5。

結束語，通過五次反復地實踐及修改設計，最終盾體翻轉工裝達到了比較理想的使用效果。

參考文獻

[1]成大先.機械設計手冊[K].北京：化學工業出版社，2005.

[2]唐經世，唐元寧.掘進機與盾構機（第2版）.北京：中國鐵道出版社，2009.

收稿日期：2018-4-13

作者簡介：李春光（1977-），男，廣西武鳴人，工程師，學士學位，研究方向為盾構機的生產、組裝、維修。