日立盾構機的拼裝系統、出土系統、皮帶系統升級研究

（秦皇島天工重工有限公司，河北秦皇島 066004）

新隧道設計中，管片外徑φ6400mm、內徑φ5800m、管片寬度1200mm。單環管片分6塊，錯縫拼裝、最大重量3.5t/塊。盾構機設備的各個系統需要升級改造，包括拼裝機系統、螺旋機系統、皮帶機系統等。

1.拼裝機

1.1 拼裝機改造，可以滿足6.4m管片的拼裝要求

（1）提升油缸行程由原來的650mm增加至850mm。油缸形行程可滿足外徑φ6.4m管片提升安裝。（2）提升導向柱增加200mm，提高結構穩定性。（3）根據管片重量增加相應配重。（4）平移油缸由單根中間布置改造為雙根雙邊布置，減少平移卡阻現象。見圖1、圖2、圖3。

圖1 平移裝置改造前

拼裝機前后滑動裝置的油缸改進，可以提高管片平移能力，減少由于結構損傷、偏載受力導致的卡阻現象。

1.2 限位裝置增加（防止拼裝機轉盤傾倒）

增加2組拼裝機軸向限位裝置，每個限位裝置裝配4個凸輪軸承。該裝置可有效減少支撐輪輪緣的磨損。根據目前拼裝機及盾體的空間結構，對軸向限位裝置合理分布。軸向限位裝置的增加可以提高拼裝機的防傾倒等安全性及使用壽命。

1.3 拼裝機軌道處理

對于拼裝機齒輪的外圓環，把磨損的部分采用HF800焊絲堆焊起來，留有加工余量后上立車加工達到圖紙尺寸要求。堆焊部位表面硬度約為HRc45，與原材質Q235B比起來極大的提高了耐磨性能。

拼裝機支撐滾輪全部新制，采用45#鋼調質HB220-250，輪緣表高頻淬火達到HRc45-50，提升輪緣的耐磨能力。滾輪軸及軸承等配套件仍使用舊件。

該項建議可以提高拼裝機軌道、滾輪的耐磨性。如果軌道與滾輪磨損間隙較大，拼裝機本身會有傾覆的潛在危險、管片拼裝難度增大等現象。

1.4 增加1臺拼裝機馬達

為了適應6.4m管片，增加1臺拼裝機馬達以達到增加拼裝機旋轉扭矩的目的。同時需要增加拼裝機平衡閥和安全閥各1個，相應新增相應液壓管路等，如表1所示。

表1 拼裝機動力參數對比

增加一個拼裝機回轉馬達后，無需更改驅動泵和系統閥組，只需調大放大板參數從而調節比例閥電流，控制螺旋機回轉泵斜盤角度增大即可。

平移油缸數量由1條更改為兩條，支撐油缸桿徑加大，如仍沿用原油缸泵，那么油缸速度必定減小。我們無需更換油缸泵，僅需將仿形刀油缸泵并入系統即可，因仿形刀油缸泵與拼裝機油缸泵型號參數相同，因此兼容性非常好，我方已有成功應用案例。

對于拼裝機回轉、提升、平移的性能和動力提升，原液壓系統僅需微調就可以適應，成本幾乎為零，從而做到拼裝機液壓系統的兼容性最大化。

2.螺旋機

2.1 驅動電機擴容

為了滿足擴徑為6.4m管片后的出土量，更換兩臺螺旋機馬達實現增大螺旋機驅動的扭矩和轉速，更換驅動小齒輪，相應增加單向順序閥等的連接管路。為適應馬達轉速和扭矩的增加，螺旋機回轉泵驅動電機更換為110kW。

更換螺旋機回轉驅動馬達后，無需更換螺旋機回轉驅動泵和系統閥組，無需將系統大改成閉式系統，僅增加回轉泵驅動功率，解鎖驅動泵放大板參數，就可以提高泵的排量，從而提高螺旋機轉速。僅需更換主溢流閥，就可提高系統壓力，從而提高螺旋機扭矩。做到最大化的與原螺旋機液壓系統兼容，降低改造成本，提高設備性能。

2.2 螺旋葉片改造

保持原有螺旋機結構，采用無軸式螺旋機。保持原有伸縮功能，防止螺旋機卡鋼筋的針對性措施。螺旋機正反轉功能及檢查窗，增加螺旋機驅動扭矩。葉片前周增加撕裂刀若干把，增加葉片切割能力，如圖4所示。

圖4 機葉片增加撕裂刀示意圖

2.3 皮帶機增容

皮帶機驅動功率由原37kW定頻更改為55kW變頻，輸送量可達550m3/H。優點：電機軟啟動，使皮帶機起動平穩，消除啟動、停止時的沖擊。可調整出土量，防止堆料。

3.結語

通過對盾構機的拼裝機系統、螺旋機系統、皮帶機系統的再制造設計，使其盾構機的管片拼裝能力、渣土輸送能力達到適應6.4m管片的要求。通過舊系統的改造、利用，使其達到新系統的功能。