第4講TBM主機(jī)構(gòu)造--

1、第四講第四講大型施工機(jī)械大型施工機(jī)械TBM部分部分 TBM主機(jī)構(gòu)造 主講：郭京波主講：郭京波目錄1.刀盤及刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2.機(jī)架及支撐系統(tǒng)3.推進(jìn)系統(tǒng)4.液壓與電氣控制系統(tǒng)1.刀盤及刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)刀盤的結(jié)構(gòu)形式n 刀盤可分為平面、錐面、球面等三類。n 羅賓斯中小型掘進(jìn)機(jī)曾采用球面刀盤，以增加整機(jī)的定向性和穩(wěn)定性，但對(duì)不良地質(zhì)則不宜；n 平面刀盤接觸破巖面積小，受到的阻力小，減小了對(duì)巖石的擾動(dòng)，適用開挖巖性不太穩(wěn)定的地層；n 錐面刀盤特征居平面與球面刀盤之間。n 目前大直徑掘進(jìn)機(jī)都趨向采用平面刀盤。n 刀盤是掘進(jìn)機(jī)主要的重型結(jié)構(gòu)件，是厚鋼板焊接結(jié)構(gòu)，并經(jīng)過精加工，所有鋼板和焊縫都經(jīng)過無損探傷，保證無

2、任何缺陷。根據(jù)運(yùn)輸要求，大直徑刀盤可分成數(shù)塊，運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)再進(jìn)行拼裝，用精制螺栓連接再焊接而成，要注意連接處的強(qiáng)度、剛度及整體平行度， 刀盤刀盤（1）刀盤Robbins刀盤刀 具盤形滾刀（2）刀盤護(hù)盾和隔板 n 刀盤護(hù)盾從刮碴器區(qū)至隔板背后包蓋住刀盤，頂部向后延伸有螺栓聯(lián)接的指形防護(hù)柵。刀盤護(hù)盾保護(hù)刀盤，防止落下的巖石擠入洞內(nèi)，并在后部作為全圓鋼架安裝設(shè)備的護(hù)頂 刀盤護(hù)盾（3 3）刀盤軸承與刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）刀盤軸承與刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)n 主軸承為一雙向滾柱體組合軸承，軸向承受主機(jī)推力，徑向支承刀盤。主軸承由2個(gè)外圈和1個(gè)內(nèi)圈組成，內(nèi)圈也是傳動(dòng)刀盤的內(nèi)齒圈，與刀盤端面聯(lián)結(jié)在一起。內(nèi)齒圈通過雙軸承簡(jiǎn)支的小

3、齒輪群驅(qū)動(dòng)，這樣剛性支承著的小齒輪最大限度地減小了齒輪的磨損。二種主軸承主軸承安裝（4）主驅(qū)動(dòng)密封n 主驅(qū)動(dòng)密封采用三唇式密封保護(hù)刀盤軸承和驅(qū)動(dòng)總成，由三個(gè)唇形密封圈聯(lián)同間隔圈組成，以防止塵碴和水侵入。密封接觸表面進(jìn)行了硬化和磨削，在正常條件下可使密封經(jīng)久耐用。如果表面出現(xiàn)磨損或更換密封件，它們可單獨(dú)被移到新的表面上而不需要換耐磨圈。（5）刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)2.機(jī)架及支撐系統(tǒng)（1）機(jī)架 主機(jī)架 （2）支撐系統(tǒng) 撐靴撐靴3.推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng) n 推進(jìn)系統(tǒng)相應(yīng)于前后外機(jī)架有2組共8個(gè)液壓推進(jìn)缸，是推動(dòng)刀盤和刀具擠壓掘進(jìn)掌子面的動(dòng)力。每組有4個(gè)缸，前一組安裝在前外機(jī)架與刀盤齒輪箱之間，后一組安裝

4、在后外機(jī)架與內(nèi)機(jī)架中部之間。每個(gè)推進(jìn)缸可單獨(dú)操作，以符合掘進(jìn)機(jī)調(diào)向時(shí)外機(jī)架所需的姿態(tài)要求。n 當(dāng)每個(gè)掘進(jìn)行程結(jié)束時(shí)，外機(jī)架上的位移測(cè)量系統(tǒng)也會(huì)在操縱室內(nèi)加以顯示。待掘進(jìn)機(jī)的后支承落到隧道底面上后，外機(jī)架撐靴收回，推進(jìn)缸向前移動(dòng)兩個(gè)外機(jī)架，以便下個(gè)掘進(jìn)行程開始。推進(jìn)系統(tǒng)后支承后支承n后支承由帶移動(dòng)油缸的滑動(dòng)機(jī)架，帶支承靴的框架、支承缸和調(diào)向缸組成。液壓缸可作橫向調(diào)整。一旦支撐靴縮回，凱式內(nèi)機(jī)架的位置可作水平方向與垂直方向的調(diào)節(jié)。這樣可以調(diào)整下一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)的方向，保持TBM在要求的隧道中線上。為TBM復(fù)位，首先支承靴伸出，外機(jī)架撐靴收回。在此位置，利用支承缸和調(diào)向缸，掘進(jìn)機(jī)的后部可以被垂直和水平移

5、動(dòng)，并通過支承缸的反向移動(dòng)可使其繞縱向軸線滾動(dòng)。后支撐4.液壓系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)（1）液壓系統(tǒng) n TB880E型掘進(jìn)機(jī)除了刀盤的主驅(qū)動(dòng)外，TBM全機(jī)與輔助機(jī)械設(shè)備皆為液壓驅(qū)動(dòng)，并采用液壓傳感監(jiān)控的方式，通過控制臺(tái)進(jìn)行操作。n 液壓系統(tǒng)集中一個(gè)動(dòng)力站和油箱由多路油管及其閥件組成。n 液壓動(dòng)力站包括電動(dòng)機(jī)、液壓泵、過濾器、冷卻器、油箱及全套監(jiān)測(cè)裝置安裝在配套平架臺(tái)車上。工作油液由鋼管與軟管將動(dòng)力站與相應(yīng)工作裝置連接起來 液壓系統(tǒng)（續(xù)）n 掘進(jìn)機(jī)支撐(水平或X型)、推進(jìn)、刀盤回轉(zhuǎn)(部分維爾特機(jī)型)、擴(kuò)孔刀系統(tǒng)、前后下支承、側(cè)支承、頂護(hù)盾、一些支護(hù)設(shè)備的輔助裝置等采用液壓回路。n 根據(jù)巖性變化、外載

6、荷變化的需要配置變量泵和定量泵、高壓低流量和低壓高流量組合泵，對(duì)掘進(jìn)機(jī)支撐、推進(jìn)、刀盤回轉(zhuǎn)系統(tǒng)所需的推力、扭矩隨巖性變化而改變，所以一般采用變量泵；n 對(duì)前后下支承和支護(hù)設(shè)備輔助裝置等外載荷穩(wěn)定，一般采用定量泵。液壓系統(tǒng)（續(xù)）n 液壓泵站和油箱位于后配套上。n 液壓油從油箱供給液壓缸和液壓馬達(dá)時(shí)都需經(jīng)過過濾，低壓回油須經(jīng)過過濾器再回油箱，供油和回油過濾器前都安裝閥門，便于維修保養(yǎng)。液壓泵站液壓油管TBM液壓裝置TBM液壓裝置（2）電氣控制系統(tǒng) n 電氣設(shè)備通過2臺(tái)并聯(lián)的變壓器引出的2個(gè)三相電路系統(tǒng)進(jìn)行供電。n 每臺(tái)變壓器容量為2700kVA，一次側(cè)都連到一個(gè)共同的10kV饋線上，裝機(jī)容量總計(jì)5

7、400kVA。10kV、50Hz高壓電源利用繞在電纜卷筒上撓性高壓電纜來進(jìn)洞供電。 TBM供電系統(tǒng)的要求n TBM的施工供電系統(tǒng)是保證TBM能夠順利應(yīng)用的關(guān)鍵。n TBM驅(qū)動(dòng)功率達(dá)4864kw，輸電距離達(dá)9.3km、對(duì)供電要求嚴(yán)格，加之尖峰負(fù)荷大、工作環(huán)境差、地質(zhì)情況復(fù)雜等，更給供電增加了困難，所以TBM施工供電系統(tǒng)除采用了常規(guī)的供電方式外還采用了變電站綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以保證可靠、安全供電。TBM主控制室應(yīng)急應(yīng)急400V400V供電系統(tǒng)：供電系統(tǒng)：n萬一出現(xiàn)電力故障，由一個(gè)備用發(fā)電機(jī)支持400V系統(tǒng)的正常運(yùn)行。主要用于4kW電纜卷筒、45kW新風(fēng)通風(fēng)機(jī)、112kW排水泵、15kW照明和控制電路。n在正常工作期間發(fā)電機(jī)停在一邊，如果PLC(蓄電池供電)檢測(cè)出來自電網(wǎng)供電系統(tǒng)的電壓中斷，變壓器完全斷開(一次側(cè)和二次側(cè))，應(yīng)急發(fā)電機(jī)的柴油機(jī)被起動(dòng)(設(shè)定：手動(dòng)或自動(dòng))。n達(dá)到額定電壓(400V)，PLC將發(fā)電機(jī)電壓接通到應(yīng)急匯流條上。然后，PLC將上列負(fù)荷依次連接到應(yīng)急供電系統(tǒng)上，或使用手動(dòng)分別進(jìn)行開關(guān)轉(zhuǎn)換：自動(dòng)推進(jìn)控制系統(tǒng)（Thrust Control） n TB880E型掘進(jìn)機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)與液壓系統(tǒng)的電器控制，全部采用了可編邏輯控制器(PLCProgrammable Logic Controller)控制。具有如