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中國(guó)盾構(gòu)機(jī)的“前世”與“今生”

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Tips:轉(zhuǎn)盤軸承
盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是地面下暗挖施工隧道的專用工程機(jī)械,它具有一個(gè)可以移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)外殼(盾殼),內(nèi)裝有開挖、排土、拼裝和推進(jìn)等機(jī)械裝置,可以進(jìn)行開挖、支護(hù)、襯砌等多種作業(yè)的一體化施工,被廣泛應(yīng)用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程建設(shè)。目前,在歐美等發(fā)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工的城市隧道已占90%以上?,F(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)機(jī)集液壓、機(jī)電控制、測(cè)控、計(jì)算機(jī)、材料等各類技術(shù)于一體,屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品。

 

盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是地面下暗挖施工隧道的專用工程機(jī)械,它具有一個(gè)可以移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)外殼(盾殼),內(nèi)裝有開挖、排土、拼裝和推進(jìn)等機(jī)械裝置,可以進(jìn)行開挖、支護(hù)、襯砌等多種作業(yè)的一體化施工,被廣泛應(yīng)用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程建設(shè)。目前,在歐美等發(fā)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工的城市隧道已占90%以上?,F(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)機(jī)集液壓、機(jī)電控制、測(cè)控、計(jì)算機(jī)、材料等各類技術(shù)于一體,屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品。 
隨著國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)的大規(guī)模實(shí)施,由城市交通、水利、能源等工程都將擁有大規(guī)模的隧道建設(shè)任務(wù),我國(guó)各類盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)將超過200億元的產(chǎn)值,但是令人遺憾的是長(zhǎng)期以來進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)充斥著市場(chǎng),德國(guó)和日本多家公司的盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)占有率一直到90%以上。可喜的是,2002年國(guó)家科技部等四部門加入國(guó)家863計(jì)劃,隨著“先進(jìn)號(hào)”、“中鐵一號(hào)”等一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)的出現(xiàn),打破了進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)一統(tǒng)天下的局面。在盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)方面,要適應(yīng)粘土、粉土、礫土、卵石土及富含水等多種復(fù)雜的地層,又要在這些地層穩(wěn)定的開挖和安全的掘進(jìn),盾構(gòu)機(jī)不僅要有絕對(duì)的技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、而且對(duì)許多配套零部件的性能要求高。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)配套零部件生產(chǎn)技術(shù)的落后。如“先進(jìn)號(hào)”、“中鐵一號(hào)”雖然國(guó)產(chǎn)化率等到了60%-70%,尤其是盾構(gòu)機(jī)上采用的關(guān)鍵部件如:軸承卻需要進(jìn)口。
盾構(gòu)驅(qū)動(dòng)大型轉(zhuǎn)盤軸承及其密封是盾構(gòu)機(jī)中核心部件,是決定盾構(gòu)機(jī)使用壽命關(guān)系到整個(gè)盾構(gòu)機(jī)施工過程的進(jìn)度和安全,由于大軸承屬于特大型軸承,在制造過程中屬于單件生產(chǎn),生產(chǎn)成本高,如果沒有合理的時(shí)機(jī)和壽命分析將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。盾構(gòu)機(jī)軸承研發(fā)與制造有以下難點(diǎn):
 在盾構(gòu)機(jī)作業(yè)中,大軸承承受力盤掘進(jìn)時(shí)的巨大的推力和傾覆力矩并將其傳遞給刀盤:承受刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的巨大回轉(zhuǎn)力矩,將其傳遞給刀盤使其回轉(zhuǎn);聯(lián)接刀盤和刀盤支承并承受起重量,此外由于刀盤在掘進(jìn)過程中與開挖面產(chǎn)生沖擊載荷對(duì)大軸承產(chǎn)生影響。
 在盾構(gòu)機(jī)中大轉(zhuǎn)盤軸承使用壽命一般在1000小時(shí)左右,這一壽命保證盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)10公里比更換軸承。
   密封系統(tǒng)也是軸承的一關(guān)鍵部件,該系統(tǒng)位于大軸承的前端,阻止泥沙進(jìn)入軸承內(nèi)部,保證盾構(gòu)機(jī)的正常使用起到了關(guān)鍵作用。
    由上可以得出盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動(dòng)打轉(zhuǎn)盤軸承不同于一般的標(biāo)準(zhǔn)表軸承,它具有很強(qiáng)的針對(duì)性,受力復(fù)雜,而且具有較高的可靠性和壽命,這就對(duì)軸承的材料,軸承的加工工藝,軸承的檢測(cè)技術(shù)提出了較高的要求。因此盾構(gòu)機(jī)大轉(zhuǎn)盤軸承素有轉(zhuǎn)盤軸承“皇冠上的明珠”之稱。其核心技術(shù)一直被美國(guó)的ANDREWS軸承公司,日本NSK、瑞典的skf所掌握的。
國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言起步較晚,但在國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的扶持下,經(jīng)過多年的發(fā)展以精確的了較大的進(jìn)步。如上海隧道工程股份公司實(shí)現(xiàn)了整機(jī)零部件國(guó)產(chǎn)化,擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),尤其是制約國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)的關(guān)鍵零部件,主機(jī)軸承,經(jīng)過上海隧道工程股份公司與洛陽市世必愛精誠(chéng)合作,由洛陽世必愛特種軸承有限公司率先在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中研制出盾構(gòu)機(jī)主機(jī)軸承,經(jīng)測(cè)試完全符合工況要求,打破了國(guó)外核心零部件壟斷,同時(shí)價(jià)格為國(guó)外同類產(chǎn)品的幾十分之一,為國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)的自主研發(fā)與生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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