第4講TBM主機構(gòu)造-

講《大型施工機械》——TBM部分TBM主機構(gòu)造2021/5/91目錄1.刀盤及刀盤驅(qū)動系統(tǒng)2.機架及支撐系統(tǒng)3.推進系統(tǒng)4.液壓與電氣控制系統(tǒng)2021/5/921.刀盤及刀盤驅(qū)動系統(tǒng)2021/5/93刀盤的結(jié)構(gòu)形式刀盤可分為平面、錐面、球面等三類。羅賓斯中小型掘進機曾采用球面刀盤，以增加整機的定向性和穩(wěn)定性，但對不良地質(zhì)則不宜；平面刀盤接觸破巖面積小，受到的阻力小，減小了對巖石的擾動，適用開挖巖性不太穩(wěn)定的地層；錐面刀盤特征居平面與球面刀盤之間。目前大直徑掘進機都趨向采用平面刀盤。刀盤是掘進機主要的重型結(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，保證無任何缺陷。根據(jù)運輸要求，大直徑刀盤可分成數(shù)塊，運到施工現(xiàn)場再進行拼裝，用精制螺栓連接再焊接而成，要注意連接處的強度、剛度及整體平行度，2021/5/94刀盤2021/5/95刀盤2021/5/96（1）刀盤2021/5/97Robbins刀盤2021/5/98刀具2021/5/99盤形滾刀2021/5/910（2）刀盤護盾和隔板刀盤護盾從刮碴器區(qū)至隔板背后包蓋住刀盤，頂部向后延伸有螺栓聯(lián)接的指形防護柵。刀盤護盾保護刀盤，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)備的護頂2021/5/9112021/5/912刀盤護盾2021/5/913（3）刀盤軸承與刀盤驅(qū)動系統(tǒng)

主軸承為一雙向滾柱體組合軸承，軸向承受主機推力，徑向支承刀盤。主軸承由2個外圈和1個內(nèi)圈組成，內(nèi)圈也是傳動刀盤的內(nèi)齒圈，與刀盤端面聯(lián)結(jié)在一起。內(nèi)齒圈通過雙軸承簡支的小齒輪群驅(qū)動，這樣剛性支承著的小齒輪最大限度地減小了齒輪的磨損。2021/5/914二種主軸承2021/5/915主軸承安裝2021/5/916（4）主驅(qū)動密封主驅(qū)動密封采用三唇式密封保護刀盤軸承和驅(qū)動總成，由三個唇形密封圈聯(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，它們可單獨被移到新的表面上而不需要換耐磨圈。2021/5/917（5）刀盤驅(qū)動系統(tǒng)2021/5/918驅(qū)動電機2021/5/9192.機架及支撐系統(tǒng)2021/5/920（1）機架2021/5/921主機架2021/5/922

（2）支撐系統(tǒng)2021/5/923撐靴2021/5/924撐靴2021/5/9253.推進系統(tǒng)2021/5/926推進系統(tǒng)推進系統(tǒng)相應(yīng)于前后外機架有2組共8個液壓推進缸，是推動刀盤和刀具擠壓掘進掌子面的動力。每組有4個缸，前一組安裝在前外機架與刀盤齒輪箱之間，后一組安裝在后外機架與內(nèi)機架中部之間。每個推進缸可單獨操作，以符合掘進機調(diào)向時外機架所需的姿態(tài)要求。當(dāng)每個掘進行程結(jié)束時，外機架上的位移測量系統(tǒng)也會在操縱室內(nèi)加以顯示。待掘進機的后支承落到隧道底面上后，外機架撐靴收回，推進缸向前移動兩個外機架，以便下個掘進行程開始。2021/5/927推進系統(tǒng)2021/5/928后支承后支承由帶移動油缸的滑動機架，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)整下一個掘進循環(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，外機架撐靴收回。在此位置，利用支承缸和調(diào)向缸，掘進機的后部可以被垂直和水平移動，并通過支承缸的反向移動可使其繞縱向軸線滾動。2021/5/929后支撐2021/5/9304.液壓系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)2021/5/931（1）液壓系統(tǒng)TB880E型掘進機除了刀盤的主驅(qū)動外，TBM全機與輔助機械設(shè)備皆為液壓驅(qū)動，并采用液壓傳感監(jiān)控的方式，通過控制臺進行操作。液壓系統(tǒng)集中一個動力站和油箱由多路油管及其閥件組成。液壓動力站包括電動機、液壓泵、過濾器、冷卻器、油箱及全套監(jiān)測裝置安裝在配套平架臺車上。工作油液由鋼管與軟管將動力站與相應(yīng)工作裝置連接起來2021/5/932液壓系統(tǒng)（續(xù)）掘進機支撐(水平或X型)、推進、刀盤回轉(zhuǎn)(部分維爾特機型)、擴孔刀系統(tǒng)、前后下支承、側(cè)支承、頂護盾、一些支護設(shè)備的輔助裝置等采用液壓回路。根據(jù)巖性變化、外載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，對掘進機支撐、推進、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；對前后下支承和支護設(shè)備輔助裝置等外載荷穩(wěn)定，一般采用定量泵。2021/5/933液壓系統(tǒng)（續(xù)）液壓泵站和油箱位于后配套上。液壓油從油箱供給液壓缸和液壓馬達時都需經(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)。2021/5/934液壓泵站2021/5/935液壓油管2021/5/936TBM液壓裝置2021/5/937TBM液壓裝置2021/5/938（2）電氣控制系統(tǒng)電氣設(shè)備通過2臺并聯(lián)的變壓器引出的2個三相電路系統(tǒng)進行供電。每臺變壓器容量為2700kVA，一次側(cè)都連到一個共同的10kV饋線上，裝機容量總計5400kVA。10kV、50Hz高壓電源利用繞在電纜卷筒上撓性高壓電纜來進洞供電。2021/5/939TBM供電系統(tǒng)的要求TBM的施工供電系統(tǒng)是保證TBM能夠順利應(yīng)用的關(guān)鍵。TBM驅(qū)動功率達4864kw，輸電距離達9.3km、對供電要求嚴(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化控制系統(tǒng)，以保證可靠、安全供電。2021/5/940TBM主控制室2021/5/941應(yīng)急400V供電系統(tǒng)：萬一出現(xiàn)電力故障，由一個備用發(fā)電機支持400V系統(tǒng)的正常運行。主要用于4kW電纜卷筒、45kW新風(fēng)通風(fēng)機、112kW排水泵、15kW照明和控制電路。在正常工作期間發(fā)電機停在一邊，如果PLC(蓄電池供電)檢測出來自電網(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)電機的柴油機被起動(設(shè)定：手動或自動)。達到額定電壓(400V)，PLC將發(fā)電機電壓接通到應(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，或使用手動分別進行開關(guān)轉(zhuǎn)換：2021/5/942自動推進控制系統(tǒng)

（ThrustControl）TB880E型掘進機對電力拖動與液壓系統(tǒng)的電器控制，全部采用了可編邏輯控制器(PLC——ProgrammableLogicController)控制。具有如下優(yōu)點：一