机械工程及自动化应用

　　《机械工程及自动化应用》：　　2.前体　　前体又叫切口环，是开挖土仓和挡土的部分，位于盾构的*前端，结构为圆筒形，前端设有刃口，以减少对底层的扰动。圆筒垂直于轴线，约在中段处焊有压力隔板，隔板上焊有安装主驱动、螺旋输送机及人员舱的法兰支座和4个搅拌棒，还设有螺旋机闸门机构及气压舱（根据需要而设），此外隔板上还开有5个安装土压传感器、通气、通水等的孔口。开挖形式不同，盾构机的前体结构也不相同。　　3.主驱动装置　　主驱动装置安装在前体内部，由主轴承、驱动马达和减速器密封组成，轴承外圈通过连接法兰螺丝与前体固定，内齿圈由螺丝和刀盘连接，使用液压马达或者电机驱动，减速器、轴承内齿圈直接驱动刀盘旋转。　　主轴承一般设置3道唇形外密封和两道唇形内密封。外密封的前两道密封采用永久性失脂润滑来阻止土仓内渣土和泥浆的渗入，后一道密封防止主轴承内的润滑油渗漏。内密封的前一道密封阻止盾体内大气尘土的侵入，后一道密封防止主轴承内润滑油的外渗。　　4.中体　　中体又称支承环，是盾构机的主体结构，承受作用于盾构上的全部载荷，是一个强度和刚性都很好的圆形结构，地层力、所有千斤顶的反作用力、刀盘正面阻力、盾尾铰接拉力，以及管片拼装时的施工载荷均由中体来承受。中体内圈周边布置有盾构千斤顶和铰接油缸，中间有管片拼装机和部分液压设备、动力设备、螺旋输送机支承及操作控制台，有的还有行人加压舱及减压舱。中体盾壳上焊有带球阀的超前钻预留孔，也可用于注膨润土等材料。　　5.推进油缸　　盾构机的推进机构提供盾构机向前推进的动力。推进机构包括推进油缸和推进液压泵站。推进油缸按照在圆周上的区域分为4组，每组7-8个油缸，通过调整每组油缸的不同推力对盾构机进行纠偏和调向。油缸后端的球铰支座顶在管片上以提供盾构机前进的反作用力，球铰支座可使支座与管片之间的接触面密贴，以保护管片不被损坏。　　推进系统油缸中装有位移传感器，通过油缸的位移传感器可以知道油缸的伸出长度和盾构机的掘进状态。　　6.盾尾及盾尾密封　　盾尾主要用于掩护隧道管片的拼装工作及盾体尾部的密封，通过铰接油缸与中体（主动铰接与前体相连）相连，并装有预紧式铰接密封。铰接密封和盾尾密封装置的作用都是防止水、土及压注材料从盾尾进入盾构机内。盾尾的长度必须根据管片的宽度和形状，以及盾尾密封的结构和盾尾刷道数来决定。另外，还要在盾尾壳体上合理地布置盾尾油脂注入管和同步注浆管。盾尾密封一般采用效果较好的钢丝刷加钢片压板结构（盾尾刷），盾尾密封的道数要根据隧道的深度、水位高度来决定，一般为2-4道。　　7.管片安装机　　管片安装机由大梁、支撑架、旋转架及拼装头组成。大梁以悬臂梁的形式安装在盾构机中体的支撑架上，支撑架通过行走轮可纵向移动，旋转架通过大齿圈绕支撑架回转，旋转架上装有两个提升油缸，以实现对拼装头的提升和横向摆动，拼装头以铰接的方式安装在旋转架的提升架上，安装头上装有两个油缸，用于控制安装头的水平和纵向两个方向上的摆动。管片安装机的控制方式有遥控和线控两种，这两种控制方式均可对每个动作进行单独灵活的操作控制。管片安装机通过这些机构的协调动作把管片安装到准确的位置。　　管片安装机由单独的液压系统提供动力，通过液压马达和液压缸实现对管片前后、上下移动、旋转、俯仰等6个自由度的调整，各动作的快慢可调，从而使管片拼装灵活，就位准确。　　8.拖车　　盾构机的拖车属于门架结构，用于安放液压泵站、注浆泵、砂浆罐及电气设备注脂站等。　　拖车行驶在钢轨上，拖车之间用拉杆相连，拖车上铺有人员通过的通道，拖车和主机之间通过一个连接桥连接，拖车在盾构机主机的拖动下前行。　　9.液压系统　　盾构机的液压系统包括主驱动、推进系统（包括铰接系统）、螺旋输送机、管片安装机及辅助液压系统。　　10.注脂系统　　注脂系统包括三部分：主轴承密封系统、盾尾密封系统和主机润滑系统。这三部分都以压缩空气为动力源，靠油脂泵油缸的往复运动将油脂输送到各个部位。　　主轴承密封可以通过控制系统设定油脂的注入量（次，分），并可以从外面检查密封系统是否正常。盾尾密封可以通过可编程逻辑控制器（PLC），按照压力模式或行程模式进行自动控制和手动控制，盾尾密封的注脂次数及注脂压力均可以在控制面板上进行监控。　　当油脂泵站的油脂用完后，油脂控制系统可以向操作室发出指示信号，并锁定操作系统，直到重新换上油脂，这样可以保证油脂系统的正常工作。　　11.渣土改良系统　　盾构机配有两套渣土改良系统：泡沫系统，以及膨润土和高分子材料注入系统。它们共用一套输送管路。　　12.泡沫系统　　盾构机配有一套泡沫发生系统，以对渣土进行改良。泡沫系统主要由泡沫泵、高压水泵、电磁流量阀、泡沫发生器、压力传感器和管路组成。　　13.膨润土和高分子材料注入系统　　盾构机还加装一套膨润土和高分子材料注入系统。在确定不使用泡沫剂的情况下，关闭泡沫输送管道，同时将膨润土或高分子材料泵输送管道打开，通过输送泵将膨润土压入刀盘、渣仓和螺旋输送机，达到改良渣土的目的。　　14.注浆系统　　盾构机采用同步注浆系统，这样可以使管片后面的间隙及时得到充填，有效地保证隧道的施工质量及防止地面下沉。　　盾构机配有两台液压驱动的注浆泵，它将砂浆泵入相应的注浆点，通过盾尾的注浆管道将砂浆注入开挖直径和管片外径之间的环形间隙。注浆压力可以通过调节注浆泵工作频率在可调范围内实现连续调整，并通过注浆同步监测系统监测压力变化。单个注浆点的注入量和注浆压力信息可以在主控室看到，在数据采集和显示程序的帮助下，随时可以储存和检索砂浆注入的操作数据。　　……