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3.5m/h(饱和抗压强度100~120MPa时)
主机重量780000kg
2、主轴承
主轴承设计寿命25000h
主轴承使用寿命≮15000h
主轴承密封寿命≥25000h
大齿圈使用寿命≥25000h
3、刀盘驱动
主驱动动力8×
430kW=3440kW
主驱动型式双速可逆电机
主驱动转速2.7/5.4rpm
主驱动扭矩(效率95%时)5800kNm
脱困扭矩8700kNm
最大推进力21000kN
步进行程1800mm
辅助驱动型式液压马达
辅助驱动转速正转0~1.0rpm,反转0~0.26rpm
辅助驱动扭矩(效率75%时)10500kNm
辅助驱动功率385kW
4、支撑系统
支撑靴数量16个
额定支撑力41000kN
最大总支撑力60000kN
接地比压1.9MPa
撑靴缸数量32个
撑缸靴(缸径×
杆径×
行程)300×
200×
800mm
5、刀具
滚刀直径432mm
滚刀数量中心刀6把,正滚刀62把,边滚刀3把
承载力25000kg/把
刀痕间距正滚刀84~31mm,边刀80~14mm
扩孔刀2把
6、变压器
变压器容量2700kVA×
2
功率因素补偿1200kVA
一次线圈电压10kV
二次线圈电压690/400/230
7、后配套系统
型式双轨系统
拖车轨距2980mm
列车轨距900mm
后配套总长210m
最小转弯半径500m
斜轨坡度20‰
拖车标准长度10m
输送带宽1200mm
输送带厚11mm
输送速度0~2m/s
输送能力770m3/h
皮带桥的皮带机长26m
装碴皮带机长160m
装碴长度80m
8、TBM辅助设备
仰拱块吊机起吊能力13000kg
超前钻机工作范围摆角120°
,仰角10°
超前钻机钻孔直径Φ51mm,30m深;
Φ102mm,20m深
超前钻机功率55kW(由锚杆钻机动力站提供)
锚杆钻机数量、型号4台、HS300S
锚杆钻机钻孔直径Φ381mm,3.5m深
锚杆钻机功率2×
55kW
风管箱储存量100m,风管直径Φ2.2m
辅助风机20m3/s,45kW,带消音器
除尘器型式湿式带增压器和消音器
除尘器型号36MRDE/RS/STD
除尘器功率100kW,10m3/s
通风冷却系统数量、型号2套、LKM2-290
通风冷却系统制冷能力2×
290kW
通风冷却系统压缩机功率2×
90kW
通风冷却系统风机功率2×
22kW
机器通讯系统型号WSA6
数据处理系统型号WDA8
导向系统型号ZED260
瓦斯监测仪型号Exytron5010
9、后配套辅助设备
注浆系统型号MT-7557
注浆系统连续搅拌机型号HCM300E
连续搅拌机能力、功率6m3/h、5.5kW
注浆系统搅拌器型号HRW160
搅拌器容量、电机功率160L、0.75kW
注浆泵型号ZMP725
注浆泵能力160L/min(1.5MPa时),最大190L/min
注浆泵液压站型号HPU726/压力21MPa/电机功率9.2kW
湿式混凝土喷射机型号AL-277,功率30kW,能力3~14m3/h
喷射机械手型号AL-303,功率22kW
电缆卷筒容量400m
应急发电机型号P200
应急发电机功率350kVA,400V/3相/50Hz
空压机SSR-MH132型,风冷式螺杆空压机
空压机容量及功率22m3/min,132kW,风压0.85MPa
供水系统2×
7.5kW+18.5kW
排水系统22kW+54kW
三、隧道运输系统技术参数
1、标准平板车
每台总长(挂钩中心)6200mm
平板长5500mm
总宽1800mm
轴距3000mm
平板离轨面高度600mm
平板上材料的稳定插座立柱式
车轮直径Φ350/390mm
轨距900mm
载重16000kg
自重3500kg
数量17台
2、搅拌罐
容量6.0m3
宽1800mm
高(平板至罐顶)1800mm
载重12000kg
自重3200kg
动力18kW电动液压驱动
数量4台
3、仰拱块车
总长(挂钩中心)6300mm
平板长5750mm
仰拱块固定半圆弧床
载重12000kg
4、钢拱架/钢轨车
平台离轨面高度560mm
载重16000kg
自重3300kg
5、矿车
容量20m3
总长(挂钩中心)7600mm
总宽1600mm
转向架中心距5000mm
载重33000kg
自重7500kg
数量36台
6、人车
容量18人
总长(挂钩中心)5500mm
车厢长4800mm
车宽1500mm
高度1700mm
轴距2800mm
自重3400kg
7、45t机车(秦岭隧道南口)
重量45000kg
总长6850mm
宽度1800mm
高度2400mm
车轮直径Φ1000mm
最小转弯半径40m
最大车速1档18km/h,2档28km/h,直接档33km/h
数量6台
8、35t机车(秦岭隧道北口)
重量35000kg
总长6500mm
宽度1700mm
轴距2600mm
车轮直径Φ860mm
最小转弯半径30m
最大车速1档15km/h,2档33km/h,直接档38km/h
数量5台
四、TBM主要结构简介
1、刀盘
刀盘结构见图1,刀盘为焊接的钢结构件,由两半圆通过螺栓联接后再焊接成一体,以便于运输。
刀盘上的滚刀为背装式,刀座为凹式,这种结构的刀盘安装刀具方便,并且刀盘与掌子面的距离保持最小,能有效地防止在断层破碎地质条件下刀盘被卡住。
沿着刀盘圆周安装的刮板和铲斗将切削石碴从底部输送到顶部,然后沿着碴槽落到输送机的碴斗上。
敞开式铲斗与刮板向刀盘中心延伸一定距离,使得大量的石碴在落到底部之前进入铲斗,减少了石碴的二次挤压和铲斗刮板的额外磨损,刮板是用螺栓联接的可更换的耐磨板。
刀盘支承在主轴承上,用液压膨胀螺栓与轴承的旋转件相连。
刀盘支撑在刚性定位的内凯机架与液压预载的仰拱护盾上,在岩层变化时,刀盘不会下落和摆动,从而保持刀盘的轴线位置不变,确保滚刀在各自的切缝中,减少作业时的振动和滚刀的磨损。
刀盘配备有一套喷水系统,用以对掌子面的灰尘进行初步控制,也用以使滚刀冷却。
通过内凯机架上的人孔可以进入刀盘的内部,通过刀盘上的人孔可以进入掌子面。
2、刀盘护盾
刀盘护盾见图2。
刀盘护盾由液压预载的抑拱护盾和三个可伸缩的拱形护盾组成。
刀盘护盾从刮板至隔板遮盖着刀盘,提供钢拱架安装及锚杆安装时的安全防护,防止大块岩石堵塞刀盘。
并在掘进时或掘进终了换步时,支撑住掘进机的前部。
护盾通过油缸联接带动隔板,护盾随刀盘浮动。
护盾上的预载油缸承受刀盘及驱动装置的重量,保持护盾与隧道仰拱相接触,并将石碴向前推动进行清理。
图2:
TBM880E掘进机刀盘护盾示意图
1—顶部护盾2—侧护盾3—临时支承
3、主轴承与刀盘驱动
主轴承是一个双轴向径向式三维滚柱轴承,见图3。
刀盘驱动有两套动力,见图4。
轴承内圈上的内齿圈是轴承的组成部分,刀盘用液压膨胀螺栓与内齿圈相联接。
刀盘由相同的8套刀盘驱动装置共同经由内齿圈驱动。
驱动小齿轮由两个轴承支承,小齿轮的传动轴2通过齿形联轴节3与水冷式双级行星减速器8相联,然后通过摩擦式离合器6与驱动电机7相连。
正常作业时,刀盘由双速水冷电机7驱动,电动机装于两外凯机架之间,双速可逆式电机允许刀盘在不稳定的软弱围岩地质条件下半速驱动,在不利的条件下为了刀盘脱困允许电机反转。
微动时由液压马达4驱动,用以使刀盘旋转到换刀位置以便更换滚刀或进行维修保养作业。
图4:
TBM880E掘进机刀盘驱动示意图
1-内齿圈2-传动轴3-齿形联轴节4—液压马达5-齿形联轴节
6—摩擦式离合器7-双速水冷驱动电动机8-双级水冷行星减速器
4、主轴承密封与润滑
主轴承密封由三个唇式密封构成,此密封又用迷宫式密封保护。
迷宫式密封由自动注油系统进行清洗净化,见图5。
主轴承齿圈和驱动小齿轮为强制式机械润滑。
装备有润滑泵、滤清器、电子监测系统。
润滑脂润滑系统、机油润滑系统与刀盘驱动系统相互联锁,当润滑系统失效时,刀盘自动停止转动。
行星减速器注入部分润滑油、为飞溅式润滑。
5、内凯机架
内凯机架见图6,内凯机架是一个箱型截面焊接结构,其上有淬火硬化的滑道、以供外凯机架的轴承座在其上滑行。
图6:
TBM880E掘进机内凯机架
前后外凯机架由推进油缸使之滑动。
内凯机架为刀盘导向,将掘进机作业时的推进力和力矩传递给外凯机架。
内凯机架联接刀盘轴承、驱动装置与后支撑,内凯的尾部与后支撑相联,内凯的前部联接着主轴承座。
内凯机架前端设有一人孔,可由此通道进入刀盘,内凯机架内有足够的空间,用以安置皮带机。
6、外凯机架与支撑靴
见图7,外凯机架连同支撑靴一起沿内凯机架纵向滑动,支撑靴由32个液压油缸操纵,支撑靴分为两组,每组由8个支撑靴组成,在外凯机架上“X”形分布,前后外凯机架上各有一组支撑靴。
16个支撑靴将外凯机架牢牢地固定在掘进后的隧道内壁上,以承受刀盘的扭矩和掘进机推进力的反力。
前后支撑靴能够独立移动以适应不同的钢拱架间距。
图7:
外凯机架与支撑靴
7、推进油缸
作用在刀盘上的推进力,经由内凯机架、外凯机架传到围岩。
外凯机架是两个独立的总成,各有其独立的推进油缸。
前后外凯分别设4个推进油缸,最大工作压力为33MPa,总推力为21000kN。
后外凯机架的推进油缸将力传到内凯机架,前外凯机架则将推进力直接传到刀盘驱动装置的壳体上。
掘进循环结束时,内凯的后支撑伸出支撑到隧道底部上,外凯的支撑靴缩回,推进油缸推动外凯向前移动,为下一循环的掘进准备。
8、后支撑
后支撑与内凯机架相连,位于后外凯机架的后面,见图8。
后支撑通过液压油缸控制伸缩。
后支撑缩回时,内凯的位置能够在水平和垂直方向上调整,以调整TBM的隧道中线。
9、皮带桥
皮带桥直接装在TBM主机的后面,支承在平台拖车上,它搭桥以加大下面的作业空间,以便安装仰拱块和铺设钢轨。
皮带桥内装有皮带机系统和通风系统、仰拱块吊机、材料提升系统。
10、拖车
后配套门架式拖车每节长约10m,在轨距为2980mm的仰拱钢轨上拖行。
在拖车上,装有TBM液压动力系统、配电盘、变压器、总断电开关、电缆卷筒、除尘器、通风系统、操纵台、皮带输送系统、混凝土喷射系统、注浆系统、供水系统及其它辅助设备。
门架式拖车的下层空间,通行矿车、载人客车、材料车、牵引机车等。
装碴台为双轨装碴系统,可容两列车装碴,每个列车的组成一般有10节矿车、3节材料车、1节人车和1节机车,列车总长约117m。
11、导向系统
导向系统由装在TBM上的两个激光靶和装在隧道洞壁上的激光器组成,激光靶装于刀盘护盾背后,由一台工业电视监视器进行监视,监视器将TBM相对于激光束的位置传送到操作室的显示器上。
当机械换步时,操作人员根据这些信息对TBM的支撑系统进行调整。
12、数据处理系统
数据处理系统监视和记录以下数据:
日期与时间、掘进长度、推进速度、每一循环的行程长度与持续时间、驱动电机的电流、驱动电机的接合次数、推进油缸压力、支撑油缸压力。
记录数据被显示和贮存,任何时候都能读取和打印。
贮存的数据能制成柱状图或饼状图。
13、除尘系统
除尘系统装于后配套拖车的前端,吸尘管与内凯及刀盘护盾相连,在刀盘与掌子面之间形成负压,使得TBM前约40%的新鲜空气进入刀盘与掌子面之间,防止含有粉尘的空气逸入隧道。
除尘器的轴流风机吸入的含尘空气穿过一有若干喷水嘴的空间,湿尘吹向除尘器的集水叶片后、灰尘高度分离,流向装有循环水泵的集尘箱沉淀。
14、锚杆钻机
共有4台锚杆钻机,2台位于刀盘护盾后面,在内凯机架旁边;
另外2台位于后支撑靴后面,在内凯机架旁边。
锚杆钻机在机器掘进时能进行锚杆的安装。
每台钻机的凿岩机滑道装在外凯机架上,前2台凿岩机能覆盖隧道顶部150°
范围,并可沿TBM纵向滑移一个行程的长度。
后2台凿岩机能覆盖隧道底部150°
锚杆钻机钻孔直径为38mm,钻孔深度为3.5m,每个动力站的功率为55kW,供2台凿岩机使用。
15、超前探测钻机
超前探测钻机用在TBM前面打探测孔,打探测孔时,TBM必须停止掘进。
超前钻机能钻Φ51mm、深31m的孔,也能钻Φ102mm、深20m的扇形管棚孔。
超前钻机装于外凯机架上、前后支撑靴之间,钻孔时,移动至TBM护盾的外边、以微小的仰角在TBM前方钻孔。
锥形引导能适应整个刀盘护盾导向和稳定钻杆。
超前钻机的动力由锚杆钻机的动力站之一提供。
16、钢拱架安装器
钢拱架安装器可在TBM掘进过程中进行作业,在刀盘后面进行钢拱架的预组装和安装。
钢拱架安装器由以下部分组成:
在刀盘护盾后面的预组装槽、液压驱动的牵引链、在内凯上纵向移动的平台、钢拱架提升与伸展用的液压油缸。
钢拱架安装器由装在刀盘护盾后面的控制台直接操作,由TBM的液压系统提供动力。
17、仰拱块吊机
仰拱块吊机沿设备桥下的双轨移动,它吊起仰拱块运向安装位置。
仰拱块吊机可以沿水平、垂直方向移动。
移动方式是链传动。
起吊能力为13吨。
18、注浆系统
注浆系统装于TBM后配套上,由HCM300型螺杆式连续搅拌机、HRW160型搅拌器、ZMP725型双作用注浆泵及液压站组成。
注浆系统把拌合砂浆用于仰拱块的灌浆、混凝土粘接、岩石的压力注浆及断层的稳固。
19、混凝土喷射系统
采用阿立瓦(Aliva)混凝土喷射系统,装于TBM后配套上,由2台AL-277型30kW湿式喷射机、2台0.55kW液体计量泵、2台AL-303型混凝土喷射机械手组成。
20、空压机
采用132kW风冷式螺杆空压机,型号为SSR-MH132。
该空压机作为混凝土喷射机及风动工具作业的风源。
能力为22m3/min,风压为850kPa。
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- 盾构 技术参数