張崇
（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第二工程有限公司，廣東深圳 518000）

　　【摘　要】對(duì)于盾構(gòu)機(jī)來講，其核心的驅(qū)動(dòng)部件就是主驅(qū)動(dòng)，在進(jìn)行盾構(gòu)法隧道施工時(shí)起著動(dòng)力轉(zhuǎn)換和輸出作用。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，主驅(qū)動(dòng)故障是極為普遍的狀況，只有對(duì)其進(jìn)行早期預(yù)防和常規(guī)保養(yǎng)才能有效保障盾構(gòu)機(jī)的正常使用。本文主要針對(duì)主驅(qū)動(dòng)的常見故障進(jìn)行分析，并總結(jié)出了切實(shí)有效的維護(hù)措施，以期能有效預(yù)防主驅(qū)動(dòng)故障，保障工程施工的順利進(jìn)行。
　　【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)機(jī)；主驅(qū)動(dòng)；故障分析；維護(hù)措施
　　1　引言
　　近年來，隨著我國(guó)交通行業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)的地鐵隧道和穿山隧道的開挖技術(shù)也取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，盾構(gòu)機(jī)作為一種集液壓、機(jī)械、電氣和自動(dòng)化控制于一體的大型綜合性施工機(jī)械，以其快速、優(yōu)質(zhì)、安全、高效等眾多優(yōu)勢(shì)在地鐵以及穿山隧道的施工中得到極其廣泛的應(yīng)用。而在盾構(gòu)機(jī)中其核心的驅(qū)動(dòng)部件就是主驅(qū)動(dòng)，它在隧道的施工中起到動(dòng)力轉(zhuǎn)換與輸出的作用。但是在實(shí)際的工程應(yīng)用中，通常會(huì)由于早期預(yù)防和長(zhǎng)期保養(yǎng)不當(dāng)，致使主驅(qū)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)一些故障，其中常見的主驅(qū)動(dòng)故障主要發(fā)生于前部密封、密封滑環(huán)、減速機(jī)、主軸承、馬達(dá)或驅(qū)動(dòng)電機(jī)等諸多方面。

　　2　盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)的原理
　　盾構(gòu)機(jī)的主驅(qū)動(dòng)裝置主要由主軸承、主驅(qū)動(dòng)箱、連接環(huán)、密封壓環(huán)、密封滑環(huán)、密封隔環(huán)、減速機(jī)、馬達(dá)或電機(jī)、扭矩限制器以及刀盤驅(qū)動(dòng)等部件組成。軸承外圈和前體的連接主要是通過連接法蘭用螺栓來進(jìn)行固定的，內(nèi)（齒）圈主要是通過螺栓與刀盤來進(jìn)行連接的，借助液壓的動(dòng)力來帶動(dòng)減速器、液壓馬達(dá)以及軸承的內(nèi)齒圈來直接驅(qū)動(dòng)刀盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。主軸承主要設(shè)置有2道唇形內(nèi)密封和3道唇形外密封（圖1），前一道內(nèi)密封主要是用來阻止盾體內(nèi)的大氣塵土入侵，而后一道內(nèi)密封主要是用來防止主軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油外滲；外密封的前兩道采主要是用性的失脂潤(rùn)滑來阻止土倉(cāng)內(nèi)泥漿和渣土的滲入，而后一道密封和內(nèi)密封的后一道基本相同，也是用來防止主軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油滲漏。

圖1 主驅(qū)動(dòng)內(nèi)密封示意圖

　　3　盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)故障分析和維護(hù)措施

　　3.1密封滑環(huán)磨損

　　實(shí)例：通過拆檢沈重NFMEPB?6280的盾構(gòu)機(jī)的主驅(qū)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)外密封滑環(huán)和唇形密封的連接處存在明顯的環(huán)槽狀摩擦痕跡，其中道密封處的痕跡的寬度和深度分別為13mm和2.6mm，而第二道密封處的痕跡寬度和深度分別為11mm和1.6mm，第三道密封處的痕跡寬度和深度分別為9mm和0.3mm。同時(shí)，在內(nèi)密封滑環(huán)前端道密封處還存在一道寬度和深度分別為2mm和0.3mm的環(huán)形擦痕，而在第二道密封處摩擦痕跡不明顯。

　　故障原因分析：在盾構(gòu)機(jī)中由于主驅(qū)動(dòng)密封滑環(huán)的唇形密封分布狀況的不同，可將其分為內(nèi)、外密封滑環(huán)兩種類型，都隨刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。通常狀況下，內(nèi)密封處的油壓比較小，也不受外部壓力的作用，這就使得內(nèi)密封滑環(huán)具有較好的受力狀態(tài)，因此其磨損就比較小。而外密封滑環(huán)的磨損通常主要發(fā)生在最前側(cè)部位，基本就是在第三道唇形密封的接觸點(diǎn)上。這道密封的前側(cè)主要用以直接來承受開挖艙的土壓壓力，其唇口擁有較大的形變，緊緊依附于外密封滑環(huán)之上，并對(duì)其產(chǎn)生了較大的徑向作用力，進(jìn)而加劇了滑環(huán)的磨損。維護(hù)措施：在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常在外密封滑環(huán)之間保留一定的調(diào)整空間，可以通過頂絲螺栓和緊固螺栓的配合，來進(jìn)行滑環(huán)和密封唇口之間接觸位置的調(diào)整。在實(shí)際的工程施工中，盾構(gòu)機(jī)每掘進(jìn)1km就要檢查一次外密封滑環(huán)，進(jìn)而有效確定是不是需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

　　3.2齒輪油系統(tǒng)報(bào)警

　　實(shí)例：在實(shí)際的工程應(yīng)用中，通過調(diào)試不同品牌的盾構(gòu)機(jī)，頻繁發(fā)現(xiàn)齒輪油系統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)傳感器不斷發(fā)出報(bào)警信號(hào)，導(dǎo)致刀盤不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并且盾構(gòu)在掘進(jìn)一段距離以后，齒輪油系統(tǒng)報(bào)警更加頻繁，將主驅(qū)動(dòng)箱后面的觀察孔打開后發(fā)現(xiàn)存在許多的黑色異物。

　　故障原因分析：通過對(duì)脈沖計(jì)數(shù)傳感器進(jìn)行有下限值的設(shè)定，一旦有報(bào)警信號(hào)發(fā)出，這就說明齒輪油的循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，這種情況下，其潤(rùn)滑的效果就極可能失效，進(jìn)而使各部件之間的嚙合運(yùn)動(dòng)受到顯著影響，另外，還會(huì)使各部件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱量得到顯著提升，極易造成部件的損壞。

　　維護(hù)措施：針對(duì)油溫過低的問題，在氣溫較低的季節(jié)或地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，要對(duì)齒輪油的潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行溫度防護(hù)，通過添加加熱裝置或防凍油來有效解決這一問題；也可以通過增加少量的液壓油來有效降低粘稠度，并定期的對(duì)油樣進(jìn)行分析，通過對(duì)海瑞克EPB6280的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，此方法解決油溫過低問題效果十分顯著，值得大力的推廣和應(yīng)用。對(duì)于齒輪油中存在異物的情況，在選擇齒輪油時(shí)，要盡可能的選擇純度和清潔度較高的油，可有效降低過濾器的堵塞現(xiàn)象。

　　3.3密封及潤(rùn)滑油品檢查

　　實(shí)例：在調(diào)試沈重NFM EPB 280盾構(gòu)機(jī)時(shí)，當(dāng)開啟主驅(qū)動(dòng)HBW油脂泵很長(zhǎng)一段時(shí)間后，在刀盤的法蘭面上始終沒有溢出油脂，只有齒輪油溢出，打開主驅(qū)動(dòng)的輔助油箱，油液液位下降。

　　故障原因分析：由主軸承的唇形密封特點(diǎn)可知，其前三道密封主要是由EP1來進(jìn)行潤(rùn)滑，而道密封則是和前三道密封呈背靠背方式裝配，在其前部的腔體內(nèi)注入HBW，用以防止土艙的土體進(jìn)入到主軸承內(nèi)致使其損壞；而背部的腔體則是從主軸承的輔助油箱內(nèi)注入齒輪油，清洗主軸承密封腔體內(nèi)的雜質(zhì)，以有效確保主軸承密封清潔良好。但在實(shí)際工程中通常會(huì)由于齒輪油具有較大的循環(huán)壓力，這就會(huì)導(dǎo)致前部腔體的HBW在未能充滿腔體時(shí)就會(huì)形成一定的壓力進(jìn)而將密封沖開，從主軸承的刀盤法蘭面直接溢出。如果HBW不能充滿前部的腔體，就會(huì)使密封失去保護(hù)作用。這樣在掘進(jìn)時(shí)，就極易使土艙土體進(jìn)入到主軸承內(nèi)部，進(jìn)而損壞主軸承。

　　維護(hù)措施：針對(duì)上述現(xiàn)象可以通過對(duì)泵出口壓力的調(diào)整，使其降低到HBW能順利的從主軸承的刀盤法蘭盤中溢出為止。如果油箱的液位下降，要及時(shí)的補(bǔ)充油品；如果顏色變化十分明顯，要及時(shí)的更換新油品。實(shí)際工程中就存在由于檢查主軸承齒輪油油箱不及時(shí)而導(dǎo)致主軸承的損壞現(xiàn)象。經(jīng)檢測(cè)鑒定，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的減速機(jī)末端端蓋和定位孔產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致減速機(jī)齒牙斷裂這種現(xiàn)象主要就是通過油品顏色檢查來進(jìn)行確定的。

　　4　結(jié)束語(yǔ)

　　主驅(qū)動(dòng)作為盾構(gòu)機(jī)核心的組成構(gòu)件，為有效保障盾構(gòu)機(jī)的正常運(yùn)行，在實(shí)際的施工過程中，施工企業(yè)要積極加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的日常檢查，對(duì)于其在施工中經(jīng)常出現(xiàn)的故障，要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工以及裝配的過程中進(jìn)行有效的控制，從根本上保障主驅(qū)動(dòng)的總體質(zhì)量，有效避免由于主驅(qū)動(dòng)的故障問題而造成的損失。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[4]田海雨.淺析盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)故障與維修[J].商品與質(zhì)量，2014.

來源：《華東科技：學(xué)術(shù)版》2015年第1期