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中國盾構機的“前世”與“今生”

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Tips:轉盤軸承
盾構掘進機是地面下暗挖施工隧道的專用工程機械，它具有一個可以移動的鋼結構外殼(盾殼)，內(nèi)裝有開挖、排土、拼裝和推進等機械裝置，可以進行開挖、支護、襯砌等多種作業(yè)的一體化施工，被廣泛應用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程建設。目前，在歐美等發(fā)工業(yè)發(fā)達國家使用盾構機進行施工的城市隧道已占90%以上。現(xiàn)代盾構機掘進機集液壓、機電控制、測控、計算機、材料等各類技術于一體，屬于技術密集型產(chǎn)品。

 

盾構掘進機是地面下暗挖施工隧道的專用工程機械，它具有一個可以移動的鋼結構外殼(盾殼)，內(nèi)裝有開挖、排土、拼裝和推進等機械裝置，可以進行開挖、支護、襯砌等多種作業(yè)的一體化施工，被廣泛應用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程建設。目前，在歐美等發(fā)工業(yè)發(fā)達國家使用盾構機進行施工的城市隧道已占90%以上?，F(xiàn)代盾構機掘進機集液壓、機電控制、測控、計算機、材料等各類技術于一體，屬于技術密集型產(chǎn)品。 
隨著國家基礎建設的大規(guī)模實施，由城市交通、水利、能源等工程都將擁有大規(guī)模的隧道建設任務，我國各類盾構機市場將超過200億元的產(chǎn)值，但是令人遺憾的是長期以來進口盾構機充斥著市場，德國和日本多家公司的盾構機市場占有率一直到90%以上?？上驳氖?，2002年國家科技部等四部門加入國家863計劃，隨著“先進號”、“中鐵一號”等一批具有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)盾構機的出現(xiàn)，打破了進口盾構機一統(tǒng)天下的局面。在盾構機設計方面，要適應粘土、粉土、礫土、卵石土及富含水等多種復雜的地層，又要在這些地層穩(wěn)定的開挖和安全的掘進，盾構機不僅要有絕對的技術先進性、經(jīng)濟性、而且對許多配套零部件的性能要求高?，F(xiàn)階段國內(nèi)盾構機配套零部件生產(chǎn)技術的落后。如“先進號”、“中鐵一號”雖然國產(chǎn)化率等到了60%-70%，尤其是盾構機上采用的關鍵部件如：軸承卻需要進口。
盾構驅動大型轉盤軸承及其密封是盾構機中核心部件，是決定盾構機使用壽命關系到整個盾構機施工過程的進度和安全，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，如果沒有合理的時機和壽命分析將造成巨大的經(jīng)濟損失。盾構機軸承研發(fā)與制造有以下難點：
 在盾構機作業(yè)中，大軸承承受力盤掘進時的巨大的推力和傾覆力矩并將其傳遞給刀盤：承受刀盤驅動系統(tǒng)的巨大回轉力矩，將其傳遞給刀盤使其回轉；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過程中與開挖面產(chǎn)生沖擊載荷對大軸承產(chǎn)生影響。
 在盾構機中大轉盤軸承使用壽命一般在1000小時左右，這一壽命保證盾構機掘進10公里比更換軸承。
   密封系統(tǒng)也是軸承的一關鍵部件，該系統(tǒng)位于大軸承的前端，阻止泥沙進入軸承內(nèi)部，保證盾構機的正常使用起到了關鍵作用。
    由上可以得出盾構機驅動打轉盤軸承不同于一般的標準表軸承，它具有很強的針對性，受力復雜，而且具有較高的可靠性和壽命，這就對軸承的材料，軸承的加工工藝，軸承的檢測技術提出了較高的要求。因此盾構機大轉盤軸承素有轉盤軸承“皇冠上的明珠”之稱。其核心技術一直被美國的ANDREWS軸承公司，日本NSK、瑞典的skf所掌握的。
國內(nèi)盾構機產(chǎn)業(yè)對于發(fā)達國家而言起步較晚，但在國家相關產(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步。如上海隧道工程股份公司實現(xiàn)了整機零部件國產(chǎn)化，擁有自主知識產(chǎn)權，尤其是制約國產(chǎn)盾構的關鍵零部件，主機軸承，經(jīng)過上海隧道工程股份公司與洛陽市世必愛精誠合作，由洛陽世必愛特種軸承有限公司率先在國內(nèi)同行業(yè)中研制出盾構機主機軸承，經(jīng)測試完全符合工況要求，打破了國外核心零部件壟斷，同時價格為國外同類產(chǎn)品的幾十分之一，為國產(chǎn)盾構機的自主研發(fā)與生產(chǎn)打下了堅實的基礎。
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