某地鐵盾構(gòu)機(jī)的選型

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1、某地鐵盾構(gòu)機(jī)的選型盾構(gòu)機(jī)工作原理土壓平衡功能模式的工作原理就是盾構(gòu)必須在土壓平衡狀態(tài)下進(jìn)行隧道掘進(jìn)。將刀盤開挖下來的渣土填滿泥土倉，裝在切削刀盤后面及隔板上的攪拌臂對(duì)泥土倉內(nèi)的泥土強(qiáng)制攪拌。借助盾構(gòu)推進(jìn)油缸的推力通過隔板進(jìn)行加壓，產(chǎn)生泥土壓，這一壓力作用于整個(gè)作業(yè)面，使作業(yè)面穩(wěn)定，刀盤切削下來的渣土量與螺旋輸送機(jī)向外輸送量相平衡，維持泥土倉內(nèi)壓力穩(wěn)定在預(yù)定的范圍內(nèi)。盾構(gòu)機(jī)主要尺寸、技術(shù)性能和參數(shù)本工程初步擬定的盾構(gòu)及主要參數(shù)見下表，待中標(biāo)以后根據(jù)實(shí)際情況做進(jìn)一步修正。盾構(gòu)機(jī)主要尺寸、技術(shù)性能和參數(shù)項(xiàng)目名稱技術(shù)參數(shù)備注盾體前盾外徑φ6450mm中盾外徑φ6440mm開挖直徑φ6480mm總長(zhǎng)

2、8m總重430t盾構(gòu)型式土壓平衡盾構(gòu)最小水平轉(zhuǎn)彎半徑250m最大掘進(jìn)速度80mm/min千斤頂16組雙缸最大推力約40000KN注射口4個(gè)土壓傳感器5個(gè)盾尾外徑φ6430mm盾尾密封三排鋼絲刷加注油脂注脂通道2x4個(gè)φ25mm注漿通道數(shù)量及直徑4個(gè)單線DN50mm備用4個(gè)推進(jìn)油缸總推力約40000kN行程2000mm工作壓力350bar（max）鉸接行程150mm油缸數(shù)量14刀盤開口率約39%開挖直徑φ6480mm泡沫或膨潤(rùn)土的注射口8個(gè)刀具8把中心單刃滾刀、、8把鏟刀、26把單刃滾刀、1個(gè)仿形刀（含軟土刀具）、60把刮刀、2個(gè)磨損檢測(cè)裝置面板上增加焊接撕裂刀和先行刀刀盤驅(qū)動(dòng)型式面板式驅(qū)動(dòng)

3、形式液壓回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速0～4.5rpm最大扭矩4470kN.m脫困扭矩5340kN.m主驅(qū)動(dòng)功率945kW（3×315KW）人行閘型式雙倉式直徑φ1600mm工作壓力4bar試驗(yàn)壓力6bar管片安裝機(jī)型式中心回轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)角度±200°管片寬度1200mm徑向行程1000mm軸向行程2000mm轉(zhuǎn)速0～1.5rpm無荷載螺旋型式有軸螺旋式輸送機(jī)直徑800mm功率200kW最大扭矩/脫困扭矩198kN.m/224KN.m轉(zhuǎn)速0～22rpm出碴量385m3/h皮帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)型式及功率電動(dòng)，30KW皮帶寬度800mm運(yùn)送速度2.5m/s運(yùn)輸量450m3/h關(guān)鍵參數(shù)的復(fù)核1、推力的選取及驗(yàn)證按照經(jīng)驗(yàn)公式

4、進(jìn)行驗(yàn)算式中：β為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取500～1200；D為盾構(gòu)外徑，D＝6.45m；本盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)總推力為40000kN，大于經(jīng)驗(yàn)計(jì)算最小值，說明盾構(gòu)機(jī)的推力是足夠的。2、扭矩的選取及驗(yàn)證當(dāng)用刀盤扭矩的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算刀盤扭矩時(shí)T=αD3式中：α：扭矩系數(shù)，取α=1.6T=1.6×268.336=429.3t?m=4293kN.m本盾構(gòu)機(jī)最大扭矩T=4470kN.m，脫困扭矩Tmax=5340kN.m，可同時(shí)滿足經(jīng)驗(yàn)計(jì)算的要求。刀盤的驅(qū)動(dòng)功率1、刀盤驅(qū)動(dòng)所需功率式中：Tc為刀盤驅(qū)動(dòng)的最大扭矩；Tc=534t·m；n為刀盤最大扭矩時(shí)的轉(zhuǎn)速。與盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)的最大扭矩相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為0.45r/min，則刀盤執(zhí)

5、行機(jī)構(gòu)實(shí)際功率為：2、液壓馬達(dá)所需總功率其中：ηm為馬達(dá)效率，ηm=0.85；m為液壓馬達(dá)數(shù)量，m=8每個(gè)馬達(dá)功率為：3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的總功率其中：ηd為電機(jī)效率，ηd=0.9本盾構(gòu)機(jī)刀盤電機(jī)配備的功率為945kW，在滿足上述計(jì)算要求的情況下，仍有較大富裕，以應(yīng)付掘進(jìn)過程中不明因素的影響。盾構(gòu)推進(jìn)所需功率盾構(gòu)機(jī)最大推進(jìn)功率PT可按：PT=F·V式中：F---總推力，F(xiàn)=4000t；V---最大推進(jìn)速度，V=8cm/min；PT=4000×10×8×10-2/60=53.3kW。本盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)功率取值為75kW，可滿足上述要求。螺旋輸送機(jī)參數(shù)1、輸送量Q理論出土量QL可按：式中：D為盾構(gòu)的開挖直

6、徑，D=6.45m；Vmax為盾構(gòu)的開挖速度，Vmax=8cm/min×60=4.8m/h；α為土的松動(dòng)系數(shù)取為，α=1.5本盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)的輸送能力為385m3/h，可滿足計(jì)算要求。2、螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)功率螺旋輸送機(jī)所需功率：式中：w0為物料阻力系數(shù)，取3.2；γ為土的容重，取1.90t/m3；L、H為螺旋輸送機(jī)的水平長(zhǎng)度和高度初定螺旋輸送機(jī)的長(zhǎng)度為10m，傾角為23°則計(jì)算得電機(jī)所需功率為75.51kW，本盾構(gòu)機(jī)螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率200kW，可以滿足上述計(jì)算要求。皮帶輸送機(jī)的參數(shù)皮帶輸送機(jī)的輸送量為450m3/h。確定帶寬B式中：Q為皮帶輸送機(jī)的輸送量為450m3/h；Kd為端面

7、系數(shù)，查表Kd=355；Kv為速度系數(shù)，查表Kv=0.96；Kβ為傾角系數(shù)，查表Kβ=1；V為帶速，V=2.5m/s。現(xiàn)皮帶寬度為B=800mm＞727mm。滿足上述要求。2、皮帶輸送機(jī)的功率計(jì)算皮帶輸送機(jī)的功率即為電動(dòng)滾筒的功率，電動(dòng)滾筒的功率N可按公式：及計(jì)算得本盾構(gòu)機(jī)皮帶輸送機(jī)配備功率為30kW，滿足上述計(jì)算要求。