TB880E掘进机推进液压系统改进设想

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秦岭隧道I线所用TB880E掘进机，经过近两年的施工使用，发现该机型在穿越不良地段时，存在撑靴利用不足而使推进力降低、成倍增加掘进时间的问题。特别在秦岭硬岩条件下，通过断层时，当撑靴可撑出三分之二，推进力却达不到额定推力的三分之二，在掌子面岩层较硬需大推力时，掘进时间明显成倍多于以往同类岩石所需时间，同时刀具磨损也比同类岩石下严重。据分析认为是由于该机推进液压系统设计不合理所造成的，以下分析其原因及改进设想。

1TBM推进工况简介及液压系统原理

1．1TBM推进H况简介

TBM内凯与刀盘相连，内凯分为前后两段，由螺栓连接（见图1）。前后外凯可分别在前后内凯上滑动。前后外凯分别有四个推进油缸推动内凯，实现刀盘向前掘进。前后外凯各有八个撑靴分为四组，成X型径向布置在外凯上。当撑靴全部撑紧在岩壁上时，撑靴与岩壁间静摩擦力就是推进油缸推进内凯前进的推进反力，掘进中TBM额定推力为17．5MN，推进油缸压力27．OMPa。前后外凯的各个撑靴可单独控制，在隧道壁某处过软或坍塌时，对应的撑靴油缸可关闭，不撑出撑靴。由于撑出撑靴数量的减少，必须相应减小推进力，即减小推进油缸压力，否则撑靴可能打滑或损坏导向柱。

1．2TBM推进液压系统原理图

从图2可看出，TBM前后两组推进油缸由同一个压力补偿器对推进油缸大腔供油，即前后两组推进油缸无论何时的推进压力相等，也就是前后外凯推进油缸的压力不能分别控制调整。

2推进液压系统设计缺陷分析

在过不良地段时，由于隧道壁岩石坍塌或其他原因形成空洞，造成前外凯或后外凯撑靴不能全部撑出的情形。例如，当前外凯16个撑靴可以全部撑出且撑靴所撑位置岩石状况很好，而后外凯撑靴只能撑出8个撑靴油缸，这时前外凯推进油缸推进力可以达到8．5MN，而后外凯因为只撑出一半数量撑靴，其推进油缸推进力只能达到约5．5MN，推进油缸压力约19.0MPa。从液压原理图可以着到，因为前后外凯推进油缸大腔油路相通，前外凯推进油缸压力与后外凯推进油缸压力相等，也为19．OMPa，因此总推力只有11MN。在秦岭一线北口硬岩条件下，多数小断层过后就是硬岩，需要TBM达到额定推力才能有效掘进。在这种情况下，推进力减小5－6MN对掘进的影响就是掘进时间成倍增加。如果前后外凯推进油缸可分别控制，使前后推进油缸的推进力都能达到其撑靴所能达到最大静摩擦力，在上例中，推进力就可以达到15MN，从而缩短掘进时间。

3液压系统改进设想

压系统改进原理图如图3所示，图中三位五通换向问可以是手动也可以是电磁换向，比例减压阀在操作室内操作盘上可调。举例说明，当前外凯仅能撑出4个撑靴，而后外凯撑靴可以全部撑出时，三位六通换向阎处于右位，从比例减压阀供油。在操作盘上调节比例减压阀的调节电位器，使后外凯推进油缸推进压力为19．OMPa。调节推进油缸比例阀的调节电位器，使前外凯推进油缸压力达到27．OMPa，从而可使刀盘获得15MN推进力，提高掘进效率.