隧道掘进机的轴承和密封设想思量身分

原标题：隧道掘进机的轴承和密封设计思量身分

隧道掘进设置装备摆设的宁静可靠运行依靠于要害轴承和密封件的完备性

隧道一旦施工开始，就没有转头路了。隧道掘进机（TBM）没有配备倒档，是以呆板一定可以或许完成其事情而不会在门路上产生任何显着的机器妨碍。假如显现题目，进入呆板举行修理大概是一项庞大，昂贵且耗时的工程，格外是重要的反转展转支承安置在TBM的齿轮箱内。主反转展转支承是呆板的焦点，假如产生妨碍，它不克不及方便调换，大概导致数月的耽搁和本钱超支，这大概很简单增添到数百万美元。

对付设计工程师而言，提供高程度可靠性和可用性的挑衅因与隧道工程相干的极其恶劣的事情条件而变得越发庞大。TBM联合了几个非常不盼望的要害部件操纵条件，包罗慢速扭转，高静态和打击负载以及湿润，邋遢的情况。总之，这些特性是加快磨损和部件破坏的配方。

几十年来，SKF与重要的TBM制造商互助开辟了牢固的轴承，密封和润滑办理方案，可餍足天下上最苛刻的隧道工程的要求。本文先容了与这些组件的设计，操纵和维护相干的一些重要挑衅，以及可用于办理这些题目的办理方案。

切削盘轴承

大型TBM利用大量切削盘，每个切削盘在一对圆锥滚子轴承（TRB）上扭转。在操纵中，这些轴承蒙受高瞬态载荷，当盘被迫进入岩石而且随着质料破碎而忽然开释时，这些载荷会急剧上升。盘的扭转速率取决于其在刀头上的位置，但通常在10至20rpm的范畴内。利用越来越大的TBM导致刀盘直径相应增添，从几年前的13英寸尺度增进到最大的当代呆板上的17英寸乃至19英寸。

切割盘TRB的位置使得轴承外貌很大概在操纵时期被污染。这与极度打击载荷的存在相联合意味着轴承制造商一定设计轴承以应对不匀称的载荷和滚子和滚道外貌上的高度局部力。同时，一定思量到产生轴承过早失效的性子。这里的优先事变是幸免滚道完全断裂，这会导致磁盘阻塞，从而导致多个磁盘破坏。

构建可以处置惩罚这种情况的轴承必要认真存眷多少形状，质料选择和外貌处置惩罚要领。设计工程师必要使用专有的有限元阐发东西来优化要害轴承设计和制造参数，以提供最佳的特性组合。比方，对滚道多少形状的小幅度调解会对轴承应对不规章载荷的本领孕育发生很大影响，同时利用准确操纵的滚道外貌硬化可提供充足硬度的转动外貌，同时连结坚固的芯部以防备失效爆裂条件。

测试切割盘轴承给制造商带来了另一个挑衅。没有可用的测试装置可以或许充实再现真实操纵的严厉性，而且差别项目标操纵条件会有很大差别。是以，轴承设计工程师在评估新设计时一定寄托履历和盘算机模仿的组合。

从磨损的切割盘上移除轴承的状态也可以提供关于其操纵条件的有效信息。对轴承外貌磨损和破坏的专家阐发可以展现修改操纵和维护步伐以最大化轴承寿命的时机。假如项目面对不测挑衅的地面条件，SKF工程团队乃至可以或许使用从受损轴承中得到的看法来生产旨在进步性能的定制办理方案。

因为光盘调换操纵是在地下举行的，是以它们一定尽大概简洁，只必要少少的时间，人力和专业东西。然而，圆盘内圆锥滚子轴承的可靠运行依靠于得当的预载程度，一定由维护团队在安置轴承时举行设定。

在实践中，操纵员在现场评估轴承预载荷的本领有限，而且一定依靠于在组装时期在部署上丈量的扭矩。为了关心操纵员完成这一要害的装置步调，切削盘中利用的TRB制造成具有严厉的尺寸公役，从而确保安置扭矩和预载荷之间最靠近的大概相干性。其他身分也可以发挥作用，包罗安置硬件的状态和润滑，是以认真查抄组件和服从尺度安置协议是必不行少的。轴承提供商还可认为操纵员提供相应的盘式轴承调换步伐和维护职员培训方面的支持。

反转展转支承

固然全部切削盘轴承都采纳了大抵相似的设计，但TBM制造商对主反转展转支承的设计提出了更高的要求。这是TBM中最要害的轴承，是小齿轮传动和刀头之间的联络，同时也负担了隧道掘进作业中孕育发生的庞大载荷。反转展转支承组件的尺寸范畴可以从直径小于2米的微型隧道应用到最大的隧道掘进机的8米以上。制造商可以依据呆板的尺寸，预期的地面条件和整个呆板布局利用差别的轴承部署。

是以，反转展转轴承始终是高度定制化的设计，由OEM和轴承提供商紧密互助创建。SKF为此类项目开辟了专门的设计和优化软件，许可对包罗转动元件，连结架，滚道，驱动齿轮和安置部署在内的完备反转展转支承组件举行建模和仿真，从而在给定负载下准确盘算轴承和齿轮的利用寿命条件。TBM反转展转支承设计中的特别办理方案可包罗弹簧加载的滚道设计，以淘汰硬岩应用中的打击载荷。

大型TBM反转展转支承轴承给运输，装置和维护带来了挑衅。依据OEM要求，反转展转支承可以作为单个零件提供，也可以由包罗密封体系在内的完全组装的单位提供。在某些情形下，轴承可以分段结构，以便在呆板产生不行预见的变乱时便于运输，安置或调换。

除主反转展转支承外，市场上另有用于螺旋运送机和安置体系的特别系列反转展转支承。

密封

反转展转轴承寄托得当的润滑和进入爱护来生存。这意味着用于爱护这些轴承免受隧道镗孔恶劣情况影响的密封件是项目要害部件。

与反转展转支承组件自己一样，TBM主轴承的密封办理方案必要举行优化，以餍足典范应用的需求以及具有更极度条件的定制项目。SKF保存对密封设计和制造工艺的完全操纵，订定本身的专有质料，并利用内部制造工艺确保准确操纵制品密封多少形状，无论呆板的尺寸怎样。

反转展转轴承密封一定实现多个目的：在轴承组件内连结润滑剂，防备水，泥浆和碎屑，并顺应操纵时期大概产生的严峻错位。密封一定可以或许在整个项目标整个历程中推行这些职责，纵然在蒙受岩石颗粒的连续磨损时也是云云。

为了到达所需的性能程度，通常利用多个串联的唇形密封件，它们之间具有润滑。SKF的TBM密封件是通过使用FEA来思量全部负载情形而设计的，比方不合错误中，加压，油脂冲洗乃至安置举动。

为了简扮装配历程，并便于现场调换密封件，假如必要，SKF开辟了一种利用紧凑型手持设置装备摆设的专业焊接工艺，使工程师可以或许在局促的空间内操纵。该历程许可安置主密封件而无需移除切割头，从而明显淘汰停机时间。

其他轴承和润滑办理方案

除了专为TBM应用开辟的高度专业化的组件外，SKF还为呆板制造商提供种种其他组件，体系息争决方案。这些包罗用于螺旋运送机驱动，安置轴承和其他帮助设置装备摆设的尺度轴承和密封件，以及周密的会合润滑体系，可以准确地将油或油脂直接注入轴承，以确保最佳润滑，同时淘汰白费或情况污染。