主驱动密封作为盾构机刀盘驱动的核心部件,其仍然长期依赖进口,这使得国产盾构机驱动的设计一直处于被动地位。为了推动刀盘驱动密封的国产化,打破盾构机关键部件的进口垄断,本文对驱动密封试验平台研发进行阐述,验证国产驱动密封的耐压性能、可靠性和稳定性,以期可为国产驱动密封的应用提供数据支撑。结果表明:试验平台能满足目前市场上多翅型密封及VD型密封两种主流密封形式在高工作压力下的试验需求,研制的密封圈在1 MPa工作压力下密封性能良好,其性能达到预期的效果。

泵送性和抗水压密封性是评价盾尾密封脂的2个重要性能指标,但目前国内外尚无统一的测试仪器、测试方法和评价标准。通过调研国内外相关标准和资料,针对盾构机盾尾密封脂使用工况,研制出了泵送性测试仪和抗水压密封测试仪,并建立了相应的测试方法,对于评价盾尾密封脂的性能、研发新的盾尾密封脂、施工选型等具有借鉴意义。

随着盾构施工工法在轨道交通、城市管廊、水利水电、煤矿等各行业应用日渐成熟,不同行业的应用工况条件对盾构机也提出了不同的需求,其中大埋深、高水压是很典型的一种工况需求。本文对目前国内已在使用的、针对这种工况设计的主驱动多唇形密封方案及翅型密封+VD密封方案进行了研究分析,通过剖析原理,优劣对比,最终提出了更适合高水土压力工况的密封配置方案。

针对盾构机主驱动超大聚氨酯(PU)密封圈(简称PU密封圈)在生产及应用中存在的问题,利用有限元分析软件Ansys对盾构机主驱动PU密封圈结构进行仿真优化;研究了主要原材料对PU弹性体性能的影响;进一步对盾构机主驱动PU密封圈的生产环境、配套设备和工艺以及产品评测平台进行优化设计,形成了整套自动化连续硫化生产技术,确保了盾构机主驱动PU密封圈的质量稳定性和在实际工程中良好的应用效果。

为了研究盾尾密封系统中盾尾密封刷的磨损现象,分析磨损对其密封性能的影响,并根据影响规律提出盾尾刷磨损判据。基于多孔介质理论,构建CFD模型,研究不同磨损情况下的盾尾刷对油脂腔压力、油脂泄漏量的影响,提出盾尾密封刷磨损判据。结果表明,同样的注脂压力下随着掘进距离的增加,当油脂腔内压力逐渐降低时,磨损正在发生。若油脂腔内压力下降为初始值的75%或油脂泄漏率持续升高达到初始泄漏率的3倍以上时,盾尾刷已经磨损而失去密封能力,需要及时更换。

为研究盾构机主驱动密封圈压缩量以及正反面润滑油脂载荷对密封圈密封性能的影响,通过ANSYS有限元软件研究在不同压缩量和密封圈不同正反面加载压力下,丁腈橡胶(NBR)材料的VD形密封圈的密封性能。结果表明:在压缩量3~7 mm区间,随着压缩量的增加,密封圈接触面的最大von Mises应力先不断增加后逐渐趋于稳定,而最大接触压力不断下降;当压差保持一致时,随着密封圈正反面的压力升高,该VD形密封圈接触面最大压力也保持相近幅值的上升;当密封圈正反面压力变化时,该密封圈结构保证了接触压力的裕度,从而保证了密封结构密封效果的稳定性。通过曲面响应法,对设计的一种带反面支撑结构的VD形密封圈进行优化,得出在压缩量7 mm,密封圈正反面压力0.9-0.6 MPa时,其密封效果最好时出现在支撑角度为9.3453°,支撑长度为59.499 mm时,优化后VD形密封圈最大接触压力提高...

为提升盾构机铰接密封性能和使用寿命,研究其密封机制及主要失效形式,使用ANSYS Workbench软件建立密封二维轴对称模型,基于响应曲面法分析各影响因子对密封性能的灵敏度和影响趋势,并进行油脂用量的量化研究。结果表明:影响因子的灵敏度由大到小依次为材料的弹性模量、润滑油脂压力、倾斜角度和密封油脂压力;通过合理构建背压能够提高密封的耐压能力;随着材料弹性模量的增大,密封最大等效应力和最大接触压力呈现线性增大;倾斜角度的增大会引起

液压推进系统是盾构机的关键构成,承担着盾构机姿态控制、纠偏和同步前进等重要功能,以推进系统的运行数据为基础,精准预测数据的变化是分析、预测和避免盾构机产生安全问题的重要手段。基于随机时序分析法(Autoregressive Integrated Moving Average model, ARIMA)对盾构机液压推进系统数据进行预测研究。首先利用相关性分析方法,获得了与盾构机液压推进系统推进过程相关性较高的数据类别为掘进速度,基于该数据进行了自相关性的分析;之后,基于ARIMA方法,建立

针对盾构机液压推进系统的智能故障诊断系统设计的相关问题,以中铁十四局在工程项目中使用的泥水盾构机为研究对象,介绍了盾构机液压推进系统的工作原理,利用故障影响模式及危害性分析(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis, FMECA)方法对推进系统的故障模式和故障机理进行了梳理总结,并根据推进系统的工作原理,结合AMESim软件建立了系统的仿真模型,通过修改模型参数模拟出液压缸泄漏、溢流阀泄漏、换向阀泄漏、调速阀损坏4种常见故障模式。在此基

介绍了土压平衡盾构机推进液压系统的设计，主要内容包括液压系统的参数计算、液压原理图的设计以及插装阀集成块的设计。该系统应用电液比例控制技术实现了推进力和位移的控制；采用二通插装阀技术实现了高压、大流量液压控制系统的集成；利用Solidworks软件对插装阀集成块进行三维实体建模、装配、并转化为二维CAD工程图，提高了设计效率。