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自家的掘进机却不得不用别人的主轴承-鸭脖官网

本文摘要:主轴承被称为全断面隧道掘进机(TBM)的“心脏”,在TBM运行过程中分担主要载荷,是刀盘驱动系统的关键部件,其工作状态非常危险。

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主轴承被称为全断面隧道掘进机(TBM)的“心脏”,在TBM运行过程中分担主要载荷,是刀盘驱动系统的关键部件,其工作状态非常危险。掘进机采用液压、机械、电气等领域的高科技成果,采用计算机自动控制、工厂化操作、在线动态监测和指导。

是集盾构机、排渣、运输、支护于一体的成套设备,长几十米至200米以上,总重量几百吨至5000吨以上。它是目前最先进的地下空间建设设备。

每套平均价值在几千万元到两亿元不等。“就整机生产能力而言,国产掘进机与世界上最先进的设备水平差不多,但最关键的主轴承都依赖进口。”中铁建工重工集团中央研究院的梅永兵博士告诉《科技日报》记者。

掘进机主轴承的工作环境非常危险,必须承受高速旋转、大载荷和温升。“掘进机工作的地质具有未知性和变化性的特点,而刀盘滚刀切削岩石时的可变载荷使主轴承不得不承受各方向的连续、变化和载荷。”洛阳轴承研究所有限公司的李云峰博士说。

以直径15米的掘进机为例,整机重4500吨,主轴承所在的主机重2800吨,与轴承连接的前刀盘重520吨左右;盾构机的动力来自28套千斤顶,发动机后约22500吨,盾构机的速度只有5厘米每分钟。“要传递这么大的发动机,掘进机必须装有直径7米的主轴承,滑动体沿圆周滑动的线速度为220米/分钟。”李云风说道。

在地下密闭工作空间,主轴承由于长时间倒计时运行也产生摩擦热,温度从20上升到120。大载荷和令人不快的温升不仅大大降低了轴承材料的刚度,而且还大大提高了它们的强度李云峰指出,在这种工况下,掘进机主轴承可靠性指标的剔除是非常苛刻的。由于技术含量低,单个主轴承的成本约占掘进机的1/20,是掘进机所有零部件中最昂贵的。“在既定的施工路段,如果掘进机主轴承经常发生故障,进行现场维修或更换是非常困难的,甚至是不现实的。

”梅永冰说,这拒绝了主轴承不能出故障,掘进机厂家宁愿出高价,自由选择国外知名品牌可靠性高的主轴承。据报道,国内掘进机年生产规模约450台,仅进口轴承就达近10亿元。与直径只有几百毫米的传统滚动轴承相比,掘进机的主轴承直径几米,是结构最简单的轴承。生产必须有上百道工序,主要是环、辊、保持架。

“掘进机的主轴承尺寸相当大,在安装方式上有别于传统的滚动轴承。需要用螺栓连接主机,所以需要安装孔。

”李云峰表示,传统应用领域安装轴承一般采用通过内外圈应对主机部件的方式,孔数一般为个位数。以直径6.34米的掘进机设施主轴承为例,直径3米,附加孔20个,喷油孔40个,连接孔20个,定位孔10个,整套轴承零件总数超过600个。“这么多孔,设计和加工过程就像雷区。

不要一直保持高度的小心,以防相互干扰。”李云峰表示,如果由于设计人员的轻微失误,造成新增孔的方位和圆周基准出现轻微错误,按图加工后会造成大量废品。

除了大型孔,由于尺寸原因,直径
“主轴承工作载荷的清晰理论数据和工程计算数据都非常完整,为其设计和建模提供了现实和非常丰富的依据。”李云风说道。目前,世界上能开发掘进机主轴承的企业只有4家,分别是德国的Roteder、IMO、FAG和瑞典的SKF,其中Roteder仅在世界上就占据了断面隧道掘进机领域的绝大部分市场份额。

据悉,rotide公司生产的主轴承技术和工艺水平最低,rotide公司生产的主轴承直径已超过7米,在几台直径14米的镗床上组装,盾构机的隧道长度总计已达50公里。随着隧道施工技术的发展,隧道设计的里程和直径也越来越大,单个主轴承的设计寿命超过20公里,轴承直径超过6米往往被拒绝,这进一步增加了掘进机主轴承的技术研发问题。”如果直径高达8米,承重结构必须分段设计.”李云风说道。掌握直径3米的核心技术,实验寿命相当于国外同类产品。

除了不受材料因素限制外,国产掘进机主轴承在设计和技术上与国外产品没有太大差距。“我国现有的滚动轴承理论是基于刚性环的假设,不适合分析掘进机主轴承的内应力。”洛阳轴承研究所有限公司董事长王京花表示,国内掘进机的生产历史只有十几年,所有的数据都是供不应求的,设计计算无法输出预计载荷,这样设计的轴承无法给出实际工况。王京花还解释说,国外著名轴承企业更注重轴承和主机的结构。

在设计时,轴承被视为主机的一个组成部分,两者相互配合。另一方面,在中国,轴承和主机的设计是“独立的”,相互独立的。

“彼此不熟,主轴承不能叫主机环境的机械不道德。”李云峰表示,为了适应宿主环境的机械不道德性,必须制定出非常复杂的动力学模型、工程数据和数值计算平台。

国外轴承设计的合理性已经通过大量试验得到检验,积累了大量的工程数据。这些方面在国内完全空白。

谈到掘进机主轴承的生产工艺,李云峰列举了加工工艺、热处理工艺、焊接工艺等因素。“国外热处理工艺已发展到无软带表面淬火,而我国没有这种工艺。

”李云峰说,主轴承滚道表面没有软带,表面淬火后不会完全硬化。这样就彻底消除了牵引造成的塑形、变形、过早疲劳、软带区损坏等隐患。

掘进机主轴承国产化的曙光正在出现。“我们已经开始与国内领先的掘进机——铁建重工紧密合作,首次积极开展掘进机主轴承的研究工作。”王京花透露,洛阳轴承研究所作为国内唯一一家滚动轴承综合研究所,覆盖基础领域和应用研究,享有盾构机和盾构机技术(轴承)国家重点实验室,加快了施工技术研发步伐。目前已掌握直径3米的主轴承核心技术,实验寿命与国外同类产品相当,争取在2018年安装试用。

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