某地铁盾构机的选型

某地铁盾构机的选型某地铁盾构机的选型 盾构机工作原理盾构机工作原理 土压平衡功能模式的工作原理就是盾构必须在土压平衡状态下进行隧道掘 进 将刀盘开挖下来的渣土填满泥土仓 装在切削刀盘后面及隔板上的搅拌臂 对泥土仓内的泥土强制搅拌 借助盾构推进油缸的推力通过隔板进行加压 产 生泥土压 这一压力作用于整个作业面 使作业面稳定 刀盘切削下来的渣土 量与螺旋输送机向外输送量相平衡 维持泥土仓内压力稳定在预定的范围内 盾构机主要尺寸 技术性能和参数盾构机主要尺寸 技术性能和参数 本工程初步拟定的盾构及主要参数见下表 待中标以后根据实际情况做进 一步修正 盾构机主要尺寸 技术性能和参数盾构机主要尺寸 技术性能和参数 项项 目目 名名 称称技技 术术 参参 数数 备备 注注 前盾外径 6450mm 中盾外径 6440mm 开挖直径 6480mm 总长 8m 总重 430t 盾构型式土压平衡盾构 最小水平转弯 半径 250m 最大掘进速度 80mm min 千斤顶16 组双缸 最大推力约 40000KN 注射口4 个 盾 体 土压传感器5 个 外径 6430mm 盾尾密封三排钢丝刷加注油脂 注脂通道2 x 4 个 25mm 盾 尾 注浆通道数量 及直径 4 个单线 DN50mm 备 用 4 个 总推力约 40000kN 行程 2000mm 推 进 油 缸 工作压力350bar max 行程 150mm 铰 接 数量 14 项项 目目 名名 称称技技 术术 参参 数数 备备 注注 油 缸 开口率约 39 开挖直径 6480mm 泡沫或膨润土 的注射口 8 个 刀 盘 刀具 8 把中心单刃滚刀 8 把铲刀 26 把单刃滚刀 1 个仿形刀 含 软土刀具 60 把刮刀 2 个磨损检测装置 面 板 上 增 加 焊 接 撕 裂 刀 和 先 行 刀 型式面板式 驱动形式液压回转驱动 转速0 4 5rpm 最大扭矩 4470kN m 脱困扭矩 5340kN m 刀 盘 驱 动 主驱动功率945kW 3 315KW 型式双仓式 直径 1600mm 工作压力 4bar 人 行 闸 试验压力 6bar 型式中心回转式 旋转角度 200 管片宽度 1200mm 径向行程 1000mm 轴向行程 2000mm 管 片 安 装 机 转速0 1 5rpm 无 荷 载 型式有轴螺旋式螺 旋 直径800mm 项项 目目 名名 称称技技 术术 参参 数数 备备 注注 功率 200kW 最大扭矩 脱 困扭矩 198 kN m 224KN m 转速0 22rpm 输 送 机 出碴量 385m3 h 驱动型式及功 率 电动 30KW 皮带宽度 800mm 运送速度 2 5m s 皮 带 输 送 机运输量 450m3 h 关键参数的复核关键参数的复核 1 推力的选取及验证 按照经验公式进行验算 kNDF 2 式中 为经验系数 取 500 1200 D 为盾构外径 D 6 45m kNF49923 2080145 6 1200 500 2 本盾构机设计总推力为 40000kN 大于经验计算最小值 说明盾构机的推 力是足够的 2 扭矩的选取及验证 当用刀盘扭矩的经验公式计算刀盘扭矩时 T D3 式中 扭矩系数 取 1 6 T 1 6 268 336 429 3t m 4293 kN m 本盾构机最大扭矩 T 4470kN m 脱困扭矩 Tmax 5340kN m 可同时满足经 验计算的要求 刀盘的驱动功率刀盘的驱动功率 1 刀盘驱动所需功率 式中 Tc 为刀盘驱动的最大扭矩 Tc 534 t m n 为刀盘最大扭矩时的转 速 9550 nT P c 与盾构机设计的最大扭矩相对应的转速为 0 45 r min 则刀盘执行机构实 际功率为 2 液压马达所需总功率 其中 m 为马达效率 m 0 85 m 为液压马达数量 m 8 每个马达功率为 3 驱动电机的总功率 其中 d 为电机效率 d 0 9 本盾构机刀盘电机配备的功率为 945kW 在满足上述计算要求的情况下 仍有较大富裕 以应付掘进过程中不明因素的影响 盾构推进所需功率盾构推进所需功率 盾构机最大推进功率 PT 可按 PT F V 式中 F 总推力 F 4000t V 最大推进速度 V 8cm min PT 4000 10 8 10 2 60 53 3kW 本盾构机的推进功率取值为 75kW 可满足上述要求 螺旋输送机参数螺旋输送机参数 1 输送量 Q 理论出土量 QL 可按 式中 D 为盾构的开挖直径 D 6 45m Vmax 为盾构的开挖速度 kWP 6 251 9550 45 0 10534 4 kW P P m 296 85 0 6 251 kW P P d z 9 3289 0 296 kW37 8 296 Pm m P max 2 4 V D QL Vmax 8cm min 60 4 8m h 为土的松动系数取为 1 5 本盾构机的螺旋输送机的输送能 力为 385m3 h 可满足计算要求 2 螺旋输送机驱动功率 螺旋输送机所需功率 式中 w0 为物料阻力系数 取 3 2 为土的容重 取 1 90t m3 L H 为螺旋输送机的水平长度和高度 初定螺旋输送机的长度为 10m 倾角为 23 则计算得电机所需功率为 75 51kW 本盾构机螺旋输送机驱动电机功率 200 kW 可以满足上述计算要求 皮带输送机的参数皮带输送机的参数 皮带输送机的输送量为 450 m3 h 确定带宽 B 式中 Q 为皮带输送机的输送量为 450m3 h Kd 为端面系数 查表 Kd 355 Kv 为速度系数 查表 Kv 0 96 K 为倾角系数 查表 K 1 V 为带 速 V 2 5m s 现皮带宽度为 B 800mm 727mm 满足上述要求 2 皮带输送机的功率计算 皮带输送机的功率即为电动滚筒的功率 电动滚筒的功率 N 可按公式 及 fhzhk KHQQLKVLKN 00273 0 0 hm8 1568 4 4 45