盾尾刷加工和组装工艺

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盾尾刷是盾构机的一种刷形密封件，安装在盾构机后端。在盾尾刷之间注入一定数量的黏性油脂填充物，便可在盾构机与管片之间实现密封。盾尾刷在防止地下水、外层土、衬砌背面注浆等流入隧道方面发挥着决定性作用，盾尾刷好坏直接影响盾构工程的进度、质量和安全。本文主要讲述盾尾刷加工和组装工艺。

1 盾尾刷结构

盾构机盾尾安装了3组盾尾刷，即前部、中部和尾部盾尾刷。前部和中部盾尾刷为前列盾尾密封件，尾部盾尾刷为后列盾尾密封件。3组盾尾刷之间形成2个填充空间，每个填充空间各设有6个自动填充黏性油脂的装置。盾构机掘进前，2个填充空间须提前充满黏性油脂。如图1所示。

每组盾尾刷由钢板制成的保护板、压紧板和不锈钢材料的钢丝刷组成。保护板与压紧板之间夹装了钢丝刷。保护板、压紧板、钢丝刷通过销钉固定在盾尾的基座板上，由此构成整块盾尾刷。如图2所示。

2 加工工艺

盾尾刷所用保护板、压紧板、基座板均为形状和尺寸要求相对较高的冲压件，为提高生产效率和保证零件质量，均采用模具化生产。其加工工艺流程如下：下料-冲孔-折弯-热处理。安装保护板、钢丝刷和压紧板的销钉由车床车削加工而成。

（1）保护板

保护板用于保护钢丝刷不受磨损。保护板由1mm和0.5mm厚的2层弹簧钢板制成，并采用浸漆防锈处理，以防止生锈断裂。前部和中部盾尾刷保护板的长度为150mm，尾部盾尾删保护板的长度为205mm。

保护板下料后，须进行热处理，其真空淬火温度为840℃，回火温度为400℃。回火后其金相组织为回火托士体，硬度为HRC 41～42。热处理后的保护板，既可保持足够的弹性，其芯部又具有一定的韧性。

（2）压紧板

压紧板用于压住钢丝刷，使其紧贴管片外壁。材质和保护板一样也是由弹簧钢板制成。压紧板采用弧型结构，根据盾构机规格，通过专用设备制成特定的曲线。在不受力状态下，钢丝刷均呈现120°弧形角度；在正常受力状态下，依靠压紧板和钢丝刷的弹性，可确保压紧板和钢丝刷与管片外弧面紧密接触。前部和中部盾尾刷压紧板的长度分别为130mm、230mm。压紧板下料后的热处理工艺与保护板相同。

（3）基座板

基座板安装在盾尾上，其作用是通过销钉同定保护板、钢丝刷、压紧板。基座板通常由5mm厚的钢板制作而成，尺寸由盾构机型号而定。以海瑞克为例，其基座板分为长板和短板。长板长度为275mm，宽度为200mm；短板长度为115mm，宽度为200mm。基座板的长、短根据安装位置决定。

（4）钢丝刷

盾尾刷分为长、短2种，前部和中部使用长盾尾刷，其钢丝刷由4层钢丝组合而成，这4层钢丝的长度分别为160mm、185mm、207mm、230mm。尾部使用短盾尾刷，其钢丝刷也由4层钢丝组合而成，从第1层到第4层钢丝长度是渐变的。其第1层钢丝长度从150mm渐变到185mm，第2层钢丝长度从185mm渐变到220mm，第3层钢丝长度从220mm渐变到255mm，第4层钢丝长度从255mm渐变到285mm。钢丝刷所用钢丝均弯成波纹状，并整理成束状。

3 组装工艺

在完成保护板、压紧板、基座板、钢丝刷以及销钉加工以后，即可进行盾尾刷的整体组装。具体组装工艺如下所述。

（1）安装销钉

先将4个销钉安装于基座板预制的4个孔内，如图3所示。

（2）放置压紧板

将两层压紧板穿在基座板对应的销子上，如图4所示。

（3）放置钢丝刷

将4层钢丝按照层次顺序叠放到基座板上。叠放时，将每层钢丝上压制的孔对准销钉并放置妥当。

（4）放置保护板

将4层钢丝放置妥当后，便可在4层钢丝上方放置保护板（见图2）。放置保护板时，将0.5mm的保护板重叠放置在1mm保护板的上方，并使保护板上的4个孔穿过销钉。

（5）压紧与焊接

使用平板硫化机，将基座板弯曲并压紧4层钢丝。压紧时，应保证4个销钉对准基座板上面的4个孔。基座板压紧4层钢丝后，便可进行焊接。焊接时应将销钉顶部焊接在基座板上。

（6）其他工序

上述组装工序完成后，还需完成以下3项收尾工序：一是使用手砂轮机将焊缝打磨平顺，二是对焊缝采取表面镀锌方法进行防锈处理，三是使用游标卡尺检验盾尾刷外形尺寸。这3项工序完成并合格后，即完成盾尾刷的制作工作。

盾构工程地质复杂、条件苛刻，盾尾刷损坏后更换起来非常困难。因此必须严格控制盾尾刷的设计尺寸和加工、组装工艺，以保证盾尾刷安装后的质量要求。