小松K02盾构大修改造技术
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摘要：盾构机造价昂贵，寿命往往超过一个隧道合同标的掘进需要，可反复投入不同工点进行隧道掘进。随着掘进里程的增加，盾构的机况性能下降，为了满足掘进要求和提高性能参数必须进行合理的检修和改造。本文以小松k02盾构改造为例，对该盾构主要系统部件进行检测和拆解，更换密封和磨损较大的部件，重点说明刀盘结构、中心轴和减速箱、驱动电机、液压系统等的改造。
关键词：小松K02盾构；改造；刀盘；减速箱
Abstract: The shield machine is expensive, life is often more than one contract bid tunnel excavation needs, can be repeatedly put into different operating points tunneling.With the increase of driving mileage, performance decline of machine condition shield in order to reform to meet the driving requirements, and must be a reasonable maintenance performance parameters , this article Komatsu K02 shield transformation, for example, major system components of the shield to detect and dismantle, replace the seal and wear larger parts, focusing on cutter structure, the central axis of the Gear box, hydraulic system transformation.
Keywords: Komatsu K02 shield; transformation; cutter; Gear box
中图分类号：U455.39文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、项目概况
小松K02盾构自2008年投入施工已先后完成多个地铁项目施工任务，具体如下：1）上海地铁九号线9标——中华路站—南路站——1343；2）南京地铁TA03标——逸仙桥站—明故宫站——1139；3）苏州地铁I号线13标——星海街站—星明街站——1075；4）苏州地铁I号线13——星海街站—东方之门站——1054；5）苏州地铁II号线05标——天筑路站—火车站站——1594；6）苏州地铁II号线05标——天筑路站—金民东路站——1350，累计掘进里程7555m。在施工过程中小松K02盾构曾先后出现盾构被困、刀盘被卡等异常工况，在此工况下掘进时盾构刀盘扭矩和推进压力长时间超负荷运转，设备的综合性能下降较大。目前小松K02盾构目前正在苏州昆山江苏凯宫隧道机械有限公司存放，依据施工和贯通评估测试情况，为确保下一项目顺利施工，恢复设备整体性能，需要对该盾构主要系统部件进行检测和拆解，更换密封和磨损较大的部件，并对部分系统进行升级改造。
（一）刀盘
小松K02盾构机配有2个超挖刀，刀盘上配置5个泡沫加泥口，具体布置见下图。每个超挖刀2根液压油管，共4根液压油缸；5个泡沫加泥口配有1个通孔，2两根软管，正常情况下只使用3个泡沫加泥口，2个备用
1、超挖刀
在2个超挖刀安装位置的刀盘面板上采用气刨设备把如上图所以的钢板刨开，拆除磨损严重的超挖刀总成。将新的超挖刀总成按照小松公司标准定位安装，同时更换刀盘内部与超挖刀相配的液压油管。将刨除处清理打磨干净，刨除面板四周打坡口，点焊定位后严格按照焊接工艺要求进行焊接。
2、刀盘泡沫加泥口
刀盘设置有5个泡沫与加泥注入口，按照上图示意的拆解顺序，拆解泡沫与加泥注入口，更换中心带十字开口的橡胶皮。同时往各注入孔注水确认系统是否堵塞。更换刀盘内部的与泡沫加泥口配套的管路，更换过程要注意接头部位密封的安装正确性。
（二）中心轴和减速箱
将盾构本体侧的中心轴部位的土砂除去，将上图所示土仓侧绿色环形压板检查中心轴轴套部中心轴与密封支架的磨损情况。
拆解步骤:拆除外周唇形密封的接触面“A环”——拆除刀盘支撑D ——拆除圆周处的黄油嘴——拆除刀盘支撑B——拆除刀盘支撑C ——依次拆除
1、项目内容
①对主轴承密封接触区域磨损的凹槽进行堆焊处理，并按图纸尺寸及技术要求对其进行车床加工处理；
②检查主轴承内外圈所有密封的磨损情况，若磨损严重，则更换新密封件；
③检查主驱动电机轴承、减速箱、主轴承驱动齿圈及行星小齿轮的状况；
④清洗、检修集中油脂分配阀及滤芯，同时检查各油脂孔的出脂情况并对油道进行疏通清洗；
⑤对主轴承齿轮油及主驱动部件减速箱齿轮油进行油水检测，确定是否需要更换新油；
⑥检查齿轮油滤芯堵塞情况，清洗或更换新件，清洁并防护密封接合面、螺纹孔等；
2、处理方案
①清洁主轴承密封接触区域已磨损的凹槽，用耐磨焊条进行堆焊，完成后联系拥有大型车床的机加工厂家进行车床加工处理，同时对表面进行电镀处理，保证加工的尺寸精度和技术要求；
②测量主轴承内外圈密封尺寸，对超出使用尺寸界限的密封进行更换，安装时需根据接触面区域进行合理调整；
③拆检主驱动电机轴承，检查其状况并根据其现有情况进行必要更换，同时加注高速油脂；打开主轴承密封盖板，检查主轴承滚子、驱动齿圈及行星小齿轮的磨损情况，若磨损严重，拆解主驱动部件委外处理；拆检减速箱，检查密封、冷却部分及内部构件的磨损情况，进行必要的更换；
④彻底清洗集中油脂分配阀、滤芯及油脂孔，检查油脂分配阀的密封及滚针轴承的磨损情况，若损坏严重，则跟换新件，检修完成后加注齿轮油以防止内部件腐蚀；
⑤对齿轮油进行油水检测，分析系统的运行状况及损耗程度，为维修计划打下基础，同时记录在册，为以后设备使用及维护保养提供理论依据，更换新齿轮油；
⑥更换齿轮油滤芯，清洁密封结合面、与刀盘连接结合面及刀盘螺栓螺纹孔，并涂抹3#锂基脂进行防腐处理；
（三）主驱动电机减速箱拆解
1、拆除上图所示的A接合面的连接螺栓，将主电机和减速箱解体。
2、拆除上图所示的E断面的4颗连接螺栓，将小齿轮与减速箱传到轴解体。
3、拆除上图所示的B接合面的连接螺栓，将保护壳体拆除。
4、检查一级减速装置行星齿轮齿面及轴承磨损情况，根据检测结果确定是否更换行星齿轮和轴承。
5、将一级减速装置和二级减速装置解体。
6、检查二级减速装置行星齿轮齿面及轴承磨损情况，根据检测结果确定是否更换行星齿轮和轴承。
7、检查三级减速装置行星齿轮齿面、轴承及壳体内齿圈磨损情况，根据检测结果确定是否更换行星齿轮和轴承。
8、拆除上图所示的C接合面的连接螺栓，将二、三级减速装置壳体与传动轴支撑结构解体。
9、拆除上图所示的D接合面的连接螺栓，拆除轴承保护端盖。
10、检查传动轴支撑轴承磨损情况，视检查情况决定是否更换轴承，更换骨架油封。
（四）液压系统
盾构机液压系统主要包括推进液压系统、管片安装液压系统、螺旋输送机液压系统、注浆液压系统、辅助液压系统等。
（1）液压系统检查
将所有泵、马达、阀组运至专业公司上试验台测试，根据测试结果确定是否拆解检修。
检查油箱油位，加注液压油。检查阀组、管路和油缸有无损坏或渗漏油现象。检查所有过滤器工作情况，并根据检查结果和压差传感器的指示更换滤芯。检查液压油管的弯管接头，发现漏油并及时处理。检查冷却器的冷却水进/出水口的温度和油液的温度，清洗冷却器的热交换器。
（2）液压系统的维修
液压系统发现泄漏必须立即维修，维修过程中采取措施避免污染油液，保持液压系统的清洁。（在松开任何管道联接时，必须彻底清洁接头和其周围的环境。）维修工作结束后，在重新开动机器前必须确定所有的阀门已打开，特别是某些特定的蓄能器的阀门。液压管被碾压或过度弯曲都可能造成保护外皮的损坏。如果其保护外皮受损就有可能影响其最大工作压力，而致使危险的发生。（碾压和过度弯曲液压管还可能造成压力损失和回油压力过高。）所有液压管线的拆卸必须作到随时拆卸，随时封口，防止异物进入液压系统。
液压油冷却循环系统已不能满足沙层地质下的液压油温升快的需要，更换新的冷却器；主箱进行防锈处理。
（五）螺旋输送机
（1）检查螺旋输送机油泵有无漏油现象，如漏油则须停机并进行处理。检查螺旋输送机驱动及液压管路有无漏油现象，如漏油即进行处理，并注意清洁。检查螺旋输送机油泵电机温度是否过高，如果温度过高即检查明原因进行处理。检查螺旋输送机驱动齿轮箱油位，如果油位过低，须添加齿轮油。检查轴承，闸门，伸缩缸的情况，及时清理杂物并添加脂。检查螺旋片磨损情况，如果磨损严重，应补焊耐磨层。用超声探测仪检查螺旋输送机管壁厚度，记录检测数据向机电部门汇报。清洁传感器电路灰尘，检查电路接线端子有无松动，如松动即紧固。拆解检查螺旋机马达小减速机和驱动齿轮箱。
(2)由于螺旋机外筒壁，尤其是下端的第一、二节，磨损严重，已经过多次修补；新制作螺旋机第一、二节筒体，其他筒体进行修复。
(3)螺旋机的扇叶轴的弯曲严重，且施工中维修时改变过轴的连接方式，导致运转时震动较大，部分扇叶出现破损；新制螺旋机轴和叶片。
（六）注浆系统和乌龟壳
1、注浆管路改造
（1）将原来安装在双梁右侧的注浆元阀及清洗排水阀拆除。
（2）在援助将总管旁边再增加一条注浆总管，两条总管分别接于1#2#注浆泵浆液出口，注浆1#泵负责的注入1#和2#注浆口，注浆2#泵负责注入3#和4#注浆口，利用原注浆主阀分别控制4路注浆管的一个或者多个注入口注入。
（3）清洗采用注浆泵注入膨胀土清洗。
2、将四个乌龟壳更换成小松新式乌龟壳
龟壳高度约70mm，采用模块化设计，模块间顿尾油脂及注浆管通过链接插管链接。模块间通过焊接结合成一体。在盾尾中部设置一条疏通浆管用的带盖板的开口（见图1），为使浆管内浆液李彤顺畅，开口处管路模块内的浆管采用弯曲设计，通过铸造成型。盾尾焊接部模块采用整体钢结构加工而成，每次拆机时只需用碳弧气刨，即可将此模块拆分开来.之所以此模块未采用图3所示的盾尾油脂通道，通过钢板结构焊接，就是方便此模块便于拆分。其他部分按照永久结构制作、焊接、免除每次要刨除龟壳的烦恼。
3、注浆泵改造
升级现有注浆系统，更换成施维英系列注浆泵及液压泵、电机、控制系统；
4、拆解检修砂浆搅拌罐减速箱。
（七）推进系统
(1)检测各推进油缸内泄情况，将有问题的油缸送专业厂家检修，更换所有内泄油缸的密封。
(2)检查油缸行程传感器性能，对显示不准的11#、22#推进油缸行程传感器进行更换。
（3）盾构主机中体内的A.B.C.D四个电控比例减压阀存在故障，推进系统的压力损失较大，委托专业厂家进行测试；根据测试情况拆解维修比例减压阀和放大器，根据拆解情况确定下一步整修方案。
（4）更换推进油缸撑靴，并对油缸球铰处进行。
结束语
本次大修改造中，集团专用设备中心投入强有力的人力和物力，打造集团大修改造的标杆，加强整修过程的质量控制，高标准的完成整修成果。小松K02盾构经过重新设计制造，在下一个项目运用中必然会有出色表现。