机械工程职称论文发表刮板输送机的应用

　　摘要：针对目前盾构机中的螺旋输送机由于地质条件变化造成出渣不顺畅，尝试将刮板输送机应用在盾构机中，取代螺旋输送机出渣。通过试验验证了刮板输送机在盾构机中应用的可行性，为盾构机的设计和施工提供了新思路。

　　关键词：盾构机,螺旋输送机,刮板输送机,出渣

　　0引言

　　21世纪是地下空间大开发的世纪。我国城市轨道交通建设步入了快速发展的阶段，盾构法因对周边环境影响小、施工速度快、工程质量优良、施工安全环保、适应范围广等优势，在城市地铁隧道建设中正扮演越来越重要的的角色[1]。目前地铁土压平衡盾构机出渣方式主要是采用螺旋输送机出渣。盾构机在掘进过程中，由于地质条件的变化，有时会造成螺旋输送机出渣不顺畅，甚至无法出渣的情况。针对螺旋输送机在盾构法施工中的局限性，采用刮板输送机代替螺旋输送机出渣来保证盾构机的顺利施工。

　　1螺旋输送机与刮板输送机的功能特点分析

　　目前的土压平衡盾构机均采用螺旋输送机出渣，渣土一般都需要渣土改良剂(泡沫或膨润土)注入，来改变渣土的流动性[2]。只有渣土保持良好的流动性螺旋输送机才能顺畅出渣。如果地质变化，渣土有时在加入改良剂后仍然不能顺畅从螺旋输送机中排出。由于地铁盾构施工一般都在城市中，渣土排出后，需要工程车运走，但是渣土改良后有时会成为浆状，堆放地点寻找不便，同时还会给道路带来污染问题。

　　刮板输送机是用无端循环运动的刮板链条作为牵引构件，在多节可拆的敞开料槽内连续输送散粒物料的输送机械。它可输送各种粉末状、小颗粒和块状的流动性好的散粒物料，广泛应用于冶金、电厂、港口及煤矿、盐矿等矿山等井下场合[3]。刮板输送机输送的物料无需改良，干渣即可输送，不需要带压输送物料;并且具有适应性好，对环境的要求不高;协作性好;可弯曲性好;机身的强度和刚度高，能经得住碰撞和冲击;耐磨性好;运载能力不受货载块度和湿度的影响等优点。

　　2刮板输送机在盾构机中应用预期达到的目标

　　针对目前螺旋输送机出渣存在的问题，将刮板输送机引入盾构机中。在原有螺旋输送机筒体的基础上，拆除螺旋杆和驱动装置，从筒体内插入刮板输送机，预期达到以下目标：

　　(1)在渣土没有改良或遭遇特定地质状况下，螺旋输送机会出现输出渣土不顺利的情况，筒体内刮板输送机可适应各种地质状况和渣土，实现各类渣土的顺利输出;

　　(2)盾构在不封闭状态或土仓无加压情况下掘进，料仓压力小，会造成螺旋机排料不畅，筒体内刮板输送机不受料仓压力影响，能够顺利进行排料;

　　(3)遇到涌水时，可迅速将刮板输送机后端分解，封堵螺旋筒尾端，能够避免前方涌水进入隧道，保障施工安全;

　　(4)在不同地层和施工环境下，根据需要能够很方便的与螺旋输送机进行互换，这种复合的出碴方式，解决了常规盾构机的单一出碴方式带来的一系列问题。

　　3具体实施方式

　　在盾构机隧道施工中，如图1所示，螺旋输送机状态出碴时，螺旋输送机通过连杆与盾体上焊接的耳板相连接。刀盘旋转切削开挖面的泥土通过刀盘开口进入土仓，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上，然后输送到停在轨道上的碴车上。 当遇到螺旋输送机不能满足出渣要求，将螺旋输送机中螺杆及动力部分拆除。将刮板输送机与螺旋输送机筒体连接，利用刮板输送机出渣

　　如果施工过程中出现涌水，立即分解刮板输送机后部，将未分解的刮板输送机零部件塞入螺旋筒体内，封堵螺旋筒体后部，如图3所示。

　　4刮板输送机结构组成及技术参数

　　刮板输送机由机头部(包括电动机、传动装置、链轮组件等)、机身部溜槽(包括中部槽、调节槽、连接槽)、刮板、链条、机尾部、以及装于溜槽两侧的附属装置等组成。

　　功率要求49.59KW

　　总扭矩：4969.7KN

　　马达转速：0～66r/min

　　额定压力20MPa

　　额定扭矩：3833Nm，

　　工作压力： 18MPa

　　流量： 165L/min

　　5刮板输送机输送能力试验

　　5.1试验准备

　　(1)泵站设备：选用A10V0140负载敏感泵一台，配套电机55KW;比例负载敏感多路阀两片组合，额定流量100L/min;1QJM32-1.25马达两台;散热器一台; 过滤器一套，

　　(2)装载机：4.5m3装载机1台

　　(3)渣土：50方，性质：粘土和石块混合结构

　　(4)人员：现场操作和协调 3~4名工人，2名技术人员。

　　(5)渣土体积测量工具：依靠装载机斗容大概测量渣土体积。

　　5.2试验基本组成：

　　刮板输送机，如图2所示的盾构主机(不带刀盘和螺旋轴)，连接螺栓，液压系统、装载机，碴土。

　　5.3试验步骤

　　(1)按图2将刮板输送机与螺旋机筒体用螺栓连接在一起。

　　(2)进行液压管路的连接。

　　(3)启动液压系统。

　　(4)将渣土堆积在刮板输送机前端，使刮板机前部全部埋在渣土下(埋深控制在500mm左右)。

　　(5)启动液压马达，马达转速控制在20r/min，观察刮板输送机输送渣土的能力。

　　(6)加大刮板机前端的碴土埋深(埋深调整为1000mm左右)，同时加大马达转速，马达转速控制在60r/min，继续观察刮板输送机运输碴土的能力，同时观察石块通过螺旋输送机筒体的能力。

　　6结论与探讨

　　试验结果验证了刮板输送机在螺旋输送机筒体内运输渣土的能力，完全满足盾构施工过程中的实际需要，并适用于各种渣土的输送。

　　试验同时验证了刮板输送机与螺旋输送机复合出渣方式是可行的。当地质条件较好，满足螺旋输送机排料时，采用螺旋输送机排料。当不满足螺旋输送机排料时，将螺旋输送机螺杆及动力部分拆除，保留螺旋输送机筒体，从螺旋输送机筒体内插入刮板输送机，启动刮板输送机进行排料。

　　这种复合出渣方式，应用在盾构机上，能够解决在盾构施工中所遇到的各种出渣难题，可以提高盾构机的施工进度，对今后的盾构设计思想也起到很好的启发作用。

　　参考文献：

　　[1]杨书江,孙谋,洪开荣.富水砂卵石地层盾构施工技术[M].北京：人民交通出版社，2011:1～1.

　　[2]陈韵章,洪开荣.复合地层盾构设计概论[M].北京：人民交通出版社，2009:277～278.

　　[3]王鹰.连续输送机设计手册[S].北京：中国铁道出版社，2001:266～267.