TBM掘进机配套带式输送机部件设计分析

罗辑性

(衡阳运输机械有限公司，湖南衡阳，421002)

TBM掘进机配套带式输送机部件设计分析

罗辑性

(衡阳运输机械有限公司，湖南衡阳，421002)

简述了TBM掘进机机机内、机外使用短、长距离带式输送机的原因，并对两类带式输送机部件的设计进行分析，说明了带式输送机输送碴土方案适合隧道工程要求的连续、高效、经济性，及带式输送机在隧道工程的使用拓展了带式送机运用的用途。关键词：TBM掘进机机；带式输送机；隧道；设计

0 引言

我国城市地铁、轻轨、高铁等交通建设工程的大规模建设，隧道工程的需求越来越多，TBM掘进机的运用将更多，技术更成熟。带式输送机以胶带作为载体来输送物料，具有连续性、维护性少、电气化程度高、营运成本低等特点，使得其作为TBM掘进机附属配套设备，得到广泛运用。

TBM掘进机头部刀盘的刀切削下的碴土进入土仓，由螺旋输送机把碴土从土仓输送到短距离带式输送机的尾部，短距离带式输送机位于TBM掘进机内。而将碴土从短带式输送机的头部运送到隧道洞外，常需采用有轨电车或汽车。但如较长的隧道也采用此法时，效率低且效益较差，造成工期长、成本高。目前取代此方法采用长距离带式输送机。

隧道内用TBM掘进机，其机内、外用带式输送机在结构设计上具有一定的特点。

1 TBM掘进机内短距离带式输送机

TBM掘进机内短距离带式输送机，因空间狭窄，可能有转弯布置；或随TBM掘进机前进时需沿隧道线路转弯。

1.1 驱动部分和滚筒

驱动部分不采用常用的电机、高速联轴器、减速器、低速联轴器和传动滚筒的组合；而用空心轴减速电机直接与传动滚筒相连，或采用内置电动滚筒，以适合狭窄空间。

尾部改向滚筒有采用轴承及轴承座置于筒体内，也有置于筒体外的。置于筒体内，采用常规滚动轴承及非标轴承座结构，见图1。置于筒体外的采用带方形座外球面轴承UCFU型式，较常规轴承座占用空间少，具有双重结构的密封装置和易于安装，有一定调心性，见图1。上两种滚筒结构是因为空间太窄原因而采用。但如空间允许，采用通用的DTII型轴承座，如图1所示。

图1 滚筒结构图

1.2 托辊组

因高度空间限制，使用的托辊组与常规的托辊组有区别。槽形上托辊组设计成H尺寸值较低的结构，同时宽度尺寸设计也窄些，见图2。短距离带式输送机常不布置上、下调心托辊组作自动纠偏设备。对于上、下V形托辊组（见图3），都是在托辊组的支架侧板上开三个U形槽结构，设计成可调前倾或后倾的结构，用来纠正跑偏；或用带有自动调心作用的悬挂式托辊组。为阻止上、下胶带的跑偏，同时在胶带两侧布置挡辊作强行纠偏作用。

图2 槽形上托辊

图3 V形下托辊

1.3 悬浮装置

悬浮装置由转轴、支架、底座、螺杆、螺母等组成，见图4。带式输送机带此装置就不带有支腿，中间架固定在此装置上，中间支架和上横梁等由悬浮装置支撑，悬浮装置底座固定在TBM掘进机上。短距离带式输送机的中部支架一般由多节组成，两两之间没有连接板联接。每节按一定间距布置两至三个悬浮装置，通过调节螺杆，可使整节倾斜，并调整托辊组的辊子前倾或后倾，用来调整短距离带式输送机的转弯。

图4 悬浮装置

1.4 拉紧装置

短距离带式输送机拉紧装置有螺旋拉紧装置、手动葫芦作拉紧、或者张紧油缸配钢丝拉紧。螺旋拉紧装置一般布置在尾部，但如尾部螺杆会碰其它部件，螺旋拉紧就会布置于头部。在头部用电动葫芦连接可移动头部与固定座，通过调节电动葫芦长度拉动头部移动，从而使胶带进行张紧。相对更短的带式输送机常用螺杆直接顶滚筒轴座作张紧胶带装置。

2.2 中部支架和托辊组

TBM掘进机每前进一标准段中部支架长度，就装一段中部支架及托辊组。各带式输送机标准中部支架的长度不是定值，根椐各掘进机的特点而定。

中部支架都是直线，即使是隧道转弯段，也不需要弯形。中部支架用方钢，一端焊一小件规格大些（或小规格）方钢，方便另一组方钢插入，用销固定，简单方便。整个中部支架常用U形螺栓固定在三角斜支撑横杆上或吊挂的横杆上，而三角斜撑和横杆分别固定在隧道侧管壁上和吊在壁顶上。

托辊组设计成可采用L形螺杆和带环螺母固定在方钢的圆钢上，见图5，方便安装及拆卸。托辊组支架设计低些，如采用品字形结构等，可保证理论带面高度少于标准高度。

图5 上托辊组

2.3 储带仓

长距离带式输送机的尾部随掘进机不断前进，而其头部段固定在隧道外的地面基础上，因此需要胶带随之补充尾部延伸的长度，这就需要储存胶带用的储带仓。

储带仓水平长度及层数根椐空间适可而定，且水平布置，见图6。如储带仓储存的胶带太短，则硫化胶带太频繁，隧道掘进的效率会降低；如太长，则需要储存仓占用空间太大；因此一般储存胶带长度为300～600m左右。储存仓占用空间大，布置位置根椐具体情况而定；有跟隧道布在同一层，有分开在另一层。储带的

图6 储带仓

2 TBM掘进机用长距离带式输送机

长距离带式输送机的尾部导料槽处接TBM掘进机尾部的短距离皮带机的头部漏斗落下的碴土，输送至隧道洞口。一般此长距离带式输送机需要2km以上，效率高和经济效益好才会明显。如工期需要，1～2km也采用带式输送机。

2.1 头部驱动部分和尾部

头部驱动采用电机、高速联轴器、空心轴减速器，及驱动装置采用单点浮动支撑，缩短横向占用空间。

长距离带式输送机的尾部直接布置在短距离带式输送机的头部漏斗下方，且尾部滚筒、尾架和导料槽等部件安装在TBM掘进机上，随之一起前进。层数一般为6～14层。如纵向空间窄，可考虑设计成垂直布置。

2.4 连续不停机转换装置

TBM掘进机有单护盾和双护盾式等。单护盾式时，掘进与安装管片不能够同时进行，TBM掘进机掘进过程中，每隔一段时间会停机一段时间，用于拼装隧道管片；带式输送机延伸时所需要的中间支架和托辊组可在此段时间装上，避开运行时装配部件。双护盾式时，适用于复杂地层的长隧道挖掘，需要时可转换为单护盾模式开挖；但TBM掘进机在双护盾式开挖过程中，可同时安装管片，因此需采用连续不停机转换装置，以便装配带式输送机延伸段所需的零部件，在带式输送机运行时，人与上、下胶带等活动件不相碰，保证安装人员安全。

连续不停机转换装置，由液压千斤顶、辊子、安装平台、安全护栏等零部件组成。工作时，人在安装平台上，在安全护栏保护下，被隔离开胶带。先装中间支架下支撑架，再装中部支架方钢及其上、下托辊组，如图7所示。

图7 连续不停机转换装置工作图

3 结语

通过对通用带式输送机的部件结构进行改进和特殊设计，以适用于TBM掘进机配套带式输送机的输送碴土环境特点，保证了其在隧道工程的工作中高效输出碴土。在火电厂、港口码头、矿山、钢厂、水泥等行业饱和的情况下，带式输保送机作为TBM掘进机的配套件，给带式输送机行业提供了新的需求点。

[1]李文新.双护盾TBM选型及技术配置[J].铁道建筑技术，2010（10）.

Design and analysis of the belt conveyor parts of TBM roadheader

Luo Jixing
(Hengyang Transportation Machinery Co.,Ltd.,Hengyang Hunan,421002)

This paper briefly describes the TBM tunneling machine inside and outside of the engine using short and long distance belt conveyor, belt conveyor design and analysis of two kinds of components, the transport muck scheme for continuous, efficient and economical tunnel engineering requirements of belt conveyor and belt conveyor in use tunnel engineering, expanding the use of belt conveyor application

TBM roadheader；belt conveyor；tunnel；design