TBM掘進機配套帶式輸送機部件設計分析

羅輯性

(衡陽運輸機械有限公司，湖南衡陽，421002)

TBM掘進機配套帶式輸送機部件設計分析

羅輯性

(衡陽運輸機械有限公司，湖南衡陽，421002)

簡述了TBM掘進機機機內、機外使用短、長距離帶式輸送機的原因，并對兩類帶式輸送機部件的設計進行分析，說明了帶式輸送機輸送碴土方案適合隧道工程要求的連續、高效、經濟性，及帶式輸送機在隧道工程的使用拓展了帶式送機運用的用途。關鍵詞：TBM掘進機機；帶式輸送機；隧道；設計

0 引言

我國城市地鐵、輕軌、高鐵等交通建設工程的大規模建設，隧道工程的需求越來越多，TBM掘進機的運用將更多，技術更成熟。帶式輸送機以膠帶作為載體來輸送物料，具有連續性、維護性少、電氣化程度高、營運成本低等特點，使得其作為TBM掘進機附屬配套設備，得到廣泛運用。

TBM掘進機頭部刀盤的刀切削下的碴土進入土倉，由螺旋輸送機把碴土從土倉輸送到短距離帶式輸送機的尾部，短距離帶式輸送機位于TBM掘進機內。而將碴土從短帶式輸送機的頭部運送到隧道洞外，常需采用有軌電車或汽車。但如較長的隧道也采用此法時，效率低且效益較差，造成工期長、成本高。目前取代此方法采用長距離帶式輸送機。

隧道內用TBM掘進機，其機內、外用帶式輸送機在結構設計上具有一定的特點。

1 TBM掘進機內短距離帶式輸送機

TBM掘進機內短距離帶式輸送機，因空間狹窄，可能有轉彎布置；或隨TBM掘進機前進時需沿隧道線路轉彎。

1.1 驅動部分和滾筒

驅動部分不采用常用的電機、高速聯軸器、減速器、低速聯軸器和傳動滾筒的組合；而用空心軸減速電機直接與傳動滾筒相連，或采用內置電動滾筒，以適合狹窄空間。

尾部改向滾筒有采用軸承及軸承座置于筒體內，也有置于筒體外的。置于筒體內，采用常規滾動軸承及非標軸承座結構，見圖1。置于筒體外的采用帶方形座外球面軸承UCFU型式，較常規軸承座占用空間少，具有雙重結構的密封裝置和易于安裝，有一定調心性，見圖1。上兩種滾筒結構是因為空間太窄原因而采用。但如空間允許，采用通用的DTII型軸承座，如圖1所示。

圖1 滾筒結構圖

1.2 托輥組

因高度空間限制，使用的托輥組與常規的托輥組有區別。槽形上托輥組設計成H尺寸值較低的結構，同時寬度尺寸設計也窄些，見圖2。短距離帶式輸送機常不布置上、下調心托輥組作自動糾偏設備。對于上、下V形托輥組（見圖3），都是在托輥組的支架側板上開三個U形槽結構，設計成可調前傾或后傾的結構，用來糾正跑偏；或用帶有自動調心作用的懸掛式托輥組。為阻止上、下膠帶的跑偏，同時在膠帶兩側布置擋輥作強行糾偏作用。

圖2 槽形上托輥

圖3 V形下托輥

1.3 懸浮裝置

懸浮裝置由轉軸、支架、底座、螺桿、螺母等組成，見圖4。帶式輸送機帶此裝置就不帶有支腿，中間架固定在此裝置上，中間支架和上橫梁等由懸浮裝置支撐，懸浮裝置底座固定在TBM掘進機上。短距離帶式輸送機的中部支架一般由多節組成，兩兩之間沒有連接板聯接。每節按一定間距布置兩至三個懸浮裝置，通過調節螺桿，可使整節傾斜，并調整托輥組的輥子前傾或后傾，用來調整短距離帶式輸送機的轉彎。

圖4 懸浮裝置

1.4 拉緊裝置

短距離帶式輸送機拉緊裝置有螺旋拉緊裝置、手動葫蘆作拉緊、或者張緊油缸配鋼絲拉緊。螺旋拉緊裝置一般布置在尾部，但如尾部螺桿會碰其它部件，螺旋拉緊就會布置于頭部。在頭部用電動葫蘆連接可移動頭部與固定座，通過調節電動葫蘆長度拉動頭部移動，從而使膠帶進行張緊。相對更短的帶式輸送機常用螺桿直接頂滾筒軸座作張緊膠帶裝置。

2.2 中部支架和托輥組

TBM掘進機每前進一標準段中部支架長度，就裝一段中部支架及托輥組。各帶式輸送機標準中部支架的長度不是定值，根椐各掘進機的特點而定。

中部支架都是直線，即使是隧道轉彎段，也不需要彎形。中部支架用方鋼，一端焊一小件規格大些（或小規格）方鋼，方便另一組方鋼插入，用銷固定，簡單方便。整個中部支架常用U形螺栓固定在三角斜支撐橫桿上或吊掛的橫桿上，而三角斜撐和橫桿分別固定在隧道側管壁上和吊在壁頂上。

托輥組設計成可采用L形螺桿和帶環螺母固定在方鋼的圓鋼上，見圖5，方便安裝及拆卸。托輥組支架設計低些，如采用品字形結構等，可保證理論帶面高度少于標準高度。

圖5 上托輥組

2.3 儲帶倉

長距離帶式輸送機的尾部隨掘進機不斷前進，而其頭部段固定在隧道外的地面基礎上，因此需要膠帶隨之補充尾部延伸的長度，這就需要儲存膠帶用的儲帶倉。

儲帶倉水平長度及層數根椐空間適可而定，且水平布置，見圖6。如儲帶倉儲存的膠帶太短，則硫化膠帶太頻繁，隧道掘進的效率會降低；如太長，則需要儲存倉占用空間太大；因此一般儲存膠帶長度為300～600m左右。儲存倉占用空間大，布置位置根椐具體情況而定；有跟隧道布在同一層，有分開在另一層。儲帶的

圖6 儲帶倉

2 TBM掘進機用長距離帶式輸送機

長距離帶式輸送機的尾部導料槽處接TBM掘進機尾部的短距離皮帶機的頭部漏斗落下的碴土，輸送至隧道洞口。一般此長距離帶式輸送機需要2km以上，效率高和經濟效益好才會明顯。如工期需要，1～2km也采用帶式輸送機。

2.1 頭部驅動部分和尾部

頭部驅動采用電機、高速聯軸器、空心軸減速器，及驅動裝置采用單點浮動支撐，縮短橫向占用空間。

長距離帶式輸送機的尾部直接布置在短距離帶式輸送機的頭部漏斗下方，且尾部滾筒、尾架和導料槽等部件安裝在TBM掘進機上，隨之一起前進。層數一般為6～14層。如縱向空間窄，可考慮設計成垂直布置。

2.4 連續不停機轉換裝置

TBM掘進機有單護盾和雙護盾式等。單護盾式時，掘進與安裝管片不能夠同時進行，TBM掘進機掘進過程中，每隔一段時間會停機一段時間，用于拼裝隧道管片；帶式輸送機延伸時所需要的中間支架和托輥組可在此段時間裝上，避開運行時裝配部件。雙護盾式時，適用于復雜地層的長隧道挖掘，需要時可轉換為單護盾模式開挖；但TBM掘進機在雙護盾式開挖過程中，可同時安裝管片，因此需采用連續不停機轉換裝置，以便裝配帶式輸送機延伸段所需的零部件，在帶式輸送機運行時，人與上、下膠帶等活動件不相碰，保證安裝人員安全。

連續不停機轉換裝置，由液壓千斤頂、輥子、安裝平臺、安全護欄等零部件組成。工作時，人在安裝平臺上，在安全護欄保護下，被隔離開膠帶。先裝中間支架下支撐架，再裝中部支架方鋼及其上、下托輥組，如圖7所示。

圖7 連續不停機轉換裝置工作圖

3 結語

通過對通用帶式輸送機的部件結構進行改進和特殊設計，以適用于TBM掘進機配套帶式輸送機的輸送碴土環境特點，保證了其在隧道工程的工作中高效輸出碴土。在火電廠、港口碼頭、礦山、鋼廠、水泥等行業飽和的情況下，帶式輸保送機作為TBM掘進機的配套件，給帶式輸送機行業提供了新的需求點。

[1]李文新.雙護盾TBM選型及技術配置[J].鐵道建筑技術，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