用户施工天地 全断面隧道掘进机的应用(中)

6.掘进机头部机构和稳定头部装置

掘进机在掘进作业时，因岩石的不均质性，常引起头部的剧烈振动，因此掘进机头部刀盘支承的四周连接了一圈护盾装置，这些装置起着保护机头、稳定机头的作用，必要时还辅以调向的作用。

掘进机机头分为敞开式和双护盾两种，其中，敞开式掘进机头部由顶护盾、侧护盾、下支承以及与其相关的油缸组成。双护盾掘进机头部则由上下支撑体直接与内侧刀盘支承相联，后部直接与前护盾相联，起到预防岩石塌方、保护机器和人身安全以及降低头部接地比压、防止掘进机头部下沉的作用，其头部直径比开挖直径大约小50mm，因此，只有底部与洞壁接触，顶部和两侧都不会接触洞壁。此外，为了避免头部振动，一般掘进机还配置有左右各一的侧翼支撑，与底部组成三点一圆的稳定机构。

7.敞开式掘进机头部后的结构和机构

敞开式掘进机头部除了由护盾、下支承以及相关油缸组成外，其头部后还有其他结构和机构，具体如下。

主梁：主梁通过高强度螺栓与刀盘支承相联，主要传递刀盘的旋转力矩。主梁的中部有导轨与水平（或X型）支撑相对滑动联接。主梁尾部直接或通过滑套与后支撑相联接。主梁箱形结构内腔布置有出渣皮带机，两侧布置有液压、润滑及水气管路，主梁下部则布置有运刀机构。

支撑：支撑分为水平或X型两种，主梁所受的旋转力矩或推进力通过水平（或X型）支撑传递到洞壁上。支撑机构由支撑架（又称外铠或鞍架）、液压缸、导向杆及撑靴组成。撑靴与液压缸用球铰相连，以便撑靴与洞壁较好的吻合接触。

推进缸：推进缸是推进掘进机前进的主要机构。施工时，根据开挖断面大小、破岩推力大小以及掘进速度等要求，配置推进缸的缸径、数量、布置位置和工作油压。 通常推进缸选偶数数量对称布置在主梁两侧。

后支撑：后支撑是用以支撑掘进机尾部的机构，它与掘进机连接有两种形式。一种是直接与主梁用高强度螺栓相连接，这种结构相对简单，主梁长度可以缩短；另一种是后支撑通过滑套架与主梁连接，滑套架能沿主梁用液压缸移位一个行程，这种结构比较复杂，要求主梁较长，但有利于在破碎带移动后支撑能更好的找到最佳后支撑点。

调向、纠偏机构：掘进机的水平调向由水平支撑油缸来实现。X型支撑掘进机则由后支撑部位的前后两只水平调向油缸来实现，左伸左转、右伸右转。

掘进机的垂直调向由联接水平支撑架与主梁的4只垂直调向油缸来实现，也可由联接后支撑与后支撑滑套架的垂直调向缸来实现，伸则低头、缩则抬头。此外，掘进机头部的侧支撑缸、楔块缸也可以辅助水平调向，下支撑油缸可辅助垂直调向。

掘进机的纠偏功能由垂直调向缸来实现。掘进机主梁左右两侧的垂直调向缸可以操作成右伸左缩，由此达到由右向左回转的纠偏。反之，左伸右缩则完成由右向左的纠偏。

调向（或纠偏）缸置于主梁越前端，则调向（或纠偏）效果越明显；置于主梁后端则反应要迟钝很多。

8.操作室

操作室是掘进机主机集中操作和监控的场所。操作室内配置有操作台、PLC触摸屏、各种仪器仪表、显示装置、掘进机位置显示屏以及多路闭路电视传递信息等，同时还配有多路有线通讯和洞内无线对讲机。

9.出碴系统

全断面岩石掘进机的出碴系统由主机部分的溜碴槽、主机皮带机和主机后部的转载碴斗、转载皮带机、后配套上的转载碴斗和长皮带输送机组成。

10.润滑系统

掘进机的润滑系统是掘进机最关键的系统之一，其中大轴承的润滑系统尤为关键，如果此系统出现故障，几分钟内就会致使整台设备损坏，而且单独修复需要很长时间，因此掘进机的使用，对润滑系统进行有效保养至关重要。

润滑系统由脂润滑系统和油液润滑系统组成，油脂加注按时间可分一次性加油、定时加油和边掘进边加油3种。

11.液压系统

掘进机的液压系统具有远距离传递能量和运动的功能。除掘进时刀盘回转外，液压系统几乎控制了绝大部分的运动，包括用油缸实现的直线运动和用油马达实现的转动。掘进机的液压系统由泵站、阀站、执行元件（油缸、油马达、联接软、硬管和联接管件）等组成。

12.空气系统

空气系统在掘进机中是一个较为简单的系统。它分为压缩空气和多级串联的轴流风机两个独立的系统，分别完成气泵、空气离合器、油雾气供气和新鲜空气的供气。

压缩空气主要用于刀盘驱动系统的空气离合器、大轴承密封油气雾润滑、主梁轨道、大轴承润滑气泵、喷射混凝土、锚杆钻机等；轴流风机是将隧道外的新鲜空气压入隧道内。

13.除尘系统

掘进机在掘进作业时，会产生大量的粉尘，为了有效降低这些粉尘所造成的污染，作业时一般采用一堵二疏的去尘方法。堵：在掘进机机头刀盘支撑外侧设置挡尘板，防止粉尘进入。疏：沿刀盘四周设置喷嘴，喷嘴喷出的水可形成环状水雾，与较大颗粒粉尘结合，然后沉降，去除一部分粉尘；在掘进机主梁上开有排风口，与排风管相接，后配套上的高效抽风机将中小颗粒粉尘通过排风管抽出，送入设在后配套台车上的除尘器中，从而去除粉尘。

14.电气系统

掘进机的破岩、运岩过程是一个消耗电能，并由电能转化成机械能，然后不断作功的过程。掘进机在运转时耗电量大、负荷波动大、电动机单机功率大。因此，在使用掘进机时，首先要保证配有足够大的电源容量。另外，掘进机是在隧道中进行施工作业，因此潮湿、粉尘、振动等恶劣的工作环境对电气设备及其保护系统都有更高的要求。

掘进机一般采用高压供电方式，进洞电压为10kV/50Hz或20kV/50Hz。掘进机上配备的设备工作电压一般为690V、400V，照明电压为230V、110V或24V直流电压。

掘进机上都配备有电动机、变压器、电缆卷筒、主配电盘、保护设备、PLC控制、应急发电机、灯光和声音警报、无线遥控及照明系统等。

责任编辑：Amanda