盾构机铰接密封件的承载能力？您了解吗？

如何提高盾构机主轴密封圈的密封性能？
盾构机密封一般可分为哪三种密封？如：主要有驱动密封、铰接密封以及盾尾密封。

桂祺密封件厂家告诉您主驱动系统结构包括变速箱、主轴承密封圈、多个变频电机、多个行星齿轮减速机、多个小齿轮以及中间驱动结构密封由内外唇形密封圈组成。

因此，如何提高盾构机主轴密封圈的密封性能？
主轴承密封元件是怎样的结构？主轴承的密封均采用骨架式唇形密封圈，常见的唇形密封圈有单唇形密封圈、带压紧环唇形密封圈及多唇形密封圈。

所以，盾构机压紧环密封圈的密封能力与预紧载荷和密封材质均有关系，当预紧载荷越大，密封圈硬度值越高时，密封面的接触压力就越大，密封能力就越强。

因此，为提高大埋深盾构机主轴承密封圈的密封性能，可采取以下措施: 在材料方面应选择高硬度值的压紧环密封圈，必要时可增加压紧环密封圈的数量；在结构方面应适当增加压紧环的直径，保证压紧环有足够的预紧行程施加更大的位移载荷，提高密封面接触压力。

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盾构机铰接系统的工作原理
嘿呀！今天咱们来聊聊盾构机铰接系统的工作原理！
首先呢，你得知道啥是盾构机？哎呀呀，这可是个大家伙呀！它在地下挖掘隧道的时候那可厉害啦！而盾构机的铰接系统呢，就是其中一个非常关键的部分哟！
那这铰接系统到底是咋工作的呢？哇！它就像是盾构机身体的灵活关节一样呢！在盾构机前进的过程中呀，由于地质条件的不同，隧道的走向变化等等，盾构机需要能够灵活地转弯、调整姿态，这时候铰接系统就发挥作用啦！
比如说，当盾构机要转弯的时候，铰接系统中的油缸会根据需要伸缩，来改变各个部分的相对位置，从而实现顺利转弯。

哎呀呀，这是不是很神奇？
而且呢，铰接系统还能起到缓冲的作用哟！在挖掘过程中，如果遇到一些突发的阻力或者震动，它能帮助减少对盾构机其他部件的冲击，保护整个机器的安全运行。

哇！是不是感觉它超级重要？
再来说说它的控制方式。

这可是有讲究的呀！通过一系列的传感器和控制系统，能够精确地控制铰接系统的动作，确保盾构机按照预定的路线和姿态前进。

总之呢，盾构机铰接系统的工作原理可复杂啦，但又特别重要！它让盾构机在地下能够更加灵活、高效、安全地工作。

哎呀呀，你说这得多厉害呀！
不知道我讲清楚了没？是不是对盾构机铰接系统的工作原理有
了一定的了解啦？。

文章编号：1009 - 4539 ( 2019) 12 - 0014 - 03•科技研究•超高压盾构机铰接密封系统关键技术研究梁兴生贾士雄赵苗苗董明晶(中国铁建重工集团股份有限公司湖南长沙410100)摘要：铰接密封系统作为盾构机关键的安全系统之一，对其安全性能的要求也越来越高。

针对铰接密封系统在 超高压的环境下安全性的问题，本文首先就盾构机的铰接密封系统的重要性进行了系统性的分析；其次从铰接密 封系统的设计方案、密封件的截面形式、密封件材料等方面分析影响铰接密封系统的密封能力；最后在上述分析的 基础上，提出了一种盾构机适用于高埋深、高水压（压力超过16 b a r)超高压地下工作环境下的铰接密封结构的设 计方案，并搭建铰接密封试验台，通过试验获取数据，验证该方案的可行性。

关键词：超高压盾构机铰接密封试验台中图分类号：U455.3 文献标识码： A DOI ：10.3969/j. issn. 1009-4539. 2019. 12.005Research on Key Technology of Ultra-high Pressure Shield’sArticulation Seals SystemLiang Xingsheng, Jia Shixiong, Zhao Miaomiao, Dong Mingjing(China Railway Construction Heavy Industry Co. Ltd., Changsha Hunan 410100, China)Abstract：As one of the key safety systems of shield machine, articulated sealing system requires higher and higher safety performance. Aiming at the safe problem of articulated sealing system under ultra-high pressure environment, this paper firstly made a systematic analysis of the importance of articulated sealing system of shield machine. Secondly, it analyzed the design scheme of articulated sealing system, the cross-section form of seals, materials and other aspects which affected the sealing ability of articulated sealing system. Finally, on the basis of the above analysis, this paper presented a design scheme of articulated sealing structure suitable for high buried depth and high water pressure (pressure over 16bar) and ultra-high pressure underground working environment, and constructed an articulated sealing test bench, obtained the data through experiments, and verified the feasibility of the scheme.Key words：ultra-high pressure；shield machine；articulation seals system；test bench1引言盾构机是集机械、电气、液压、测量、控制等多 种学科技术于一体，专门用于地下隧道工程开挖的 技术密集型重大工程装备[1<]。

盾构机密封系统介绍及盾尾密封脂使用技术内容提要：盾构机作为一种挖掘隧道的设备，从敞开式盾构机发展到土压平衡式盾构机以及异形盾构机等，设计者主要力争使盾构机内部施工区域完全与开挖的隧道面隔离开，从而保证施工人员的安全以及施工的质量。

中铁第十三工程局购置的德国海瑞克S-266、S-267 EPB盾构机也力争做到这一点，但为了满足盾构机300米的转弯半径，而不得不增加了铰接油缸及铰接密封，同时盾尾与管片之间相互移动时存在盾尾密封的问题。

关键词：盾构机、铰接密封、盾尾密封、盾尾脂管理1、盾构机铰接密封盾尾由一个厚度为4 cm的筒形盾构组成，它通过14个盾构铰接油缸与中间盾构连接在一起，铰接油缸直径为180/80，行程为150mm，行程测量系统为2、5、10、13四个油缸，油缸行程测量值显示在盾构机主控室的控制面板上，位置如图1。

盾构机铰接油缸在250bar时总拉力为7200KN。

图1中盾与尾盾之间的密封采用三排预应力填料，铰接密封示意图如图2：图2为了提高铰接密封的安全性和密封质量，有以下几种措施：第一，当由于摩擦和外部原因造成密封功能下降，可以通过得以恢复，填料重新紧固方法：松开螺钉（3），即可重新拧紧螺钉（2）。

必须注意的是，尾部机壳与夹块（1）之间的间隙在所有的点上都应该是一样的。

然后可以重新紧固螺钉（3）予以定位。

第二，如果填料无法再进一步紧固，并且水透过油脂润滑（A）进入盾构，则可以通过可膨胀的应急密封（B）来阻挡水的侵入，对盾构起到临时的保护作用。

在膨胀型应急密封起作用后，可以通过更换填料来提高铰接密封性。

禁止在应急密封起作用时进行推进，防止应急密封损坏。

第三，在铰接密封处润滑点(A)的部位上，填料必须用油脂润滑，以降低摩擦，起到密封作用。

第四，在应急密封的后面，安装有一个冲洗管线（B）。

利用此冲洗管线，可以对机筒与尾部机壳之间的通路进行清洗。

在极少数情况下，如果填料和膨胀密封均被损坏，则可以压入油脂和尾部机壳密封剂，以便使该连接得到密封。

盾构机铰接密封承载能力试验研究梁兴生【摘要】The principle and structure of the shield’s articulation seals system were introduced in this paper,and the pres-sure action underground of the shield’s articulation seals system and its failure causes were analyzed.The test of pressure bearing performance for the failure and the quantization reference value for the sealing capability of the articulation seals system were stly,the test results were analyzed and the optimization suggestions were provided.%首先介绍了盾构铰接密封系统的原理与结构，并分析了在受土层压力下盾体的受力情况和铰接密封失效原因。

针对盾构铰接密封失效现象对密封系统样本进行了压力承载性能试验，并得出铰接密封系统密封性能的量化参考标准值。

最后，对试验结果进行了分析并提出了优化建议。

【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】3页(P40-42)【关键词】盾构机;铰接密封;压力承载性能【作者】梁兴生【作者单位】中国铁建重工集团有限公司湖南长沙 410100【正文语种】中文【中图分类】U455.43盾构机作为一种集机电液于一体的高端地下施工装备，随着我国地铁建设、公路隧道和城市管道工程的高速发展，已经广泛应用于地下工程施工。

随着地层地质的环境越来越复杂、盾构施工工程的难度增大，对盾构机各零部件结构与性能提出了更高要求。

土压平衡盾构机主动铰接拆装维修技术摘要：盾构机铰接主要有主动铰接和被动铰接两种形式，主动铰接在目前盾构机制造中被广泛采用。

该文详细介绍主动铰接唇形密封维修更换技术阐述了实施拆、装前的各项准备和采取的安全措施。

着重详解对铰接密封破坏更换的全过程，可供以后盾构机铰接维修做参考。

关键词：盾构机；主动铰接；拆装；维修1引言盾构机主动铰接由于频繁活动铰接、超限使用、黄油注入量不足、本身安装质量缺陷等原因造成密封损坏失效无法继续使用。

该盾构机铰接部位经清理检查确定密封损坏，经会议商讨决定拆卸铰接并更换损坏密封配件。

由于生产进度安排比较紧张，要求按规定时间高效地完成本次维修任务，然而维修人员也是初次遇到维修更换盾构机大型零部件项目，几乎没有以往实用经验可供借鉴，增加了维修的难度。

2维修方案图1铰接密封铰接密封位于中盾前部与中盾后部之间重合部位处，如图1所示。

整个中盾由铰接密封处分成两部分-中盾前部和后部。

前部主要有22根推进油缸，12根铰接油缸，推进阀组、电箱、电机、油泵、人仓平台等结构件，后部主要是附有尾盾连接法兰的钢环，前部重量有87T，后部有20T。

前部推进油缸横穿入后部法兰通孔，中盾前部与中盾后部是靠由12根铰接油缸连接，拆除12根铰接油缸销子分离中盾前部与中盾后部。

吊起中盾前部过程中会受到22根推进油缸、12根铰接油缸及6根超前注浆管干扰。

衡量以上各部件的重量、尺寸、连接方式及现场情况决定采用1台220T汽车吊，汽车吊起重性能如图2所示，满足现场使用要求。

图2 220T汽车吊起重性能用220T汽车吊起吊中盾前部和4个50T液压油顶对称放置于于推进油缸底部均匀顶起方式分离或对接中盾前部与中盾后部，2个分体式液压千斤顶辅助调节铰接销轴和轴孔的轴线对中。

吊起后中盾前部平稳落至预先用枕木垫好的平整地面上，清理铰接密封部位杂物，检查铰接密封受损情况并维修或换损坏的密封结构部件。

3安全保障措施1.对进入现场维修人员进行安全教育培训，起重司机和司索必须持证上岗，要求现场作业人员必须遵守各项管理规定，提高自身安全意识。

盾构机铰接密封圈装置基本结构与特点
在城市地铁建设中，所使用的盾构直径一般都在6m多，而其长度一般在8m之间（甚至更长），盾构机的灵敏性一般。

因此为了提高盾构机的操作性能，通常将其分成前后两个部分，中间用千斤顶链接起来形成一个铰接装置，这样可使盾构机密封圈设备的前后弯曲，以适应曲线段的掘进。

桂祺密封件厂家告诉您，铰接密封装置分为两种方式，一种是主动型铰接式，另一种是被动型铰接式。

铰接密封装置的基本结构是怎样的呢？（如图1）在盾构机前后结合处装有密封圈，防止地下泥水侵入。

两道盾构机密封圈之间可注入油脂，一能提高密封效果，二能延长盾构机密封圈的使用寿命。

有些盾构机还装有紧急充气密封圈，当正常盾构机密封圈失效时，可对紧急充气密封圈进行充气，靠气压挡住外部的泥水，避免影响盾构机工作。

铰接千斤顶的两端分别和盾构机的前后部用铰接连接，由于铰接千斤顶沿盾构圆周布置，其两端的铰销处装有球铰，以保证铰接千斤顶轴线与盾构机轴线之间的一定摆动角度。

两种密封装置方式，有哪些特点呢？我们通过土体摩擦阻力可以看出，被动型铰接的载荷要小很多，它仅等于作用在盾构机后部壳体上的土体摩擦阻力。

而主动型式设计载荷可达32000kn，几乎可推进千斤的的推力。

由于主动型的铰接千斤顶载荷大，其外形尺寸也大，布置的数量相对较多，使得盾构机密封圈的内部空间较拥挤。

然而被动型的铰接千斤顶载荷笑，其外形尺寸也小，布置的数量相对较少，盾构机（密封圈）的内部空间先得宽，对维护保养工作也十分有利。

其次可根据油压的高低，选择高压或低压液压元件。

盾构机盾体主要包括三大部分，分别为前盾、中盾与尾盾，整体结构外径尺寸尾盾比中盾小10mm ；中盾比前盾小10mm ，这种外径递减结构设计方式能够更好地保证盾构机在刀盘开挖直径范围内顺利推进，减小推进千斤顶阻力。

盾体三部分均为圆筒结构，具有较高刚度和强度，可更好地起到对开挖土体支撑和保护作用。

盾构机按盾体铰接形式不同通常分为主动铰接和被动铰接两种形式，主要区别于铰接千斤顶在盾体安装位置以及铰接密封的安装位置。

主动铰接依靠铰接千斤顶的主动伸缩，使盾体前后部分发生弯折，推进千斤顶固定在盾体后部，再通过铰接千斤顶传递到盾体前部；被动铰接是依靠外力使铰接千斤顶伸缩，从而使盾体前后部分发生弯折，推进千斤顶后端顶在盾构机前部，推进千斤顶的推力直接作用在盾构机前部。

1　主动与被动铰接盾体比较1.1　相同点主动铰接与被动铰接盾体的设计理念以及实现功能几乎是相同的，都是由推进千斤顶向前推进，刀盘切削土体，由螺旋机输出渣土；盾体尾部注浆固定管片，盾体前部超前注浆，减小盾体与土体的摩擦，从而减小推进阻力。

1.1.1　前盾结构两种形式盾体的前盾配置大致相同，都设有人舱、螺机前闸门、电液通道、水气通道、土压传感器和铰接式超前注浆孔支座，土仓一侧设搅拌棒，如图1、图2所示。

其中，前盾隔板上部安装人舱、人舱内设人舱门，连通土仓与人舱，方便施工时人员进入土仓对刀具进行维修或更换；前盾隔板下部设有螺机前闸门，螺机工作时闸门打开，螺机不工作时闸门关闭，遇到漏水等突发的、对施工不利的情况时，闸门及时关闭，保证施工与人员安全。

在前盾隔板上部合理地布置电液通道与水气通道；较均匀的布置土压传感器，用于检测土仓压力，前盾壳体周边均匀布置膨润土支座，可将膨润土注入到壳体与开挖面的间隙内，起到润滑减阻作用；前盾隔板上还布置多处铰接式超前注浆孔支座，向土仓内注入渣土改良剂——泡沫或膨润土，用以改善渣土流动性及止水性，利于螺旋机将渣土输出。

在土仓一侧的前盾隔板上布置搅拌棒，用于对土仓内泥土及注入的水、泡沫、膨润土及其他添加剂等搅拌混合作用。

序号位 置 适应 工作 条件项目名称 地层土质种类 最小转弯曲线半径 最大坡度 总长 总重 开挖直径 前盾外径 中盾外径 尾盾外径 前盾盾壳厚度 中盾盾壳厚度 粘土、泥浆、砂土 水平 R﹦150 ㎜ 3﹪ 8680 ㎜参数1约 330T（包括后配套） Φ6370 ㎜ Φ6340 ㎜ Φ6340 ㎜ Φ6340 ㎜ 40 ㎜ 40 ㎜ 40 ㎜ 30 ㎜ 约 792.2KW 0～6。

0 ㎝∕min 37730KN 钢丝刷式 3 段 数量和位置（土仓内 4 个、螺旋机 1 个） 数量和位置（推进油缸压力 4 个、总压力 1 个） 计算寿命为三排圆柱滚子轴承 23122 小时（根据埋 深不同寿命取松弛土 2 倍的盾构机直径） 刀 盘 密 封 0.8Mpa, 铰 接 密 封 0.8Mpa, 盾 尾 密 封 0.4Mpa 刀盘密封 1MPa,铰接密封 1Mpa,盾尾密封 0.7Mpa 59.380 ㎜ 辐条加面板式 变频电机驱动（变频调速控制） 。

盾 构 2 整 体尾盾盾壳厚度 盾尾间隙 装备总功率 最大掘进速度 最大推力 盾尾密封 土压传感器 液压传感器 主轴承寿命 最大工作压力（bar） 最大设计压力（bar） 包括后配套总长 型式 驱动形式 主驱动最大承压能力（bar） 开挖、超挖直径[mm]3刀 盘开挖Φ6360.超挖直径Φ6590(超挖直径理解为超挖 刀全伸 125 ㎜时挖掘直径) 采用 0.25rpm ～1．3 rpm 、5 极变速 5147HN－m(100％) 6176KN－M(120％) a﹦20。

2（(100％)。

a﹦24。

2(120％) 55×8﹦440kW最大转速 扭矩 脱困扭矩 扭矩系数 驱动功率序号位 置项目名称 刀盘开口率 超挖刀型式 最大超挖量 超挖刀数量 刀盘对复合地层的适应性 刀间距的布置 中心刀的类型 滚刀的数量及轴向转动力矩 各种刀具高差设置 型式 最大行程差 垂直、水平 最大转角 垂直、水平 数量 40％ 液压油缸驱动式 125 ㎜参数超挖刀配备有 2 套(其中一套为预备用)。