[发明专利]一种盾构机驱动箱及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种盾构机驱动箱及其制造方法。

背景技术

盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械。盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。

土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。

土压平衡式盾构机驱动箱位于盾构机主驱动区域，为刀盘自由式中心驱动单元，是盾构机重要的组成部件之一。驱动箱与配套的大型内齿圈式轴承相连接，环形布置，内置多个行星小齿轮，这些行星齿轮或液压或电驱动，来达到对刀盘的驱动作用。驱动箱的制造质量直接影响着盾构机掘进的施工效率与使用寿命。

盾构主驱动箱为刀盘驱动系统的其他组件提供安装基座，对结构的刚度和强度要求很高。主驱动箱的结构安全对刀盘驱动系统具有非常重要的意义。如果驱动箱的刚度不足，产生较大的变形将直接影响主轴承与小齿轮的啮合精度，甚至将导致主轴承和小齿轮的损坏。

主驱动齿轮箱与主轴承一起组成一个封闭严密的箱体，为主轴承的内齿圈和小齿轮的啮合提供防护和润滑。此驱动箱是由不同厚度的钢板焊接成的半封闭圆形箱体，驱动箱的链接法兰板上有6对圆孔，为小齿轮轴两端的调心滚子轴承提供支撑。主驱动箱为刀盘驱动系统的其他组件提供安装基座，对结构的刚度和强度要求很高，其结构采用锻钢和优质结构钢焊接而成，其中连联法兰部分为锻件。

现有的传统焊接方法，在厚重锻件的焊接质量上要达到超声波一级探伤，其焊接质量的稳定性尤为突出，但因此造成的成本上升、生产效率低下等问题也十分突出。在国内一些单位中，驱动箱的制作合格率普遍偏低，但目前国内尚无有关驱动箱的厚重锻件焊接问题以及驱动箱的整体制造工艺等问题的讨论。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构机驱动箱及其制造方法，旨在用合理的焊接工艺方法来稳定焊缝的焊接质量，解决厚重锻件在焊接过程中焊缝炸裂与驱动箱在制造过程中的焊接变形的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种盾构机驱动箱，由大法兰1、第一筋板14、第二筋板16、第三筋板18、小法兰A3、环A4、前盖板9、环B10、盖板架6、小法兰B13、小法兰C20、盖板5、环C2、环D12、第四筋板7组成。

其中，在大法兰1一侧，环D12及其周围焊接的第一筋板14、第二筋板16、第三筋板18固定于大法兰1上，筋板上方为小法兰A3与环A4的同心拼焊工件，小法兰A3上方安装6个第四筋板7，前盖板9、盖板架6与环B10组焊成的工件位于第四筋板7上，与环A4拼接，盖板架6上覆盖盖板5，环C2位于大法兰1外侧边缘；大法兰1另一侧安装四个小法兰B13和两个小法兰C20。

其中，大法兰1、小法兰A3、环A4、前盖板9、环B10、环C2、环D12按位置焊接时均为同心焊接，同心度不大于2mm。

本发明同时公开了一种盾构机驱动箱的制作方法，其步骤如下：

步骤一，将大法兰1平铺于组装平台，在内环焊临时支撑，环中心焊工艺块，法兰周边焊4个临时吊耳，画出环D12、第一筋板14、第二筋板16、第三筋板18的位置;

焊接工艺：

组装好后，点焊固定，点焊长度30mm;

对环D12与大法兰1间的焊缝施焊，焊前清理干净焊缝区域杂质，焊时需两个焊工关于环D12中心对称同步施焊，先在外面用CO₂气体保护焊打底，在环内清根，采用多层多道焊，每道焊缝应熔合良好并清理干净、彻底，焊接过程中出现任何缺陷都应及时清除，所有焊缝要求熔透，焊后将焊缝清理干净，焊缝达到超声波探伤Ⅰ级;

步骤二，在环D12内距上端100mm的部位打上支撑，所有支撑点对应于筋板位置,在各个相邻的筋板间打临时支撑;

焊接工艺：

施焊筋板与环D12、大法兰1间的焊缝，两个焊工关于环D12中心对称同步施焊先烧立焊缝，后烧平焊，焊缝要求达到超声波探伤达到Ⅰ级。