CN105697966A - 应用于tbm主梁鞍架导轨的润滑系统及其建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统及其建立方法，包括设置在TBM主梁-鞍架导轨系统中的润滑系统，所述润滑系统包括通过多条管路连接的油箱(1)、液压泵(4)、电动机(3)、各种控制阀、润滑泵以及润滑监测模块；其中，所述油箱(1)中的润滑油通过液压泵(4)、电动机(3)压送至各种控制阀后到达主梁-鞍架导轨的待润滑点位，并通过润滑监测模块实时监测油箱(1)、润滑泵的各种参数，根据各种参数的变化执行不同的操作指令。本发明能够自动持续润滑TBM主梁-鞍架导轨的易摩擦点位，并回收多余的润滑油，效率高，结构简单可靠。

Description

应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统及其建立方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体地，涉及一种应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统及其建立方法。

背景技术

由全断面硬岩掘进机(TunnelBoringMachine，TBM)修建的隧道具有开挖洞壁的质量好、高效、安全等特点，使其在岩石隧道建设中得到越来越多的应用。主梁导轨与鞍架导轨槽是TBM上主要的滑动副。TBM的主梁用于支撑推进和撑靴系统，并承受和传递推进液压缸和扭矩液压缸的推力、扭矩。鞍架对撑靴系统起到支撑作用，掘进和换步时，可在主梁的导轨上滑行。为避免主梁的过度磨损，针对TBM大型化、工作条件恶劣等因素，在现有的TBM主梁-导轨系统基础上，进行改进，设计了一种TBM主梁鞍架导轨的润滑方法。

为适应TBM低速重载的工作环境，现有的TBM设计选用了某型号合金铜安装于主梁导轨和鞍架导轨槽之间，采用在合金铜中嵌入石墨进行固体润滑，该铜合金材料具有较好的摩擦特性，但是TBM在工作中产生巨大的热量，出现了铜板断裂的故障，使TBM的主梁-鞍架系统无法正常工作。

经过对现有技术的检索：

申请号为：200410000545.9，名称为：线性滑轨自润模块

该自润模块主要是由储油盒及含油材料所组成，该自润模块设置于滑块侧边上，利用含油材料将润滑油导引至回流道中以直接润滑滚动体，因此自润模块具有储存润滑油并节省空间的功能，使线性滑轨的有效行程不致缩短，且能直接润滑滚动体较不造成润滑油浪费，而让线性滑轨能相对地增加使用寿命。

申请号为：200620052090.X，名称为：链篦机的滑轨

该链篦机的滑轨包括滑轨体，滑轨体上设有一个或一个以上的连接孔，所述滑轨体上开设有一个或一个以上的存放孔，存放孔内嵌设有固体润滑装置。本实用新型是一种结构简单、能够进行有效的自润滑、提高滑轨以及整机使用寿命的链篦机的滑轨。

申请号为：201410714703.0，名称为：可自动润滑的导轨

该可自动润滑的导轨包括导轨本体，所述导轨本体上设有相互平行连接的滑轨和连接座，导轨本体截面呈“工”字形，滑轨的上表面设有油槽，滑轨的两个侧面设有安装在滑轨内的滑动件，连接座上两侧上设有凸块，连接座内还设有上油机构，上油机构与油槽通过油管相连接，所述上油机构包括与油管连接的加油空腔、设置在连接座上并与加油空腔相连通的加油孔以及设置在加油空腔内设有推杆，加油孔内设有加油螺栓，加油螺栓内设有加油管道以及与加油管道相连通的加油管口，加油管道延伸至加油螺栓底部。本发明具有可以储备油液并进行自动对导轨润滑，并且在对加油空腔加油时能够防止其挥发及喷洒到外部，防止导轨振动等特点。

但是上述方法主要用于机床等小型设备，在TBM中难以实现。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新型TBM主梁-鞍架导轨系统及其建立方法。

根据本发明提供的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统，包括附加于在TBM主梁鞍架导轨系统中的润滑系统，所述润滑系统包括通过多条管路连接的油箱、液压泵、电动机、多种控制阀、润滑泵以及润滑监测模块；其中，所述油箱中的润滑油通过液压泵，并由电动机压送至各种控制阀后到达TBM的主梁鞍架系统中导轨的待润滑点位，并通过润滑监测模块实时监测油箱、润滑泵的多种参数，根据各种参数的变化执行不同的操作指令。

优选地，还包括吸油过滤器，所述吸油过滤器设置在油箱的出口处，用于滤除润滑油中的杂质。

优选地，各种控制阀包括：单向阀、截止阀、安全阀以及减压阀；

具体地，油箱中的润滑油通过管路流经吸油过滤器后分成两路，第一路依次经过液压泵、一截止阀、一单向阀，第二路依次经电动机压送后通过另一截止阀、另一单向阀后与第一路合并，并通过润滑监测模块、润滑泵后到达主梁鞍架导轨的待润滑点位。

优选地，所述润滑监测模块包括：压力测量装置、温度测量装置以及油面及流量测量装置；

所述压力测量装置包括压力计，所述压力计设置在润滑泵出口处的过滤器的进、出口位置，用于监测压力变化；

所述温度测量装置包括：温度计、警报器，所述温度计设置在油箱，所述温度计还设置在润滑泵的进、出口位置，用于监测温度变化；当温度计的温度超过设定的监测阈值时，警报器发出报警信号；

所述油面及流量测量装置包括：油标、油面指示器，所述油标、油面指示器设置在油箱中，用于监测油箱油标的变化。

优选地，还包括：回油管，所述回油管与主梁鞍架导轨相连，回收多余的润滑油，并将回收的润滑油输送至油箱。

根据本发明提供的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统的建立方法，包括如下步骤：

步骤1：计算润滑系统所需要的润滑总油量；

步骤2：根据润滑系统的总流量，选择润滑油泵；

步骤3：结合TBM主梁鞍架导轨系统的空间结构安装相应的油箱；

步骤4：在润滑系统管路中设置各种控制阀以及润滑监测模块。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统，设置有润滑系统，能够自动持续润滑TBM主梁-鞍架导轨的易摩擦点位，并回收多余的润滑油，效率高，结构简单可靠。

2、本发明提供的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统设置有润滑检测模块，能够实时监测润滑系统的压力、温度、油箱油面以及流量，及时发现故障，并能够发出警报，安全性能高。

3、本发明提供的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统的建立方法，能够根据实际的TBM主梁-鞍架导轨系统设置对应的润滑系统，更加节能，适用范围广。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的TBM主梁-鞍架导轨的结构图及其中主梁、主梁导轨等部件的局部放大图；

图2为本发明的主梁-鞍架导轨的新型润滑系统的结构示意图；

图3为本发明的新型润滑系统的安装示意图及局部放大图；

图4为本发明的润滑系统的监测传感器安装示意图及局部透视图；

图5为本发明的润滑系统的液压系统原理图；

图中：

1-油箱；2-吸油过滤器；3-电动机；

4-液压泵；5-截止阀；6-单向阀；

7-空气筒；8-过滤器；9-差动式压力计；

10-压力计；11-电接触压力计；12-安全阀；

13-温度计；14-冷却器；15-给油指示器；

16-主梁-鞍架导轨摩擦副17-回油管；18-压差式压力计；

润滑点；

19-主梁导；20-鞍架导轨；21-主梁导轨；

22-润滑油喷孔；23-内嵌润滑油路；24-油箱安装位置；

25-液压泵安装位置；26-液压管路和喷油阀安装位27-主梁滑轨；

置；

28-鞍架导轨槽；29-液位计；30-温度传感器；

31-减压阀；32-压力传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

现有的润滑方案中，采用铜板加石墨作为固体润滑剂，该润滑方式摩擦力较大，且发热量大，若采用润滑油的方式可减小摩擦力，并通过润滑油的流动带走相应的热量，进而使主梁-鞍架导轨滑动副的磨损减少，提高可靠性。

步骤S1：计算润滑系统所需要的润滑总油量；

具体地，根据设计要求，共有195个润滑油喷口，每个润滑油孔的润滑油流量为1ml/min，则所需的润滑油的总流量为195ml/min，考虑系统的泄露和工作效率，选择油泵的额定排量为0.18ml/r。

步骤S2：根据润滑系统的总流量，选择润滑油泵；

具体地，选用齿轮泵，因其能够提供稳定的润滑油流量，并能够实现对较小流量的控制。选择齿轮泵的工作压力为：18MPa。

步骤S3：结合TBM主梁鞍架导轨系统的结构安装小型储油箱；

具体地，将小型储油箱安装于鞍架的空腔内，节省了空间，且对现有的TBM设计改动不大，实现即装即用。

步骤S4：选择合适的单向阀、节流阀、安全阀和减压阀，实现对润滑系统的控制。

本发明根据液压泵，润滑系统的流量，实现了油管直径的计算，将油管安装于设计的润滑油板内部。

为保障TBM主梁鞍架导轨润滑系统的正常工作，使得润滑系统向各润滑点持续供油以，防止因供油不足而损坏设计了润滑监测系统。润滑监测系统中的测量装置包括：

所述温度测量装置，包括：测试油箱、润滑泵、冷却器的进口与出口等部件的温度，通过安装接触温度计，可以及时看到这些部位的温度变化。设置温度监测阈值，当超过阈值时，发出报警信号。

压力测量装置，用于在润滑泵出口处过滤器的进、出口处等部位安装压力计，用以观察压力变化值。

油面及流量测量装置，用于在油箱中装有油标及油面指示器，通过观测油箱油标的变化，及时补充润滑油液，防止润滑油液的缺失，影响润滑效果。

在TBM工作时，由主控中心向润滑系统发出指令，电机启动，带动工作油泵从油箱内将油吸出，沿输油管道被压送到所主梁-鞍架导轨摩擦副。油流润滑摩擦副后，进入本发明设计的回油管路，流回油箱。

在润滑系统工作时，控制润滑油板中的喷油阀，将润滑油通过润滑孔喷洒到主梁-鞍架导轨之间，实现对主梁-鞍架导轨的润滑。

为防止润滑系统出现故障后，TBM的主梁鞍架系统工作于无润滑状态，对系统的磨损加剧，对润滑系统可能出现的故障做出说明如下：

润滑系统工作中，当润滑系统的油压下降到工作压力(0.05MPa)以下时，这时备用油泵启动，并在启动的同时向TBM控制中心发出示警信号，避免主梁-导轨的过度磨损。

当备用油泵启动后，若系统油压仍继续下降(低于工作压力)(0.08～1.2MPa)，则油泵自动停止运行并发出信号，并向TBM的主机控制中心发出停止工作的请求。

系统中有自动测温装置，系统中有关部位的温度在运行中都要进行定时测量，以便掌握运行情况。

如果油流进出过滤器的压差大于0.05-0.06MPa时，表明过滤器被阻塞。应自动启动过滤器，以清除过滤器内滤筒周围的杂质。

如图5所示，润滑模块的工作原理为，当电动机3启动时，带动工作液压泵4，从油箱1内将润滑油液吸出，并通过吸油过滤器2进行初步过滤，过滤后，润滑油经单向阀6送入圆盘式过滤器8中(由圆盘式过滤器将润滑油中的机械杂质清除)，将过滤后清净的润滑油沿输油管输入冷却器14，在冷却器14中冷却后，沿输油管道被压送到主梁-鞍架导轨摩擦副16处。润滑油流过主梁-鞍架导轨摩擦副16后，流入回油管17，并按一定的坡度自行返回油箱。需要进一步说明的是，当周围空气温度很高时，或者是经常处于高温条件下工作的机构才需要连续冷却。在正常温度下(20～25℃)，润滑油沿着设于冷却器14旁的绕行管道，可不经过冷却器14，直接流向润滑点。在系统中，通过截止阀5和单向阀6防止润滑油的回流。

为了保证润滑系统的安全，在润滑系统中，安装有不同的传感器，对润滑系统进行监控。通过压力计10监测液压泵的出口压力，当压力过低时，发出警报；并且通过电接触压力计11监测管路的压力；由差动式压力计9监控液压泵和润滑末端的压力差；通过压差式压力计18监控进入润滑摩擦副前的工作压力；通过温度计13监控润滑系统的温度。通过完善的润滑监测系统，可以实现对润滑系统的监控，进而保证了润滑系统的安全。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统，其特征在于，包括附加于在TBM主梁鞍架导轨系统中的润滑系统，所述润滑系统包括通过多条管路连接的油箱(1)、液压泵(4)、电动机(3)、多种控制阀、润滑泵以及润滑监测模块；其中，所述油箱(1)中的润滑油通过液压泵(4)，并由电动机(3)压送至各种控制阀后到达TBM的主梁鞍架系统中导轨的待润滑点位，并通过润滑监测模块实时监测油箱(1)、润滑泵的多种参数，根据各种参数的变化执行不同的操作指令。

2.根据权利要求1所述的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统，其特征在于，还包括吸油过滤器(8)，所述吸油过滤器(8)设置在油箱(1)的出口处，用于滤除润滑油中的杂质。

3.根据权利要求2所述的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统，其特征在于，各种控制阀包括：单向阀(6)、截止阀(5)、安全阀(12)以及减压阀(31)；

具体地，油箱(1)中的润滑油通过管路流经吸油过滤器(8)后分成两路，第一路依次经过液压泵(4)、一截止阀(5)、一单向阀(6)，第二路依次经电动机(3)压送后通过另一截止阀(5)、另一单向阀(6)后与第一路合并，并通过润滑监测模块、润滑泵后到达主梁-鞍架导轨的待润滑点位。

4.根据权利要求1所述的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统，其特征在于，所述润滑监测模块包括：压力测量装置、温度测量装置以及油面及流量测量装置；

所述压力测量装置包括压力计(10)，所述压力计(10)设置在润滑泵出口处的过滤器(8)的进、出口位置，用于监测压力变化；

所述温度测量装置包括：温度计、警报器，所述温度计设置在油箱(1)，所述温度计还设置在润滑泵的进、出口位置，用于监测温度变化；当温度计的温度超过设定的监测阈值时，警报器发出报警信号；

所述油面及流量测量装置包括：油标、油面指示器，所述油标、油面指示器设置在油箱中，用于监测油箱油标的变化。

5.根据权利要求1所述的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统，其特征在于，还包括：回油管(17)，所述回油管(17)与主梁鞍架导轨相连，回收多余的润滑油，并将回收的润滑油输送至油箱(1)。

6.一种权利要求1至5中任一项所述的应用于TBM主梁鞍架导轨的润滑系统的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：计算润滑系统所需要的润滑总油量；

步骤2：根据润滑系统的总流量，选择润滑油泵；

步骤3：结合TBM主梁鞍架导轨系统的空间结构安装相应的油箱；

步骤4：在润滑系统管路中设置各种控制阀以及润滑监测模块。