CN113561394B - 盾构掘进机主驱动橡胶密封件及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开盾构掘进机主驱动橡胶密封件及其成型方法，该方法包括如下步骤：S1.通过橡胶挤出机对丁腈橡胶材料进行挤出，得到预成型的半成品；S2.根据分段模具的长度，将预成型的半成品进行裁断，并通过颚式平板硫化机进行分段模压硫化，得到两端未完全熟化的分段产品；S3.对两端未完全熟化的分段产品进行切口，并对切口进行处理，最后通过接头模具对两端未完全熟化的处理过切口的分段产品进行成环接头，最终得到整圈成品。本发明在工艺方法中通过对分段模具、分段产品切口处理、接头模具等的设计及控制，保证了成型方法的低成本、高精度、优良的外观、高可靠性要求。

Description

盾构掘进机主驱动橡胶密封件及其成型方法
技术领域
本发明属于盾构机密封件技术领域，具体涉及一种盾构掘进机主驱动橡胶密封件及其成型方法。
背景技术
在我国，盾构机在城市地铁和穿江越洋隧道施工领域及铁路、公路、市政、水电等隧道工程中发挥着巨大的效用。主驱动密封是安装于旋转的主轴承和不旋转的机头架之间的环形密封耐磨弹性单元，是主轴承的关键部件，特别是位于主轴承前端的主驱动轴承密封，其主要作用是阻止盾构主驱动刀盘内的渣土进入主轴承齿轮箱内部和对主驱动轴承回转滑动机构、密封部位以及与泥砂接触的机构进行冲洗和润滑，密封一旦失效，泥砂进入轴承会造成主轴承损毁并直接导致盾构无法掘进。一般主驱动橡胶密封有橡胶VD密封，橡胶单唇密封两类，主要应用材料为丁腈橡胶。从密封方向来分，VD密封和单唇橡胶密封又分内密封和外密封。一般来讲，密封唇口向外为外密封，密封唇口向内为内密封。
目前盾构掘进机主驱动橡胶密封件成型方法一般包括三类：第一类，采用整环模具模压成型。此种成型方法产品尺寸精度相对较高，但模具加工成本极大，也需要大型平板硫化机进行工艺配合，且盾构掘进机主驱动密封相同断面不同尺寸规格数量极多，此种成型方法对模具成本压力极大，不适于商业生产；第二种是采用压制橡胶筒料后采用机械加工手段进行车削的成型方法，这种成型方法产品尺寸精度高，但对产品橡胶材料硬度有一定要求，会在一定程度上影响丁腈橡胶的回弹和压缩永久变形性能，在使用过程中有一定风险；第三种是采用挤出微波硫化成型后接头成环的工艺方法，这种成型方法所用丁腈橡胶为特殊配方材料，有特殊的硫化体系和增塑体系，会对材料物理性能造成一定下降。特别是最终成环工艺，已经熟化的材料接头会造成接头部位强度降低。另外，产品断面尺寸精度低。因此亟需寻找一种从低模具成本、优良的材料性能与成型工艺适应性、高产品尺寸精度、高可靠工艺控制的要求解决盾构掘进机主驱动橡胶密封件成型问题。
发明内容
本发明提供了一种盾构掘进机主驱动橡胶密封件及其成型方法，解决现有技术中盾构掘进机主驱动橡胶密封件成环的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
盾构掘进机主驱动橡胶密封件的成型方法，包括如下步骤：
S1.通过橡胶挤出机对丁腈橡胶材料进行挤出，得到预成型的半成品；
S2.根据分段模具的长度，将预成型的半成品进行裁断，并通过颚式平板硫化机进行分段模压硫化，得到两端未完全熟化的分段产品；
S3.对两端未完全熟化的分段产品进行切口，并对切口进行处理，最后通过接头模具对两端未完全熟化的处理过切口的分段产品进行成环接头，最终得到整圈成品。
进一步的，S1中，丁腈橡胶材料的硬度在邵氏硬度70A-90A之间。
进一步的，S2中，分段模具包括直线型或含曲率的模具。
进一步的，S2中，颚式平板硫化机进行分段模压硫化过程中，硫化机长度为0.5～3米，宽度为0.3～1米，硫化机两端板面进行降温处理，保证模具两端长度不小于20cm的产品未完全熟化。
进一步的，颚式平板硫化机两端温区温度为90℃，中部温区温度为160℃。
进一步的，S3中，切口的角度范围包括15°斜切口至90°直切口。
进一步的，S3中，接头模具工作面的曲率与分段模具工作面的曲率匹配，接头模具两侧设置有包括螺栓的压紧固定装置、接头模具的中间接头部位设置活动压板。
根据上述成型方法制得的盾构掘进机主驱动橡胶密封件，密封件为环形结构，其截面为钩状，包括纵向的密封件主体和设置在内环侧或外环侧的密封唇体。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明的成型方法，通过对分段模具、分段产品切口处理、接头模具的设计及控制，保证了成型方法的低成本、高精度、优良的外观、高可靠性要求。
2.本发明采用模压硫化的成型方法，极大的保证了产品断面的尺寸精度。
3.本发明使用的接头模具和接头工艺，接头部位强度高，可达到本体材料性能的95％以上。
4.本发明的成型方法工艺简单，即使中间过程出现不合格品情况，也不会整体报废。
5.本发明的成型方法所使用的模具成本低，可在一定曲率范围内通用，具有一定的灵活性。
附图说明
图1为本发明实施例分段模具的截面示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明实施例接头模具的截面示意图。
图4为图3的俯视图。
图5为一种制得的盾构掘进机主驱动橡胶密封件示意图。
图6为另一种制得的盾构掘进机主驱动橡胶密封件示意图。
101-密封件主体，102-密封唇体，2-分段模具，3-定位销，4-接头模具，5-螺栓，6-活动盖板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
针对背景技术存在的问题，申请人从成型工艺角度出发，提供一种新的解决方案，通过分段模具的方案，压制两端留有未熟化的丁腈橡胶主驱动密封分段产品，再通过接头模具接头成环。相比其他方式，本发明在工艺方法中通过对分段模具、分段产品切口处理、接头模具等的设计及控制，保证了成型方法的低成本、高精度、优良的外观、高可靠性要求。
实施例：
本实施例以盾构掘进机主驱动橡胶的单唇密封为例进行说明，参见图5和图6，这种密封件为环形结构，其截面为钩状，包括纵向的密封件主体101和设置在内环侧或外环侧的密封唇体102，VD密封成型方法与单唇密封一致。
参见图1和图2，将50kg丁腈橡胶在装有单唇密封形状口型板的挤出机中进行挤出。挤出完成后，将预成型的半成品裁断至1.5m。将长度为1.5m的分段模具安装至板面尺寸为1.5*0.5m的颚式平板硫化机上，将颚式平板硫化机两端温区温度设置为90℃，将中部温区温度设置为160℃。当颚式平板硫化机和分段模具2温度达到设定温度后，将1.5米预成型半成品放入分段模具2中，合模打压并排气2-3次，合模压力设置为15MPa，合模时利用定位销3定位，硫化时间为20min。硫化时间结束后，打开分段模具2，并从模腔内取出硫化好的分段产品。
此时，分段产品的两端没有完全熟化；用切割机将两端未完全熟化的分段产品进行45°切口处理，在其他实施例中，切口的角度范围包括15°至90°的任意角度。
参见图3和图4，重复以上过程，再准备一条含有45°切口的两端未完全熟化的分段产品。
将接头模具4安装至板面尺寸为0.5*0.5米的颚式平板硫化机上，将颚式平板硫化温度设置为160℃，硫化压力设置为15MPa，硫化时间设置为20min。将以上两根含有45°切口两端未完全熟化的分段产品填入分段模具2中，接头模具4两侧用含有螺栓5的压紧固定装置将分段产品固定，盖上中间接头部位的活动压板，合模打压，合模时利用定位销3定位。硫化时间结束后，打开接头模具4，去掉固定装置的螺栓5，去掉活动盖板6，取出已经对接完成的分段产品。
重复以上过程，最终完成整圈产品的对接和成环。
为了测试接头部位材料的拉伸强度，可用对接的分段产品进行磨削制样，将含有接头部位的样品和不含接头部位的样品制成厚度为2mm的试片。并按GB/T531.1-2008和GB/T528-2009测试标准进行材料硬度及拉伸性能测试。
表1本体材料和接头部位拉伸性能测试数据对比
从表1可以看出，对含有接头部位的样品和不含接头部位的样品通过磨削制样，进行性能测试。接头部位性能优良，与本体材料的性能测试数据基本接近，具有较高的可靠性。
以上为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，本发明可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (1)

1.盾构掘进机主驱动橡胶密封件的成型方法，其特征在于，将50kg丁腈橡胶在装有单唇密封形状口型板的挤出机中进行挤出；挤出完成后，将预成型的半成品裁断至1.5m；将长度为1.5m的分段模具安装至板面尺寸为1.5*0.5m的颚式平板硫化机上，将颚式平板硫化机两端温区温度设置为90℃，将中部温区温度设置为160℃；当颚式平板硫化机和分段模具温度达到设定温度后，将1.5米预成型半成品放入分段模具中，合模打压并排气2-3次，合模压力设置为15MPa，合模时利用定位销定位，硫化时间为20min；硫化时间结束后，打开分段模具，并从模腔内取出硫化好的分段产品；
此时，分段产品的两端没有完全熟化；用切割机将两端未完全熟化的分段产品进行45°切口处理；
重复以上过程，再准备一条含有45°切口的两端未完全熟化的分段产品；
将接头模具安装至板面尺寸为0.5*0.5米的颚式平板硫化机上，将颚式平板硫化温度设置为160℃，硫化压力设置为15MPa，硫化时间设置为20min；将以上两根含有45°切口两端未完全熟化的分段产品填入分段模具中，接头模具两侧用含有螺栓(5)的压紧固定装置将分段产品固定，盖上中间接头部位的活动压板，合模打压，合模时利用定位销定位；硫化时间结束后，打开接头模具，去掉固定装置的螺栓，去掉活动盖板，取出已经对接完成的分段产品；
重复以上过程，最终完成整圈产品的对接和成环；
制得的盾构掘进机主驱动橡胶密封件为环形结构，其截面为钩状，包括纵向的密封件主体和设置在内环侧或外环侧的密封唇体。
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