CN218674074U - 一种盾构机主驱动密封性能综合测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种盾构机主驱动密封性能综合测试平台，包括测试平台、密封测试单元和动力旋转单元；所述动力旋转单元设置在测试平台上，用以驱动密封测试单元；所述密封测试单元包括位于测试平台下方绕其中心自转的主轴承以及包围在主轴承外部的密封测试外壳体；所述密封测试外壳体包括包覆在主轴承内圈、外圈及底面的密封圈、设置在密封圈表面的密封摩擦面、封闭主轴承内圈和外圈的外壳体以及封闭主轴承底面并与外壳体紧密配合的建压封板；所述外壳体与建压封板上在对应密封摩擦面的背面处开设有流体环流通道。本实用新型是一种承压能力高、使用寿命长、安全可靠的盾构机主驱动密封系统。

Description

一种盾构机主驱动密封性能综合测试平台

技术领域

本实用新型涉及一种盾构机，尤其涉及一种盾构机主驱动。

背景技术

随着国内外隧道工程的不断增加，盾构机作为隧道施工的主要机器正在得到更为广泛的应用。

主驱动密封系统作为盾构机的关键核心部件，其运转的可靠性直接影响或决定着整台盾构机的工作状态。在深埋隧道内掘进的盾构机，其主驱动密封系统一旦出现故障，极易造成盾构机心脏部件（主轴承）的损坏，从而导致整台盾构机停止工作，甚至报废。在深埋隧道的环境下，对盾构机主驱动密封或盾构机主轴承进行修复是一项极其困难且耗资惊人的抢险工程，为整个隧道工程带来巨大的经济和社会损失。

为了使盾构机更好的适应隧道工程技术的发展，提高盾构机主驱动密封运转的安全性和可靠性，有必要对盾构机主驱动密封的多项关键技术进行理论研究和试验认证。因此建立面向盾构机主驱动密封的多功能测试系统并进行相关密封技术的研究，就具备十分重要的现实意义。目前关于盾构机主驱动密封的测试系统往往具有可测试密封结构型式单一、可研究密封综合性能项目少、可测试承压能力低、测试系统规格尺寸小、测试密封压缩量不可调等特点。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种承压能力高、使用寿命长、安全可靠的盾构机主驱动密封性能综合测试平台。

技术方案：一种盾构机主驱动密封性能综合测试平台，包括测试平台、密封测试单元和动力旋转单元；所述动力旋转单元设置在测试平台上，用以驱动密封测试单元；

所述密封测试单元包括位于测试平台下方绕其中心自转的主轴承以及包围在主轴承外部的密封测试外壳体；所述密封测试外壳体包括包覆在主轴承内圈、外圈及底面的密封圈、设置在密封圈表面的密封摩擦面、封闭主轴承内圈和外圈的外壳体以及封闭主轴承底面并与外壳体紧密配合的建压封板；所述外壳体与建压封板上在对应密封摩擦面的背面处开设有流体环流通道。

进一步，所述动力旋转单元包括动力电机，所述动力电机通过齿圈传动机构驱动主轴承旋转。

更进一步，所述齿圈传动机构包括安装在动力电机输出端的小齿轮以及安装在主轴承内圈或外圈上的大齿圈，小齿轮和大齿圈在垂直方向上相互啮合。

进一步，所述建压封板和外壳体的配合面上设有调节垫片。

进一步，所述密封圈通过固定压板进行定位。

进一步，所述外壳体和建压封板上开设有连通密封圈间隙的润滑剂注入通道。

进一步，所述测试平台设置在两个平台支撑架上，且测试平台通过旋转销轴组件在平台支撑架上实现翻转。

更进一步，所述旋转销轴组件包括测试平台两端伸出的圆柱形销轴以及平台支撑架顶部设有的旋转支撑座，所述圆柱形销轴沿周向在旋转支撑座内转动。

进一步，所述密封圈包括VD橡胶密封圈和四指聚氨酯密封圈，所述VD橡胶密封圈设置在主轴承外圈，所述四指聚氨酯密封圈设置在主轴承内圈和底面。

由以上本实用新型的方案可见，本实用新型的显著优点在于：

1、本实用新型可以同时实现两种典型结构型式密封（VD橡胶密封和四指聚氨酯密封）的承压性能测试，通过对测试平台进行适当调整和扩展，可以实现更多种型式主驱动密封的综合测试；

2、本实用新型可以同时实现两种密封安装方式（轴向安装和径向安装）的承压性能测试；

3、本实用新型可以同时实现多种材质/多种加工方式的密封摩擦面其运转耐磨性能的测试，从而为盾构机主驱动密封对偶摩擦面的材质选取和加工工艺提供理论支撑；

4、本实用新型可测试主驱动密封的最高承压能力≥2MPa，可对应研究隧道埋深超过200m的超高承压盾构机主驱动密封技术，基本可满足所有隧道工程对盾构机主驱动密封承压能力的工作要求；

5、本实用新型可以实现主驱动密封的静态和动态承压能力测试，可对应研究盾构机正常运转和长期停机模式下的主驱动密封技术；

6、本实用新型可以实现主驱动密封的正向和反向承压能力测试，可对应研究盾构机主驱动密封注脂润滑压力控制技术；

7、本实用新型可实现主驱动密封圈在不同压缩量（1～9mm）情况下的承压能力测试，可对应模拟盾构机主驱动密封在运转磨损后的承压性能和密封控制技术，结合主驱动密封圈的运转时间，可对应开展主驱动密封圈设计使用寿命的研究。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为旋转销轴组件的局部放大图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为齿圈传动机构的局部放大图；

图5为密封测试单元的局部放大图。

具体实施方式

一种盾构机主驱动密封性能综合测试平台，如图1所示，主要由密封测试单元14、动力旋转单元和测试平台三部分组成。

测试平台采用高承压且高强度设计，充分考虑平台运转测试的安全性和便利性。测试平台两端分别设置在具有支撑旋转轴13的平台支撑架12上，可以实现主驱动密封测试平台的原地360°翻转，从而利于主驱动密封测试平台的拆装与维护。如图2所示，在测试平台的结构件两侧端设置有两个圆柱形的支撑旋转轴13，两个平台支撑架12的顶部均设置有一个内弧形的旋转支承座15。测试平台安装在平台支撑架12上之后，两个支撑旋转轴13刚好落入在旋转支承座15的内弧形内部，从而形成旋转销轴组件。使用吊车在支撑旋转轴13的两端施加一个提升力，就可以使测试平台发生翻转。

动力旋转单元设置在测试平台上，用以驱动密封测试单元14。动力旋转单元采用冗余设计的方式，充分预留测试平台的动力扩展能力，更好地满足高压动态测试时的动力需求。如图3所示，动力旋转单元包括四组动力电机1及其对应的齿圈传动机构2，动力电机1为主驱动密封的动态旋转测试提供动力来源。如图4所示，动力电机1通过齿圈传动机构2驱动主轴承旋转，齿圈传动机构2将动力电机1输出的转速和扭矩进行降速增扭，以实现密封测试单元14所需的转速和驱动力矩。主轴承的密封旋转支座3与齿圈传动机构2之间通过螺栓进行连接，实现测试平台动态旋转动力的最终传递。动力电机1的输出端带有一个小齿轮，主轴承的外圈或内圈上带有一个大齿圈，小齿轮与大齿圈相啮合形成齿圈传动机构。大齿圈上带有与密封旋转支座3相连接的螺纹孔（分布一圈），齿圈传动机构需要带动密封旋转支座3进行旋转，两者之间通过螺栓进行连接。

密封测试单元14采用模块化设计的方式，通过更换或调整模块可以满足多种型式主驱动密封的研究测试。具体的，密封测试单元14包括位于测试平台下方在水平方向上绕其中心自转的主轴承以及包围在主轴承外部的密封测试外壳体。

如图5所示，图中为环形主轴承的一个断面。密封测试外壳体包括密封圈9、密封摩擦面7、建压封板5、外壳体4。外壳体4和建压封板5均采用模块化设计，各模块之间通过螺栓进行连接，最终组合成密封测试单元14的承压腔体，模块化设计的方式有利于实现密封测试平台可测项目和可测性能的有效扩展。密封圈9包覆固定在主轴承内圈、外圈及底面，通过固定压板10进行可靠定位。在本实施例中，主轴承外圈包覆若干VD橡胶密封圈9，主轴承内圈及底面分别包覆两道四指聚氨酯密封圈9，各道密封圈9之间形成的多道密封腔体内，分别设置有相应的润滑剂注入通道11，用于实现各道密封圈9动态旋转测试时的润滑。润滑剂注入通道11也可兼作各道密封圈9承压测试时的建压通道。

与此同时，VD橡胶密封圈9与主轴承的结合面上设置密封摩擦面7，四指聚氨酯密封圈9的外表面设置密封摩擦面7。密封摩擦面7采用多种材质、多种加工方式且可更换的金属耐磨面，便于开展主驱动密封金属摩擦面耐磨性能的研究。

外壳体4封闭在主轴承内圈、外圈外，密封摩擦面7背部在外壳体4上开设有流体环流通道8。建压封板5封闭在主轴承底面外部，密封摩擦面7背部在建压封板5上开设有流体环流通道8。环流通道通过控温流体流通的方式，可以实现盾构机主驱动密封主动控温技术的研究。建压封板5和外壳体4的配合面上设有调节垫片，建压封板5的轴向安装位置可通过特定厚度调节垫片的方式进行调节，以实现主驱动密封圈压缩量可调的功能。调节垫片的厚度有1/2/3/4/5mm五种规格，安装相应厚度的垫片，即表明被测试密封的压缩量减少相应的数值，对应可以测试密封被磨损1/2/3/4/5mm情况下的承压能力。

Claims (9)

1.一种盾构机主驱动密封性能综合测试平台，其特征在于，包括测试平台、密封测试单元和动力旋转单元；所述动力旋转单元设置在测试平台上，用以驱动密封测试单元；

所述密封测试单元包括位于测试平台下方绕其中心自转的主轴承以及包围在主轴承外部的密封测试外壳体；所述密封测试外壳体包括包覆在主轴承内圈、外圈及底面的密封圈、设置在密封圈表面的密封摩擦面、封闭主轴承内圈和外圈的外壳体以及封闭主轴承底面并与外壳体紧密配合的建压封板；所述外壳体与建压封板上在对应密封摩擦面的背面处开设有流体环流通道。

2.根据权利要求1所述的盾构机主驱动密封性能综合测试平台，其特征在于，所述动力旋转单元包括动力电机，所述动力电机通过齿圈传动机构驱动主轴承旋转。

3.根据权利要求2所述的盾构机主驱动密封性能综合测试平台，其特征在于，所述齿圈传动机构包括安装在动力电机输出端的小齿轮以及安装在主轴承内圈或外圈上的大齿圈，小齿轮和大齿圈在垂直方向上相互啮合。

4.根据权利要求1所述的盾构机主驱动密封性能综合测试平台，其特征在于，所述建压封板和外壳体的配合面上设有调节垫片。

5.根据权利要求1所述的盾构机主驱动密封性能综合测试平台，其特征在于，所述密封圈通过固定压板进行定位。

6.根据权利要求1所述的盾构机主驱动密封性能综合测试平台，其特征在于，所述外壳体和建压封板上开设有连通密封圈间隙的润滑剂注入通道。

7.根据权利要求1所述的盾构机主驱动密封性能综合测试平台，其特征在于，所述测试平台设置在两个平台支撑架上，且测试平台通过旋转销轴组件在平台支撑架上实现翻转。

8.根据权利要求7所述的盾构机主驱动密封性能综合测试平台，其特征在于，所述旋转销轴组件包括测试平台两端伸出的圆柱形销轴以及平台支撑架顶部设有的旋转支撑座，所述圆柱形销轴沿周向在旋转支撑座内转动。

9.根据权利要求1所述的盾构机主驱动密封性能综合测试平台，其特征在于，所述密封圈包括VD橡胶密封圈和四指聚氨酯密封圈，所述VD橡胶密封圈设置在主轴承外圈，所述四指聚氨酯密封圈设置在主轴承内圈和底面。

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