近些年来,中国国民经济发展迅猛,城镇化人口高速增长,公共交通压力每年都在增加,经济实力较好的大城市和省会城市随处可见各类交通设施工程项目,城市地铁、高速铁路、各类公路在中国全面开花。加上市政管网、水利等,都面临着地形和地质的限制,就需要建设大量的隧道。隧道开挖难度大、对于工程机械、技术和人力成本都是巨大的挑战。于是,盾构机的重要性开始凸显,并且到了必须要大力发展的地步。
盾构机对于交通建设的重要性
盾构机,即隧道掘进机,是极其复杂的高端制造机器设备,被行业内称为“地下蛟龙”或“地下航空母舰”。在我国交通出行建设和城市发展中发挥了不可替代的作用。然而,在过去,中国使用的盾构机或核心部件大多从国外进口,价格昂贵,核心关键技术被封锁。据报道,盾构法施工的隧道工程量占北京地铁总施工量的45%。虽然盾构机造价较高,但可以将地铁地下开挖效率提高8~10倍。此外,在施工过程中,路面无需大规模拆迁,交通出行不会堵塞,施工过程中无噪音,路面不会沉降,几乎不会影响居民的正常生活。然而,大型盾构机附加值高,生产制造工艺复杂。世界上只有欧洲、美国和日本的少数企业能够开发和生产它们。
早在2002年中国就已经意识到掌握盾构机技术的重要性。当年,土压平衡盾构关键技术研制就被列入“863计划”。从“十五大”召开以来,国家发改委“国家重大技术装备计划”等把盾构装备国产化作为发展重点予以推动。在优惠政策的支持下,一批企业、科研院所和高校投入到盾构机的研发中来。其中,企业是研发主体。一方面,企业有实际的生产需求。国产盾构机也迎来了市场需求的爆发。仅以轨道交通为例,从2008年底到2018年底,开通城市和运营线路分别从10个、29条增加到35个、185条。发展速度令人咋舌。
从学习引进、消化吸收到自主研发,从落后到并跑甚至是领跑,国家政策支持、加大研发投入、市场需求爆发共同推动了国产盾构机的跨越式发展。这无疑也给其他高端装备制造业的发展带来一些启发。而关键零部件,比如盾构机减速机的研发制造、品牌塑造等问题,则是包括盾构机在内的高端装备制造业需要共同面对的难题。
减速机在盾构机中发挥的作用
减速机在各行各业中都有广泛的应用,是一种不可或缺的机械传动装置。减速机作为盾构主驱动系统的关键部件,是盾构机与驱动电动机或液压马达之间的减速传动装置,具有比强度、比功率极高的特点。主要有刀盘主驱动减速器、螺旋输送减速器和管片拼装减速器。盾构机齿轮减速器是典型的高功率密度中小型行星齿轮装置。它可以连续工作,变速、变载、工作条件恶劣环境下应对自如,不惧一定冲击载荷,面对土质、岩石等开挖对象如砍瓜切菜。
刀盘主驱动减速器主要用于传递扭矩、控制转速,以驱动盾构机刀盘旋转掘进。通常由多台同规格行星减速器同步驱动,其传动比多在 i=15~200 范围内,采用两级或三级行星结构。
一般,盾构机主驱动减速机主要由冷却装置部套、一级行星部套、二级行星部套、三级行星部套组成。其中齿轮传动部分采用三级NGW行星结构,呈水平安装状态。输入端安装冷却装置部套,供冷却水循环进出,实现减速机输入轴部分及高速行星级冷却功能,完成热交换过程,达到控制工作过程中油温的目的,保证减速机整体正常运转。
中国盾构机减速机的发展
过去,盾构机减速机长期依赖进口,因某些进口减速机存在设计缺陷或材料不达标而严重影响项目施工进度与施工安全的现象时有发生。为了逐步突破技术瓶颈,国人在盾构减速机设计理论和技术方面也在进行着不断的尝试。通过我们的不懈努力,逐步实现了盾构机核心部件主驱动减速机的技术突破,整体技术达到国际先进水平,实现了盾构机主驱动减速机国产化。
盾构机主驱动减速机在国际市场上价格常常比国产设备价格高出很多,而且设备的供货周期长。盾构机主驱动减速机的国产化示范应用和产业化推广,将在打破国外技术和市场垄断、扩大国产市场份额、带动盾构减速机行业进步等方面产生巨大的经济和社会效益。
再加上新兴国家的城轨建设和发展中国家的城镇化建设需求,无论是实现进口替代还是出口都将有稳定、持续的增长空间。国产化的盾构减速机产品在原先国外产品的基础上进行了多处的创新。另一方面,“一带一路”倡议的实施,产生了大量的海外需求,推动了中国制造走出去。
传仕盾构机专用减速机
Transcyko台湾传仕是世界知名的台湾精密减速机厂家,40年来一直致力于减速机的研发和生产,用一流的技术、产品和服务为客户不断输出价值。明星产品TP系列盾构机用行星减速机,TSRV-320E,TSRV-80E,专门为盾构机而生。具有以下优点:
- 大范围减速比:由于行星齿轮箱的设计特点,可以在多段的组合下达到极大的比数范围并实现极高的效率。
- 设计精巧:体积小但行星齿轮的特殊设计可均匀承受负载而具有高扭矩输出。
- 高效输出:我们的行星齿轮有高达97%的输出效率
- 不同的润滑选择:在行星齿轮系列中,可以使用机油润滑或油脂润滑。
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