收稿日期：2011－05－26；修回日期：2011－07－08基金项目：国家科技支撑项目（No．2006BAJ16B06）作者简介：牟映洁（1980—），男，2003年毕业于北京石油化工学院机械设计及其自动化专业，现从事盾构机设计工作。
盾构机集中油脂润滑系统牟映洁1，郭京波2（1．北京华隧通掘进装备有限公司，北京100081；2．石家庄铁道大学，石家庄050043）摘要：盾构机是目前地下隧道施工的主要工程机械之一，其中有刀盘轴承、轴承密封、减速机、螺旋输送机等都需要集中油脂润滑系统对其进行润滑和密封作用，以此来确保盾构机的驱动系统和刀盘等主要设备的正常使用，因此集中油脂润滑系统是盾构机中非常重要的一套装置，盾构机的集中润滑是强制性润滑，是双线式消耗性润滑系统。
关键词：盾构机；润滑；密封；双线；轴承；集中油脂润滑系统；电动泵中图分类号：U 455．3+9文献标志码：A文章编号：1672－741X （2011）增刊1－0401－04Centralized Grease Lubrication Systems of Shield MachineMU Yingjie 1，GUO Jingbo 2（1．Beijing Huasuitong Boring Equipment Co．，Ltd．，Beijing 100081，China ；2．Shijiazhuang Tiedao University ，Shijiazhuang 050043，China ）Abstract ：Tunnel boring machine is one of the underground tunnel construction main machinery for the moment．The cutterhead bearing ，bearing sealing ，speed-reducer motor ，and screw conveyor need to be lubricated and sealed by centralized grease lubrication system ，so as to ensure the normal running of tunnel boring machine driving system and cutterheads．The centralized grease lubrication system is a very important system．The centralized grease lubrication is compulsive and it is a double-line consumptive lubrication system．Key words ：tunnel boring machine ；lubrication ；sealing ；double lines ；bearing ；centralized grease lubrication systems ；electric pump0引言随着社会发展的步伐日益加快，盾构机在诸多地下工程施工中被广泛的采用，盾构机是机械设备，必须要有集中润滑系统供给其中的传动、滚动、滑动等关键部位的润滑和密封，确保这些部件能够正常运转，双线式集中润滑系统是保证盾构机顺利推进的重要装置，一旦出现故障，就可能造成例如驱动轴承的咬死、唇口密封的损坏等，这样会使盾构机无法推进。
目前笔者主要接触的为日立盾构机，所以下面的阐述大部分均为日立公司盾构机的集中润滑系统。
1集中润滑系统1．1盾构机集中润滑系统的简要说明盾构机的集中润滑装置一般采用双线式消耗型润滑系统，双线式集中润滑系统主要由电动润滑泵、换向阀（通常设置在润滑泵上）、双线分配器、控制装置、压力控制阀类和2条供油管路组成，通常情况下还需要油脂转运泵，自动补充电动润滑泵的油脂供给，电动润滑泵和换向阀一般布置在盾构机后配套台车上，油脂经电动润滑泵输出后经过后配套台车和操作平台上主油脂管路达到各个润滑设备，再经过润滑设备附近的双线分配器，被输送到各个润滑点，其原理简图见图1。
1．2双线式集中润滑系统的原理双线式集中润滑系统使用2条供油管路交替供油，当其中一条由润滑泵供油，另一条则向贮油器开放，双线分配器有2个进油口，分别与2根供油管连接。
双线式集中润滑系统的原理是，润滑泵从贮油器吸入润滑脂，经过换向阀由供油管输送到分配器，进入分配器后加压于先导活塞，先导活塞下腔与供油管连通，经换向阀向贮油器开放。
先导活塞在供油压力的作第31卷增刊12011年8月隧道建设Tunnel ConstructionVol．31Sup．1Aug．2011用下，移动到下端，使主活塞上腔连通，主活塞下腔与出油口连通，供送的润滑脂进入主活塞上腔，推动主活塞下移，将其下腔的润滑脂经给油管压送到润滑点，给油量由主活塞的直径和行程确定。
切换供油管，分配器活塞按相同的顺序反向进行前述动作，分配器得以循环工作。
1．3双线式集中润滑系统的结构特点1．3．1给油定量准确，且可以对其进行手动调节分配器采用容积计量，给油量不受外界因素影响，并且分配器有行程微调装置，可以在一定范围内对给油量进行定点手动调节，准确地调整给油量，确保各润滑点的油脂量稳定充足。
图1盾构机集中润滑系统原理图Fig．1Principles of centralized grease lubrication system1．3．2给油可靠润滑泵输出的高压润滑脂直接推动分配器主活塞向润滑点压送润滑脂，压力高，在需要润滑密封的部位确保给油可靠，确保各润滑部位的润滑和密封作用。
2集中润滑系统润滑油脂的性能指标2．1通用润滑油脂工业锂基润滑脂并加有极压、防锈和抗氧化添加剂。
型号为NLGI O#；滴点不低于170ħ；25ħ工作锥入度为35 38．5mm；适宜温度为－20 +120ħ。
2．2专业轴承密封油脂20ħ密度为1．20ʃ0．05；25ħ针入度为250 280mm。
此类油脂防水性能好，黏附性强，稳定性好。
3盾构机集中润滑泵的选型类别盾构机中的集中润滑泵通常根据盾构开挖直径以及润滑点数量有相应不同的选择，同时也需要考虑到成本方面的问题，以笔者目前所接触的盾构机中主要有以下3种类别泵或泵组合。
3．1直径4．14m的盾构机通常只需要选用19L油脂桶或者说15kg桶用电动润滑泵，其为非常规品，外形如图2。
图2电动润滑泵外形图Fig．2Contour of electric lubrication pump3．2直径6．15m的盾构机通常选用注脂泵和油脂转运泵相结合的方式，油脂转运泵通常为200L标桶类型，而注脂泵为60L桶左右类型，目前常用的都为此种组合，区别在于海瑞204隧道建设第31卷克、罗威特或者NFM公司等采用的泵为气动式压盘柱塞泵，而日立盾构通常采用电动泵，相对于施工方，就目前来说电动油脂泵在同样施工条件下运转情况十分良好，完全能够满足工程需要，而如果采用气动式泵还需要在配置空压机时增加原需求空压机的输出气量，确保气动泵的正常运转，但其耗气量非常大，相当于增加一个小型空压机。
在同等效果下，从成本方面上考虑推荐采用日系的选择。
3．3直径10m左右的盾构机注脂泵可以直接选用200L标桶类型的，手动提升桶类型或者吊装类型，但也可以选用注脂泵和油脂转运泵相结合的方式，选型与6m左右盾构一致，所不同的只是在PLC上更改相应控制程序。
4盾构机集中润滑泵的控制模式集中润滑系统通常按照配管方式可分为2类：一是电动润滑泵终端式系统，二是为电动润滑泵环式系统。
环式电动润滑泵，由泵体、贮油器、液压换向阀等组成，终端式电动润滑泵，由油泵、贮油器、电磁换向阀等组成。
双线环式系统：系统的主管路成环状布置，由返回润滑泵的主管路末端的系统压力来控制液压换向阀换向，使两条主管路交替地供送润滑脂的集中润滑系统。
通常用于润滑点较多而较集中的场合，直径6．15m盾构完全适合这种系统。
双线终端式系统：由主管路末端的压力操纵阀来控制电磁换向阀交替地使两条主管路供送润滑脂的集中润滑系统。
通常用于润滑点分布较广的场合。
目前来说通常设备的集中润滑系统会选用电动润滑泵终端式系统，因为所接触到的譬如林肯、贝克等所推荐采用的系统或者设备的选型通常为终端式系统系列。
而日立盾构机在此方面有自己的独特设计，并且不同直径的盾构机系统原理是不同的，下面以直径4．14m和直径6．15m盾构为例对日立盾构集中润滑系统进行简要说明。
4．1直径4．14m盾构集中润滑线路基本采用终端式系统，但与常规略有不同，它缺少了压差开关，电磁换向阀也更改为液控换向阀，因通常见到的压差开关基本都是5MPa标准配备，但由于盾构机润滑的压差压力是在不同条件下是需要被调整的，同时4．14m盾构机润滑系统属于中小型系统，所以为方便电气配线日立在设计集中润滑系统中选择液控换向阀，采用前段压力控制换向，使其可以对管路达到设置压力后双线系统换向供油。
原理图见图14．2直径6．15m盾构因润滑点多而且密集所以线路基本采用环式系统，但又在环式系统的基础上增加了压差开关以及将常用的二位四通换向阀更改为三位四通换向阀，三位四通阀为液压系统中常见换向阀，其功能笔者在此不做赘述。
日立盾构润滑系统采用时间和压力双重控制方式，压力优先原则，而且设定给油间隔时间自动启动运转，再根据现场具体情况，调整时间间隔。
原理如图3。
无论直径4．14m还是直径6．15m盾构，在控制系统都设定了时间继电器功能，而且还设有“高、低液位报警”等限位信号，同时在给油脂回路中设置了当发生异常高压的场合，在报警的同时刀盘旋转立即停止的联锁系统，确保设备能正常运行。
5盾构机集中润滑系统设计的建议1）集中润滑系统需要在关键部位设置适当的监测点，可以对润滑油品适时取样化验分析，从而确定磨损程度，预测零部件的使用情况，进而做出故障预防决策。
2）集中润滑系统的电动泵出口双线都需要设置压力表，通过目视压力表可以监控泵的使用状况，确认泵是否正常运行。
3）集中润滑系统的管路上设置适当的过滤装置，确保润滑系统的洁净度，从而保证油脂管路畅通，而且有必要定期对滤网做清洁工作。
4）集中润滑系统中设定多重报警装置，显示工作状态，关键部位的分配器须有限位装置，确保加油脂工作正常。
如有密封压力要求，需加装压力开关，对注入点进行压力监测。
5）集中润滑系统中应当设定“给油时间延长”信号来表示给油工作的异常，确保对系统运行进行自动控制和监控。
6）环境温度对集中润滑油脂有极大的影响，因此，需要保证合适的环境温度来确保油脂的正常使用。
6结论盾构机集中了工程机械、电气、液压、自动控制等诸多领域的技术，而集中润滑只是其中一部分，但却是非常重要的一部分，它都作用在驱动、轴承密封等盾构机的关键部位，由于盾构机工作的特殊性，外部覆盖泥沙，某些部位人员不能达到，一旦发生故障将是致命的。