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摘要：盾构机作为地铁、引水、道路等地下隧道主要施工设备，在中国快速发展有十几年的历史，很多盾构机已接近甚至超过使用寿命，如果报废会带来巨大的浪费，如果采用再制造技术，可以使一大批盾构机重新焕发生命，重新应用到施工当中，既节约又环保，符合“以旧换再”的国家政策。
盾构机再制造主要部件：减速机、轴承、刀具、刀盘、主要液压部件
关键字：盾构机；使用寿命；再制造；再制造技术；节约；环保；主要部件
中图分类号：U455文献标识码： A
1引言
盾构工法由英国人Brune于1810年发明，用于在软弱地层中开挖隧道。这种工法所采用的盾构机，从简单的人工掘进盾构机（网格式或全气压式）发展到今天的全断面隧道机械化掘进的土压平衡式或泥水加压式盾构机组。[1] 随着我国轨道交通行业的飞速发展，盾构机因其施工过程中的安全性、快速性等优势已在我国轨道交通施工中被广泛应用。其中，盾构机因其在设备技术、成本、施工所需场地等方面的优势，已成为我国地铁、引水、道路施工中的主流设备。据不完全统计，经过近十几年的快速发展，目前在中国各城市施工和存放的盾构机应不低于1000台，主要分布在沿海修建地铁的发达城市和内陆的省会城市，其中一部分已接近寿命甚至超过设计寿命，如果弃之不用或报废，将会造成巨大的浪费，而且也没有必要，以6米地铁盾构为例，每台设备的总重量约为400吨，重新制作钢结构需要的钢材和上游炼钢所产生的废气污染都是庞大的数字。
在20世纪90年代，徐滨士院士就在国内首先提出了再制造的概念，至今国内的再制造已经历20多年的发展，但由于盾构机在国内的大规模应用和制造是在最近10年，因此盾构机再制造并未被大范围推广实施。
新制造盾构机与再制造盾构机能源消耗比较（单位：吨）
如果采用盾构机再制造，浪费和环保问题均可以解决，也符合我国“以旧换再”的国家政策。
2盾构机再制造原则
盾构机属于庞大的工程机械，包含的部件和技术领域较多，盾构机的使用寿命主要是指主驱动大轴承、行星减速机和电机、主要液压部件，基本均按照10000小时设计，正好对应掘进约10KM的行程，其它一部分件还是需要报废、更换或维修的，所以盾构机再制造并不是所有的部件都采用再制造，由于盾构机本身的特殊性，整机再制造和部件再制造明确的区别开来是没有必要的，只要符合再制造后的盾构机寿命比以前长，技术比以前优异就能说明是合格的，符合我国对再制造的定义。
针对盾构机多系统集成、结构复杂、零部件数量大、种类多的特点，确定以下盾构机零部件再制造的基本指导原则：
（1）制定再制造工艺方案时，综合考虑经济性、技术和节能环保因素，节能环保优先。
（2）在实现再制造的同时，降低成本和对环境的负面影响。
（3）高附加值零部件，采用可行的修复再造技术恢复其性能。如尺寸和重量较大，以磨损失效为主的机械零部件，根据其失效特点、工况对零件性能的要求，采用相应的再制造成形加工技术进行尺寸恢复和性能提升。
（4）对于附加值较低、再制造难度大、修复过程中易形成二次污染的零部件，采用换件方式。
（5）对于附加值低、再制造或性能恢复难度小的外围零部件，如电机、减速机等零件，采用委托外协加工或合作开展再制造的模式。
（6）对于附加值高、再制造难度大的核心零部件，结合自身新品制造优势，通过技术攻关，开发再制造新技术，形成具有自主知识产权的核心技术和产品，提高企业竞争力。
基于以上原则分析，盾构机再制造过程中的修复件、更换件、自主再制造及合作再制造部分零部件的分担比例大致如下：
说明：受实际掘进里程、不同的使用工况、维护保养等因素影响，在盾构机实际再制造过程中以上比例会有一定偏差。
3盾构机再制造主要部件
1）刀盘
（1）通过对刀盘外周磨损部分进行补强、补焊、修复；
（2）对过度磨损的刀具进行报废处理，对部分磨损的软土刀具进行补强、修复、复原；滚刀刀具则可采用更换轴承、密封、刀圈的方式复原，重新恢复其性能；
（3）对刀盘管路进行检查、拆除、更换；
（4）刀盘外周和面板重新堆焊耐磨材料；
（5）重新喷涂，标记再制造标识。
2）刀盘驱动系统（主轴承、主驱动密封、大小齿圈、减速机变频电机或液压马达）；
（1）检查大、小齿轮，检查三列圆柱滚子轴承的滚柱、滑道、密封等；
（2）根据齿轮的磨损量进行评估，分析有无再制造的必要性，密封进行更换；
（3）减速机齿轮润滑油检测，拆机检测内部行星齿轮，对于达到磨损量的进行报废更换，报废件进行统一处理；
（4）重新喷涂并标记再制造标识。
3） 盾体（含前盾、中盾和尾盾）；
（1）检测盾壳外形尺寸，是否在设计理论尺寸范围内，如果偏差大，需要纠正恢复，磨损的地方需要复原；
（2）检查铰接密封及安装槽，如损坏需要及时更换；
（3）根据下一个施工段地质要求需要添加的辅助孔；
（4）清理油污，根据施工要求重新喷涂。
4）螺旋输送机
（1）检查大、小齿轮，分别检查轴承的滚柱、滑道、密封状态；
（2）根据齿轮的磨损量进行评估分析有无再制造的必要性，滑道采用再制造技术修复，密封进行更换；
（3）减速机齿轮润滑油检测，拆机检测内部行星齿轮，对于达到磨损量的进行报废更换，报废件进行统一处理；
（4）重新喷涂并标记再制造标识。
5）推进铰接系统
（1）根据实际使用情况，对油缸作摒压检查，更换密封；
（2）对推进油缸靴板进行检查，调换损坏靴板；
（3）对推进油缸球绞、销轴保养、加油；
（4）活塞杆的表面局部修复。
6）液压及动力系统（液压泵、阀、油箱，各种传感器等）；
（1）拆卸阀组，清洗、检测；
（2）管路接头拆卸清洗，接头阀门等检查再利用，橡胶管路因老化达到使用寿命的重新更换；
（3）液压泵、马达进行检测及压力试验，传动部件如轴承密封进行更换。
7）电力电气及控制系统（主控室、操作面板、遙控，变压、照明、监测、PLC控制、数据采集、通讯等分系统）；
（1）检查元器件功能，对于达到寿命周期或老化的元器件进行更换；
（2）对于新设计的新控制原理，设计人员重新编程融进原程序；
（3）对于老化的电缆电线进行更换。
8）后配套台车（盾尾平台、连接桥、5～7节台车）；
（1）检查台车结构焊缝，发现裂焊或缺陷则清根补焊；
（2）采用热校形或冷校形，使变形的车架恢复原状；
（3）恢复车架顶部过车通道；
（4）牵引装置检查和恢复；
（5）喷涂防锈油漆并标识。
9）后配套辅助系统（含同步注浆系统、集中润滑系统、盾尾密封注脂系统、泡沫系统、膨润土系统、压缩空气系统、工业及冷却水系统、通风系统等）。
（1）拆卸注浆泵、加泥泵、泡沫泵、水泵等主要部件进行检测，然后进行修复或更换；
（2）管路接头拆卸清洗，接头阀门等检查再利用，橡胶管路因老化达到使用寿命的重新更换；
（3）重新喷涂并标记再制造标识。
盾构机易损件清单
类 别 外配套件（专业厂家生产） 自制件（可修复或再制造设计）
正常使用损耗 刀具（滚刀、先行刀、刮刀、鱼尾刀、保护刀等） 刀盘、盾体、主驱动箱体等
密封件（用于液压缸、注脂泵等）
电磁阀/电磁线圈
盾尾密封刷
接近开关/限位开关/按钮开关/凸轮开关等
电缆连接器
传感器（土压、流量、速度、压力等）
非正常使用损坏 大、小齿轮，减速器、电机、遥控器、液压泵、注脂泵等
说明：一般损耗和损坏的外配套零部件只能局部或者全部整体更换来恢复功能；自制结构件可通过修复和再制造设计来恢复各自功能，如刀盘、盾体、管片机、螺旋机、台车等。
4结语
2014年3月20日，工信部节能与综合利用司及两院院士在无锡对无锡盾建重工制造有限公司就盾构机再制造实施方案举行专家论证会，这说明我国对盾构机再制造已经高度重视，盾构机再制造可以打破国外生产企业的技术垄断，为客户节约成本近千万元，标志着我国可在超大型专用工程机械零件修复和再制造领域取得新的成就。
参考文献(References)：
[1] 徐滨士。装备再制造工程的理论与技术[M].北京：国防工业出版社，2007.7.
[2] 乐贵平。盾构工程技术问答[M].北京：人民交通出版社，2013.11.
[3] 王梦恕等。中国隧道及地下工程修建技术[M].北京：人民交通出版社，2013.11.
作者简介：
王以栋（1979-），男，山东聊城人，2003年毕业于哈尔滨工程大学机械设计及其自动化专业，本科，任中盾控股集团地下空间事业部研究院院长。
史浩田（1987-），男，河北衡水人，2010年毕业于河北建筑工程学院机械设计及其自动化专业，本科，助理工程师，从2011年至今从事盾构机机械和后配套辅助系统设计工作。
盾构机再制造主要部件：减速机、轴承、刀具、刀盘、主要液压部件
关键字：盾构机；使用寿命；再制造；再制造技术；节约；环保；主要部件
中图分类号：U455文献标识码： A
1引言
盾构工法由英国人Brune于1810年发明，用于在软弱地层中开挖隧道。这种工法所采用的盾构机，从简单的人工掘进盾构机（网格式或全气压式）发展到今天的全断面隧道机械化掘进的土压平衡式或泥水加压式盾构机组。[1] 随着我国轨道交通行业的飞速发展，盾构机因其施工过程中的安全性、快速性等优势已在我国轨道交通施工中被广泛应用。其中，盾构机因其在设备技术、成本、施工所需场地等方面的优势，已成为我国地铁、引水、道路施工中的主流设备。据不完全统计，经过近十几年的快速发展，目前在中国各城市施工和存放的盾构机应不低于1000台，主要分布在沿海修建地铁的发达城市和内陆的省会城市，其中一部分已接近寿命甚至超过设计寿命，如果弃之不用或报废，将会造成巨大的浪费，而且也没有必要，以6米地铁盾构为例，每台设备的总重量约为400吨，重新制作钢结构需要的钢材和上游炼钢所产生的废气污染都是庞大的数字。
在20世纪90年代，徐滨士院士就在国内首先提出了再制造的概念，至今国内的再制造已经历20多年的发展，但由于盾构机在国内的大规模应用和制造是在最近10年，因此盾构机再制造并未被大范围推广实施。
新制造盾构机与再制造盾构机能源消耗比较（单位：吨）
如果采用盾构机再制造，浪费和环保问题均可以解决，也符合我国“以旧换再”的国家政策。
2盾构机再制造原则
盾构机属于庞大的工程机械，包含的部件和技术领域较多，盾构机的使用寿命主要是指主驱动大轴承、行星减速机和电机、主要液压部件，基本均按照10000小时设计，正好对应掘进约10KM的行程，其它一部分件还是需要报废、更换或维修的，所以盾构机再制造并不是所有的部件都采用再制造，由于盾构机本身的特殊性，整机再制造和部件再制造明确的区别开来是没有必要的，只要符合再制造后的盾构机寿命比以前长，技术比以前优异就能说明是合格的，符合我国对再制造的定义。
针对盾构机多系统集成、结构复杂、零部件数量大、种类多的特点，确定以下盾构机零部件再制造的基本指导原则：
（1）制定再制造工艺方案时，综合考虑经济性、技术和节能环保因素，节能环保优先。
（2）在实现再制造的同时，降低成本和对环境的负面影响。
（3）高附加值零部件，采用可行的修复再造技术恢复其性能。如尺寸和重量较大，以磨损失效为主的机械零部件，根据其失效特点、工况对零件性能的要求，采用相应的再制造成形加工技术进行尺寸恢复和性能提升。
（4）对于附加值较低、再制造难度大、修复过程中易形成二次污染的零部件，采用换件方式。
（5）对于附加值低、再制造或性能恢复难度小的外围零部件，如电机、减速机等零件，采用委托外协加工或合作开展再制造的模式。
（6）对于附加值高、再制造难度大的核心零部件，结合自身新品制造优势，通过技术攻关，开发再制造新技术，形成具有自主知识产权的核心技术和产品，提高企业竞争力。
基于以上原则分析，盾构机再制造过程中的修复件、更换件、自主再制造及合作再制造部分零部件的分担比例大致如下：
说明：受实际掘进里程、不同的使用工况、维护保养等因素影响，在盾构机实际再制造过程中以上比例会有一定偏差。
3盾构机再制造主要部件
1）刀盘
（1）通过对刀盘外周磨损部分进行补强、补焊、修复；
（2）对过度磨损的刀具进行报废处理，对部分磨损的软土刀具进行补强、修复、复原；滚刀刀具则可采用更换轴承、密封、刀圈的方式复原，重新恢复其性能；
（3）对刀盘管路进行检查、拆除、更换；
（4）刀盘外周和面板重新堆焊耐磨材料；
（5）重新喷涂，标记再制造标识。
2）刀盘驱动系统（主轴承、主驱动密封、大小齿圈、减速机变频电机或液压马达）；
（1）检查大、小齿轮，检查三列圆柱滚子轴承的滚柱、滑道、密封等；
（2）根据齿轮的磨损量进行评估，分析有无再制造的必要性，密封进行更换；
（3）减速机齿轮润滑油检测，拆机检测内部行星齿轮，对于达到磨损量的进行报废更换，报废件进行统一处理；
（4）重新喷涂并标记再制造标识。
3） 盾体（含前盾、中盾和尾盾）；
（1）检测盾壳外形尺寸，是否在设计理论尺寸范围内，如果偏差大，需要纠正恢复，磨损的地方需要复原；
（2）检查铰接密封及安装槽，如损坏需要及时更换；
（3）根据下一个施工段地质要求需要添加的辅助孔；
（4）清理油污，根据施工要求重新喷涂。
4）螺旋输送机
（1）检查大、小齿轮，分别检查轴承的滚柱、滑道、密封状态；
（2）根据齿轮的磨损量进行评估分析有无再制造的必要性，滑道采用再制造技术修复，密封进行更换；
（3）减速机齿轮润滑油检测，拆机检测内部行星齿轮，对于达到磨损量的进行报废更换，报废件进行统一处理；
（4）重新喷涂并标记再制造标识。
5）推进铰接系统
（1）根据实际使用情况，对油缸作摒压检查，更换密封；
（2）对推进油缸靴板进行检查，调换损坏靴板；
（3）对推进油缸球绞、销轴保养、加油；
（4）活塞杆的表面局部修复。
6）液压及动力系统（液压泵、阀、油箱，各种传感器等）；
（1）拆卸阀组，清洗、检测；
（2）管路接头拆卸清洗，接头阀门等检查再利用，橡胶管路因老化达到使用寿命的重新更换；
（3）液压泵、马达进行检测及压力试验，传动部件如轴承密封进行更换。
7）电力电气及控制系统（主控室、操作面板、遙控，变压、照明、监测、PLC控制、数据采集、通讯等分系统）；
（1）检查元器件功能，对于达到寿命周期或老化的元器件进行更换；
（2）对于新设计的新控制原理，设计人员重新编程融进原程序；
（3）对于老化的电缆电线进行更换。
8）后配套台车（盾尾平台、连接桥、5～7节台车）；
（1）检查台车结构焊缝，发现裂焊或缺陷则清根补焊；
（2）采用热校形或冷校形，使变形的车架恢复原状；
（3）恢复车架顶部过车通道；
（4）牵引装置检查和恢复；
（5）喷涂防锈油漆并标识。
9）后配套辅助系统（含同步注浆系统、集中润滑系统、盾尾密封注脂系统、泡沫系统、膨润土系统、压缩空气系统、工业及冷却水系统、通风系统等）。
（1）拆卸注浆泵、加泥泵、泡沫泵、水泵等主要部件进行检测，然后进行修复或更换；
（2）管路接头拆卸清洗，接头阀门等检查再利用，橡胶管路因老化达到使用寿命的重新更换；
（3）重新喷涂并标记再制造标识。
盾构机易损件清单
类 别 外配套件（专业厂家生产） 自制件（可修复或再制造设计）
正常使用损耗 刀具（滚刀、先行刀、刮刀、鱼尾刀、保护刀等） 刀盘、盾体、主驱动箱体等
密封件（用于液压缸、注脂泵等）
电磁阀/电磁线圈
盾尾密封刷
接近开关/限位开关/按钮开关/凸轮开关等
电缆连接器
传感器（土压、流量、速度、压力等）
非正常使用损坏 大、小齿轮，减速器、电机、遥控器、液压泵、注脂泵等
说明：一般损耗和损坏的外配套零部件只能局部或者全部整体更换来恢复功能；自制结构件可通过修复和再制造设计来恢复各自功能，如刀盘、盾体、管片机、螺旋机、台车等。
4结语
2014年3月20日，工信部节能与综合利用司及两院院士在无锡对无锡盾建重工制造有限公司就盾构机再制造实施方案举行专家论证会，这说明我国对盾构机再制造已经高度重视，盾构机再制造可以打破国外生产企业的技术垄断，为客户节约成本近千万元，标志着我国可在超大型专用工程机械零件修复和再制造领域取得新的成就。
参考文献(References)：
[1] 徐滨士。装备再制造工程的理论与技术[M].北京：国防工业出版社，2007.7.
[2] 乐贵平。盾构工程技术问答[M].北京：人民交通出版社，2013.11.
[3] 王梦恕等。中国隧道及地下工程修建技术[M].北京：人民交通出版社，2013.11.
作者简介：
王以栋（1979-），男，山东聊城人，2003年毕业于哈尔滨工程大学机械设计及其自动化专业，本科，任中盾控股集团地下空间事业部研究院院长。
史浩田（1987-），男，河北衡水人，2010年毕业于河北建筑工程学院机械设计及其自动化专业，本科，助理工程师，从2011年至今从事盾构机机械和后配套辅助系统设计工作。