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垂直提升连续输送技术的研究应用
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内容提示：介绍了垂直提升连续运输系统的技术特点、技术参数、机型选择、结构组成,通过对关键技术的研究以及试验台模拟试验结果的研究,指出了该项技术在地铁隧道建设工程应用是可行的,它能够充分发挥盾构的推进能力,大大提高推进速度,节约大量的人力和物力等,提高设备的使用效率,具有较大的经济效益和社会效益。
摘要:介绍了垂直提升连续运输系统的技术特点、技术参数、机型选择、结构组成,通过对关键技术的研究以及试验台模拟试验结果的研究,指出了该项技术在地铁隧道建设工程应用是可行的,它能够充分发挥盾构的推进能力,大大提高推进速度,节约大量的人力和物力等,提高设备的使用效率,具有较大的经济效益和社会效益。（参考《建筑中文网》）
关键词:垂直提升;连续运输;试验;研究
0前言
近年来,随着城市基础建设的迅速发展,国内许多大城市(上海、北京、广州、武汉、重庆、南京等)都在发展地铁轨道交通运输系统,目前制约盾构推进速度的主要问题就是配套运输系统。以上海地铁明珠二期南浦大桥站到浦东南路站来计算,按照采用原有间断运输方式,由于车辆装土过程所耗时间多、单位时间运量小,盾构有效工作时间短(据地铁建设单位介绍,盾构有效工作时间实际不到开机时间的40%),以及运输距离超过500~700m时,运输能力严重不足等因素,盾构推推停停,每天可推进6~8m。地铁施工现场大多在繁华的城市街区,其施工场地、环保噪音都受到严格的限制,可见原有的运输方式已严重制约了地铁建设的施工进度。采取垂直提升连续运输技术取代原来使用多年的陈旧的间断运输方法是一种技术革新的趋势所在。
1主要研究内容和关键技术特点
垂直提升连续运输技术是一种适应性强、提升效率高的物料输送技术,具有运量大、连续运输、安全性好、设备占用面积小等特点,特别适合于地铁隧道施工现场受空间、时间、环保等条件限制的市政工程等项目。2002年以来上海地铁建设有限公司与煤炭科学研究总院上海分院成立了联合课题组,针对上海地区地质条件的特殊性以及对环保的严格要求等因素进行技术攻关,主要针对不同物理特性的物料(砂性土、粘性土等)进行试验,以取得相关的试验数据、设计参数以及针对粘土的卸料、清扫等难点的解决措施。本课题研究的主要内容:(1)垂直提升连续运输机型选择,要求系统高效率运行时低噪音、高可靠性。垂直提升连续运输技术可以通过多种途径达到目的,根据对上海地铁工地泥土土质的调研和分析,在煤炭行业连续运输技术中积累的经验,确定采用波纹挡边带式输送机来实现。因为波纹挡边带式输送机能根据各种特殊场合的需要,倾角从0~90°任意布置,能实现在极短的距离内,将物料从水平转换到90°提升的能力。为了取得较好的加料及卸料效果,试验台采用Z形布置形式,在尾部水平段加料,在头部水平段进行卸料。(2)地铁施工过程中运输各种不同物料的高适应性要求,从而保证快速连续运输,达到盾构快速掘进配套运输的要求。特别是上海特殊土质(黏泥、泥沙)这一国际公认特殊特性物料的要求。
为了满足地铁盾构后配套施工的适应性要求,主要的关键技术:
(1)波纹挡边带的结构、横隔板形状及连接技术波纹挡边带的基带、波纹挡边、横隔板之间采用较高强度的硫化和螺栓联接技术,其中波纹挡边硫化在基带的两边,横隔板与基带及波纹挡边的联接均采用螺栓紧固,更换方便。
(2)黏土质物料的可靠卸料和清扫技术
在输送黏土物料时,依靠重力的作用不能将其有效地卸下,留在输送带上的残余物料被带回回程分支,造成改向滚筒、回程托辊上积垢而导致输送带打滑、跑偏、磨损,滚筒、托辊过早损坏,影响输送机正常运行,故必须用清扫装置清除粘在输送带上的残余物料。由于波纹挡边带具有横隔板,不能用常用的刮板式清扫器和毛刷式清扫器,可以采用振动式清扫器和喷水式清扫器。喷水式清扫器除了需要充足的水源和高压泵外,还需要有排污系统或污水处理系统,以满足城市施工环保要求。香港九广铁路西铁地铁建设就是使用喷水式清扫器和污水处理系统,但其价格超过盾构和主机的价格,达到几千万美元。采用振动式清扫器,在上水平卸料段安装了由主动拍打器和被动拍打器组合而成的联合清扫装置。主动拍打器由电机驱动拍打装置打击输送带,被动拍打器是一种由若干个沿圆周均布的托辊组成的振动清扫装置,随输送带运行,托辊间断地冲击输送带引起振动,两者的工作原理都是拍打挡边输送带的非工作面,将粘附在挡边、隔板及基带上的物料振动下来,达到清扫的目的。拍打器接触输送带的部件必须能转动,以防止在输送带面上滑动接触,损坏输送带。主动拍打器安装位置距离卸料滚筒应尽可能近,以能使用滚筒面所提供的完全支承的输送带平面。拍打器旋转方向应与卸料滚筒一致,打击速度和幅度应该都可调节,以取得最佳卸料状态,并可在发生共振时进行调整。
为了能确保该技术攻关研究的成功,根据煤炭科学研究总院上海分院在煤炭行业连续运输中积累的技术经验,并结合上海地铁的实际情况,先组建模拟工况条件下的试验台,通过试验台的型式试验,对垂直提升连续运输技术在上海地铁隧道建设工程的应用进行研究试验,取得了该项技术在隧道工程领域应用的阶段性成果。试验成功后制造出结构更合理的垂直提升连续运输设备,达到地铁施工现场的生产要求。
2垂直提升输送系统的结构概述
垂直提升连续输送系统由波纹挡边带式输送机(见图1)和转载带式输送机组成。
波纹挡边带式输送机主要由波纹挡边输送带、驱动装置、传动装置、机尾拉紧装置、改向装置和清扫装置等组成。
2.1波纹挡边输送带
它由基带、波纹挡边及横隔板组成,以普通输送带作为基带,在其两边粘结(硫化)上波纹挡边,并在2条波纹挡边之间的基带上,按一定的间距联接(硫化或用螺栓联接)上横隔板。
基带的外形与普通输送带相同,但横向刚度一般比普通输送带的大。其抗拉体材料(芯层)采用尼龙帆布,主要承受拉力,在芯体的上下面外加特殊加强层,增加横向刚性,再覆盖上一定厚度的胶,提高使用寿命。
(2)波纹挡边
挡边做成波纹状是为了使输送带能顺利地绕过滚筒和凸凹弧区段,以满足输送线路的要求。同时也使挡边上部不会产生过大的附加应力。挡边的波形可以是齿形、S形、W形和WM形,目前多用S形。
(3)横隔板
在波纹挡边之间的基带上,按一定的间距粘结横隔板,横隔板间距是根据输送量、输送机倾角和物料粒度等诸多因素来确定的。为了提高输送能力,避免出现撒料现象,则需要较小的隔板间距。但是为了取得较好的加料和卸料效果,则要求有较大的隔板间距。
2.2驱动装置
驱动装置是波纹挡边输送机的动力部分,它主要由电动机、联轴器、减速器和制动器等组成。电机是驱动单元的动力源,通过变频调速装置实现无级变速,满足不同试验速度的需要。
2.3传动装置
传动装置主要由传动滚筒、机头架等组成。传动滚筒是将驱动装置的动力,通过摩擦力传递给波纹挡边带使之运行的部件。传动滚筒的表面包上橡胶,增大传动滚筒与波纹挡边带之间的摩擦系数,减小滚筒表面的磨损。
2.4改向轮
改向轮用于挡边带凸弧段的下分支或凹弧段的上分支,它们托在或压在波纹挡边输送带有波纹挡边和横隔板的一面,其作用是改变输送带运行方向。改向轮有单式和复式2种。单式改向轮支在挡边输送带的空边上,复式改向轮的大轮支在挡边输送带的空边上,小轮支在挡边输送带的挡边顶部。
2.5托辊和挡辊
托辊主要有上托辊、下托辊、缓冲托辊、凸弧段托辊和凹弧段托辊。上托辊用于支承输送带及其上的物料,下托辊用于支承输送带,缓冲托辊安装在挡边机的受料段,以减小物料的冲击,使之稳定运行,延长输送带的使用寿命。凸弧段托辊和凹弧段托辊都是成组使用,相当于改向滚筒,前者用于支承凸弧段输送带及其上的物料,后者用于压住凹弧段输送带。波纹挡边输送机的托辊都是采用平托辊。挡辊安装在凸弧段和凹弧段的基带上分支的两侧,一般成组使用,用于防止输送带跑偏。
2.6清扫装置
清扫装置用于清扫输送带上粘附的物料,本机设有头部清扫器和尾部清扫器。
在输送黏性大的物料时,采用一种清扫装置往往不能把输送带完全清扫干净,可采用联合清扫装置。头部清扫器就是采用了联合清扫装置,由主动拍打器和被动拍打器组合而成。工作原理都是拍打挡边输送带的非工作面,从而将粘附在挡边、隔板、及基带上的物料振动下来,达到清扫的目的。安装位置距离卸料滚筒应尽可能近。
尾部清扫器采用普通空段清扫器,靠近机尾改向滚筒安装,用来清扫撒落在回程分支输送带上的物料,防止物料夹在输送带与尾部滚筒之间,发生输送带跑偏,损坏滚筒和输送带,影响输送机的正常运行。
2.7拉紧装置
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200810/9101.htm
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