《全断面隧道掘进机 管片拼装机》

1JB/T14983—202X全断面隧道掘进机管片拼装机本文件规定了全断面隧道掘进机管片拼装机的特征、基本参数、型号、分类和技术要求，描述了相应的试验方法，规定了检验规则、随行文件、标志、包装和运输。本文件适用于全断面隧道掘进机管片拼装机的制造。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB2893—2008安全色GB/T3766液压传动系统及其元件的通用规则和安全要求GB/T3956—2008电缆的导体GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB5226.3机械安全机械电气设备第11部分：电压高于1000Va.c.或1500Vd.c.但不超过36kV的高压设备的技术条件GB/T6388运输包装收发货标志GB/T7932气动对系统及其元件的一般规则和安全要求GB/T13306标牌GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T14039-2002液压传动油液固体颗粒污染等级代号GB/T17301土方机械操作和维修空间棱角倒钝GB/T19666阻燃和耐火电线电缆或光缆通则GB/T20082液压传动液体污染采用光学显微镜测定颗粒污染度的方法GB/T34354—2017全断面隧道掘进机术语和商业规格GB/T34650—2017全断面隧道掘进机盾构机安全要求GB/T35981冶金设备焊接吊耳技术规范GB/T37400.3重型机械通用技术条件第3部分：焊接件GB/T37400.9重型机械通用技术条件第9部分：切削加工件GB/T37400.10—2019重型机械通用技术条件第10部分：装配GB/T37400.11重型机械通用技术条件第11部分：配管GB/T37400.13重型机械通用技术条件第13部分：包装GB50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准JB/T10205液压缸3术语和定义GB/T34354—2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1全断面隧道掘进机fullfacetunnelboringmachine2JB/T14983—202X通过开挖并推进式前进实现隧道全断面成型，且带有周边壳体的专用机械设备。［来源：GB/T34354—2017，2.1，有修改］3.2盾构机shieldmachine在钢壳体保护下完成隧道掘进、出渣、管片拼装等作业，推进式前进的全断面隧道掘进机。［来源：GB/T34354—2017，2.6，有修改］3.3管片拼装机segmenterector用于管片抓取、平移、旋转和提升多个自由度运动的机械装置。［来源：GB/T34354—2017，2.50，有修改］3.4平移装置translationaldevice实现管片水平平移的部件。3.5回转装置rotatordevice实现管片周向回转的部件。3.6提升装置liftingdevice通过提升油缸伸缩实现管片径向运动的部件。3.7抓取装置pick-updevice利用抓取机构或真空吸盘实现管片抓（吸）持的部件。3.8真空吸盘vacuumsuctionpad/vacuumtable通过降低与工件接触后形成的临时性密封空间的空气压强，利用压强差来进行工作的起吊装置。3.9侧向挤压力segmentsealpressure管片拼装过程中，压紧圆周方向相邻管片间密封条的力。4特征、基本参数与型号、分类4.1特征及基本参数管片拼装机（以下简称拼装机）特征及基本参数如下：——管片抓取方式(机械式/真空吸盘式)；——控制方式(有线和无线)；——自由度，单位为个；——最大举升质量，单位为千克（kg）；——转速范围，单位为转每分钟（r/min）；——轴向行程，单位为毫米（mm——回转范围，单位为度(°);——侧向挤压力，单位为千牛（kN）。4.2型号3JB/T14983—202X产品型号由产品代号、抓取方式代号、主参数（最大举升质量）及管片内径组成，其表示方法如下： 管片内径：用阿拉伯数字表示，单位为毫米（mm） 主参数：用阿拉伯数字表示，单位为千克（kg） 抓取方式代号：用大写英文字母表示。机械式：M；真空吸盘式：V 产品代号：由制造商自行确定，用大写英文字母表示4.3分类4.3.1机械式机械式拼装机结构示意图见图1。标引序号说明：1——驱动单元；2——平移装置；3——回转支承；4——平移液压缸；5——提升装置；6——回转装置；7——拖链装置；8——微调液压缸；9——滚轮；图1机械式拼装机结构示意图4.3.2真空吸盘式真空吸盘式拼装机结构示意图见图2。4JB/T14983—202X标引序号说明：1——提升装置；2——回转装置；3——拖链装置；4——真空吸盘；5——微调液压缸；6——平移液压缸；7——滚轮；8——平移装置；9——驱动单元；10——回转支承。图2真空吸盘式拼装机结构示意图5技术要求5.1一般要求5.1.1焊接件应符合GB/T37400.3的规定。5.1.2加工件应符合GB/T37400.9的规定。5.1.3装配应符合GB/T37400.10的规定。5.1.4安全要求应符合GB/T34650的规定。5.1.5拼装机宜能实现抓取管片沿X、Y、Z轴的移动及旋转的六自由度运动，并具备管片微调功能。拼装机六自由度运动与坐标系关系示意图见图3。Zθy已拼管片θy已拼管片待拼管片已拼管片O待拼管片已拼管片θxYθxYXθzX符号说明：X轴——掘进机前进方向；Y轴——管片切向方向；Z轴——管片直径方向；θ横摇微调摆角；——俯仰微调摆角；θ——偏转微调摆角。图3拼装机六自由度运动与坐标系关系示意图5.2抓取装置5JB/T14983—202X5.2.1真空吸盘式抓取装置满足如下要求：a)采用真空吸盘锁固的抓取装置安全系数不应小于2.5；b)真空吸盘的有效面积应能满足吊装设计最重管片的需要；c)真空吸盘应配备检测内部真空度及压力损失的监测装置；d)真空吸盘应具有抓取标准块、邻接块和封闭块的功能；e)在真空泵断电情况下，真空吸盘式拼装机吸持管片的时间不应小于20min，且真空度不低于现地大气压强的80%；f)管片吸持与回转装置的回转动作应能实现联锁控制，具有真空度低于设计值时的报警及限制回转功能。5.2.2机械式抓取装置满足如下要求：a)机械锁固的抓取装置安全系数不应小于1.5；b)抓取装置的部件刚度和强度应满足设计要求；c)抓取油缸应配备抓持力检测装置，抓持力小于设定值时不能回转。5.2.3应进行载荷试验，静载试验载荷为设计最重管片重量的1.25倍，动载试验载荷为设计最重管片重量的1.1倍。5.2.4应具备调整管片绕Y轴沿管片宽度方向摆动θy（见图3）角度，实现俯仰微调动作的功能。5.2.5应具备调整管片绕Z轴旋转θz（见图3）角度，实现偏转微调动作的功能。5.2.6宜具备调整管片绕X轴沿管片径向摆动θx（见图3）角度，实现横摇微调动作的功能。5.3提升装置5.3.1提升装置的部件刚度和强度应满足设计要求。提升载荷的计算见附录A。5.3.2提升液压缸行程及伸缩速度应满足管片提升、拼装定位的要求。5.3.3提升液压缸伸缩速度应连续可调。5.3.4提升装置宜具备行程检测功能。5.3.5提升液压缸应有自锁能力和防止管片自由降落的功能。5.3.6提升液压缸的伸缩动作与回转装置的回转宜能实现互锁。5.3.7左侧和右侧的提升液压缸应能实现沿Z轴同步伸缩动作，宜能实现单独动作。5.3.8宜具有依靠提升液压缸单独动作调整管片绕X轴沿管片径向摆动θx（见图3）角度，实现横摇微调动作的功能。5.3.9宜配备竖直方向液压管线及电缆移动装置。5.4平移装置5.4.1平移装置的部件刚度和强度应满足设计要求。水平载荷的计算见附录B。5.4.2用于盾构机时，纵向行程宜满足在隧道内安装两道盾尾刷的需要。5.4.3用于单、双护盾岩石隧道掘进机时，纵向行程应满足在隧道内更换至少一道盾尾刷的需要。5.4.4宜配备平移行程限位装置。5.4.5两侧滚轮间横向调整间隙应满足设计要求。5.4.6平移液压缸伸缩速度应连续可调。5.4.7两侧平移液压缸应具备负载保持和同步移动功能。5.4.8宜配备水平方向液压管线及电缆移动装置。5.5回转装置5.5.1驱动单元回转力矩应满足拼装机抓持最重管片回转自如的要求，同时应能提供最大侧向挤压力满足压紧管片密封的要求。回转力矩的计算见附录C。5.5.2回转支承的设计寿命不应小于10000h。5.5.3应能双向旋转，具有调速功能。5.5.4转速应连续可调，回转转速范围应符合设计要求。5.5.5沿周向顺、逆时针旋转角度不应小于200°。5.5.6应配备制动装置，并具备可靠制动和负载保持功能。6JB/T14983—202X5.5.7应具备角度限位功能。5.5.8回转装置的部件刚度和强度应满足设计要求。5.5.9小齿轮与大齿圈啮合接触点应符合GB/T37400.10—2019中6.3的规定。5.5.10宜配备液压管线及电缆回转装置。5.6液压系统5.6.1液压系统应符合GB/T3766的规定。5.6.2液压缸应符合JB/T10205的规定。5.6.3油液固体颗粒污染等级不应低于GB/T14039-2002规定的—/18/15。5.6.4液压系统应设置测压点，测压位置应便于操作。5.6.5硬管、软管和接头应能承受使用压力，软管应明显标记其额定工作压力。5.6.6应设置液压油冷却、油温检测及报警装置。5.6.7应设置滤芯堵塞检测及报警装置。5.6.8应具备超压保护功能。5.6.9管路装配应符合GB/T37400.11的规定。5.7电气及控制系统5.7.1电线电缆应符合GB/T19666的规定。5.7.2控制电缆应符合GB/T3956—2008中第5种及以上导体的规定。5.7.3电气设备及线路的绝缘电阻应符合GB50150的规定。5.7.4控制系统应具有显示警示功能。5.7.5无线遥控有效范围应覆盖工作区域。5.7.6遥控器应能实现拼装机平移、提升、回转和微调等动作的控制，也应能实现启动、复位和急停等辅助功能的动作控制。拼装机无线遥控器应能实现对每个动作进行单独控制。5.7.7拼装机的动作控制和抓取锁紧装置的控制，应具有避免误操作的措施。5.7.8控制电源应采用稳压电源。5.7.9电控箱的防护等级不应低于IP55。5.8辅助系统5.8.1宜配备拼装机防撞装置。5.8.2应配备管片安装检修平台，平台应便于管片螺栓连接。5.8.3各润滑点应采用脂润滑。回转支承和滚轮宜采用集中润滑或自动润滑。5.8.4液压阀块宜配置保护罩。5.8.5真空泵应满足真空吸盘吸持及释放管片的要求。5.8.6所有液压油管、电缆管及真空吸盘气管在管线移动装置中宜隔开布置。5.8.7装配有液压管线及电缆的移动装置应转动灵活。5.8.8气动系统应符合GB/T7932的规定。5.9职业健康与环境安全5.9.1电气安全装置应符合GB/T5226.1、GB5226.3的规定。5.9.2操作维护区域内棱角应符合GB/T17301的规定。5.9.3拼装机应具有平移和回转时声光警示功能。5.9.4当真空度低于设计值时，真空吸盘式拼装机应具有停机和停机声光报警的功能。5.9.5遥控器面板上应设置急停按钮。5.9.6声光报警装置输出的最低音量值应比施工环境噪声至少高出10dB(A)。5.9.7拼装机回转构件表面应涂安全色，安全色应符合GB2893—2008中4.3.2的规定。5.9.8管片拼装区域和管片安装检修平台区域的照度不应低于100lx。5.9.9管片安装时，管片拼装区域不应站人。5.9.10拼装机停机时，应将抓取装置停止在隧洞正下方。7JB/T14983—202X5.9.11拼装机吊点不应少于4个，每两个吊点的吊运能力应大于拼装机重量。吊耳的选用应符合GB/T35981的规定。6试验方法6.1试验条件6.1.1环境温度宜为5°C～35°C，相对湿度40%～70%。6.1.2试验场地满足拼装机承载要求。6.1.3拼装机各总成、部件、附件及辅助系统应装备齐全，并安装在全断面隧道掘进机上。6.2试验仪器及测量精度6.2.1试验用仪器仪表应经过国家法定机构鉴定合格，并在鉴定周期内。6.2.2仪器仪表包括：卡尺、钢卷尺、秒表、兆欧表、照度仪及声级计等。6.2.3主要仪器仪表的推荐量程及精度如下：a)照度仪总量程为0lx～500lx，照度精度±3%rdg；b)声级计选用参照GB/T34650，性能不应低于2型仪器要求。6.3试验要求6.3.1目测检查：拼装机的安装状态、动作状态和显示状态。6.3.2检查不应拆解部件。6.3.3试验检测时，单向数据采集不应少于3次，并与规定值进行比较。6.4抓取装置6.4.1安全系数检查并核对抓取装置中安全系数的计算文件。6.4.2保压试验拼装机在分别抓取设计最重管片和封闭块（如有独立小吸盘）的状态下，当真空度达到现地大气压强95%时，切断动力源，20min后观察真空度是否低于现地大气压强的80%。6.4.3联锁控制抓取装置吸持管片，观察吸持力检测装置示数值，并与规定值比较，测试拼装机是否实现回转动作。6.4.4抓取载荷试验拼装机抓取载荷试验使用设计最重管片和封闭块。载荷试验包括静载试验和动载试验，试验方法如下：c)静载试验：抓取装置静载试验载荷为设计最重管片或封闭块重量的1.25倍，抓取时间10min以上，观察拼装机状态；d)动载试验：抓取装置动载试验载荷为设计最重管片或封闭块重量的1.1倍，分别进行全行程的提升、平移、回转及定位动作，观察拼装机运行状态。6.4.5俯仰微调动作拼装机抓取管片状态下，进行提升、旋转动作到标定位置，调整俯仰微调液压缸伸缩，观察抓取机构（或真空吸盘）沿管片宽度方向是否摆动。6.4.6偏转微调动作拼装机抓取管片状态下，进行提升、旋转动作到标定位置，调整偏转微调液压缸伸缩，观察抓取机构（或真空吸盘）是否偏转。8JB/T14983—202X6.4.7横摇微调动作拼装机抓取管片状态下，进行提升、旋转动作到标定位置，分别调整横摇微调液压缸伸缩，观察抓取机构（或真空吸盘）沿管片径向是否摆动。6.5提升装置6.5.1提升液压缸行程拼装机抓取管片状态下，进行提升动作，用钢卷尺测量提升液压缸实际伸出量，并与设计值进行比较。6.5.2速度连续可调拼装机抓取管片状态下，提升液压缸伸出过程中调节速度，观察速度是否连续变化。6.5.3自锁能力提升液压缸伸缩动作停止后，观察液压缸是否能够自动锁死。6.5.4互锁功能提升液压缸进行伸缩动作，观察回转装置是否动作，检测互锁功能。6.5.5横摇微调动作拼装机抓取管片状态下，进行提升、旋转动作到标定位置，两侧的提升液压缸分别单独伸缩，观察抓取机构（或真空吸盘）沿管片径向是否摆动。6.6平移装置6.6.1纵向行程用钢卷尺测量管片拼装机纵向行程，并检查设计规定行程值。6.6.2滚轮横向间隙安装前，用钢卷尺测量两侧滚轮间横向最大及最小间距值，与管片桥（主梁）上两轨道间距值对比，验证滚轮调整间隙。6.7回转装置6.7.1回转支承寿命检查并核对回转支承的寿命计算文件。6.7.2最大回转转速空载时，将拼装机旋转至左侧或右侧90°的位置，再将拼装机反向旋转至另外一侧90°的位置。旋转过程中，拼装机保持最高速运行，测量人员对拼装机进行半圈计时，并计算出最大空载转速。6.7.3旋转角度回转装置顺、逆时针双向旋转，观察旋转位置是否达到拼装机上的标定位置。6.7.4制动性能拼装机抓取设计最重管片状态下，旋转过程中关闭动力源，检查制动性。6.7.5限位功能操作拼装机顺时针及逆时针旋转至极限位置，查看上位机显示值达到±200°时，观察拼装机是否停止回转，观察限位效果。6.8液压系统9JB/T14983—202X6.8.1油液污染度按照GB/T20082的测定方法，检测液压油污染度。6.8.2油温检测及报警设定温度传感器油温报警、停机试验值，启动液压系统，当油温分别升高至设定的报警或停机试验值时，观察控制面板报警指示或停机状态，并用温度计测量油温进行对比。6.8.3滤芯堵塞报警模拟过滤器堵塞故障，在主控室界面上检查报警功能工作状态。6.9电气及控制系统6.9.1绝缘检测用兆欧表检测电气设备和线路的绝缘电阻值。6.9.2遥控器功能依次启闭遥控器面板上各控制按钮、开关及摇杆，检测拼装机抓取管片在任意位置进行启停、复位等动作的执行情况及辅助功能的实现情况。观察启停动作是否响应灵敏,各动作是否平稳顺畅。6.10辅助系统气动系统按照GB/T7932中的方法进行气动系统检测。6.11职业健康与环境安全6.11.1紧急停止按下拼装机遥控器上急停按钮，检查拼装机是否停止运转。6.11.2声光报警音量值在工作状态下，用声级计在距离声音报警装置径向1m处测量声音报警装置的音量。6.11.3照明检测在通电状态下，用照度仪测量管片拼装区域及管片安装检修平台区域的照度。7检验原则7.1检验分类检验分为出厂检验和型式检验。7.2出厂检验7.2.1制造商检验由制造商质量检验部门进行，检验合格后出具出厂检验合格证。7.2.2出厂检验项目见表1。7.3型式检验7.3.1有下列情况之一时，应进行型式检验。a)制造商或用户有需求时；b)结构、材料和工艺有较大改变，有可能影响产品性能时；c)出厂检验与上次型式试验有较大差异时；d)国家质量监督检验机构提出型式检验要求时。7.3.2型式检验项目见表1。7.4判定规则JB/T14983—202X检验项目全部合格，判定为合格。表1检验项目1√√2√√3√√4√√5√√6√√7√√8√√9√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√JB/T14983—202X表1检验项目（续）√√√√—√√√8随行文件8.1随行文件应包括但不限于如下内容：——出厂检验合格证；——产品质量证明书；——产品使用说明书；——主要部件装配尺寸图；——电气系统、液压系统原理图；——外购主要部件随机资料；——随机配件清单；——易损易耗件清单；——随机工具清单；——产品维护保养手册。8.2产品维护保养手册应包括产品的适用范围、结构功能说明、维护保养，以及操作规程等内容。9标志、包装和运输9.1标志9.1.1拼装机出厂时，应在显著位置固定产品标牌和有关标志，产品标牌和标志应符合GB／T13306的规定，在标牌上应标出但不限于如下内容：——拼装机名称；——拼装机型号；——出厂编号；——出厂日期；——最大举升质量；——整机质量；——制造商名称；——制造商地址。9.1.2拼装机应有警示标志、安全标志、起吊标志、润滑指示标记、操作及工作位置指示标记。警示标志符合GB/T34650的规定。9.2包装和运输9.2.1包装应符合GB/T37400.13和GB/T13384的相关规定，并符合陆路运输、水路运输或航空运输及装卸的要求。9.2.2包装运输图示标志应符合GB/T191和GB/T6388的规定，包括但不限于如下内容：JB/T14983—202X——收货站及收货单位名称；——发货站及发货单位名称；——拼装机名称和型号；——重量、箱号及外形尺寸；——起吊作业标志。9.2.3拼装机的运输应符合铁路、公路和航运的有关规定。JB/T14983—202X管片拼装机提升载荷计算A.1管片拼装机提升载荷管片拼装机提升载荷根据式(A.1)计算：Ft=kt×(W1+F1+W2)·············································(A.1)式中：Ft──管片拼装机提升载荷，单位为牛（Nkt──安全系数；W1──管片拼装机抓取装置重量，单位为牛（N）；F1──滑动套与支撑间的滑动摩擦阻力，见式（A.2），单位为牛（N）；W2──最大管片重量，单位为牛（N）。A.2滑动套与支撑之间滑动摩擦阻力滑动套与支撑之间滑动摩擦阻力根据式(A.2)计算：F1=μt×F2························································(A.2)式中：F1──滑动套与支撑间的滑动摩擦阻力，单位为牛（N）；μt──滑动套与支撑间摩擦系数；一般取μt=0.2～0.5；F2──滑动套位置的正压力，单位为牛（N）。JB/T14983—202X管片拼装机水平载荷计算B.1管片拼装机水平荷载管片拼装机水平载荷根据式(B.1)计算：Fs=ks×(Fp+Fd)··················································(B.1)式中：Fs──管片拼装机水平载荷，单位为牛（Nks──安全系数；Fp──拼装机在滑道内平移摩擦阻力，见式（B.2单位为牛（NFd──隧道坡度引起的摩擦阻力，单位为牛（N）。B.2管片拼装机在滑道内平移摩擦阻力管片拼装机在滑道内平移摩擦阻力根据式(B.2)计算：Fp=μs×(Wg+W2)·················································(B.2)式中：Fp──管片拼装机在滑道内平移摩擦阻力，单位为牛（Nμs──摩擦系数，一般取μs=0.05～0.15；Wg──管片拼装机重量，单位为牛（NW2──最大管片重量，单位为牛（N）。B.3隧道坡度引起的摩擦阻力隧道坡度引起的摩擦阻力根据式(B.3)计算：Fd=i×(Wg+W2)···················································(B.3)式中：Fd──隧道坡度引起的摩擦阻力，单位为牛（Ni──隧道最大坡度，单位为百分数(%)；Wg──管片拼装机重量，单位为牛（NW2──最大管片重量，单位为牛（N）。JB/T14983—202X管片拼装机回转力矩计算C.1管片拼装机回转力矩管片拼装机在抓持管片状态下，回转力矩根据式(C.1)计算：M=kℎ×(M1+M2+M3+M4−M5)····························(C.1)式中：M──管片拼装机回转力矩，单位为牛米（N·mkℎ──安全系数；M1──管片回转力矩，见式（C.2），单位为牛米（N·m）；M2──抓取装置最大回转力矩，见式（C.3），单位为牛米（N·m）；M3──最大侧