螺旋輸送機是土壓平衡盾構機的關鍵部件之一，如果螺旋輸送機性能不穩(wěn)定甚至出故障，盾構機就不能正常掘進。因此，螺旋輸送機制作質量的好壞，直接關系到盾構機能否正常工作，最終決定盾構施工的成敗。
1、無軸螺旋葉片的對接方案
    土壓平衡盾構機的螺旋輸送機葉片通常分為有軸式和無軸式兩種，其中無軸螺旋制作難度相對較大，其難點在于如何將鑄造好的葉片分段對接。對接后的螺旋葉片總長10 666 mm，外徑∮888 mm，內徑∮350 mm，螺距l(xiāng) 100 mm，葉片厚度160舢。下面就這一問題做進一步探討。
1.1對接方案
    首先要確定對接方案。螺旋葉片如果鑄造成一整根是最理想的，但考慮到加工成本問題，決定采用對接的方式制作。
1.2對接機理
    假定有l(wèi)根長11m的螺旋葉片，它可以在任何地方被斷開成若干段，斷開后的螺旋葉片，因為已經加工成形，所以每1段的參數(shù)（外徑、內徑、螺距等）與斷開前相同。因此，螺旋葉片在制作時，也可以分成若干段對接，只要每l段螺旋葉片的參數(shù)相同即可。1.3材質選擇
    螺旋葉片的設計屈服強度為235 MPa。在工作時葉片要有一定的韌性，結合焊接工藝，選擇材質為鑄造碳鋼ZC230-450，
2、無軸螺旋葉片的對接工序
2.1分段鑄造，預留加工余量
    螺旋葉片分4段對接。考慮對接后要找正，因此葉片在長度和直徑方向均預留加工余量，即：長度方向預留400 mm，直徑方向均預留8咖。
2.2確定同軸度公差值
    葉片對接后4段如果不同軸，頭部旋轉時，尾部會產生擺動。制作誤差越大，擺動越大，超出允許范圍的擺動會持續(xù)敲擊套筒內壁，最終使套筒局部開裂，造成螺旋輸送機不能工作，導致施工停止。結合葉片與套筒內壁的間隙，確定同軸度公差值為∮2mm。
2.3制作對接平臺
    在焊接前根據對接工藝，將葉片6個自由度中的4個加以約束，其余2個自由，利用V形塊定位原理，由此設計出平臺結構。制作時平臺工作面要水平，與工件接觸面要機加工，以滿足葉片的定位要求。
2.4葉片初步找正
    以葉片外圓為基準定位，將葉片放到平臺上，使葉片只有沿本身軸線的移動和與其垂直的軸線的擺動2個自由度，其余自由度均加以約束。這樣定位的目的一方面是從焊接工藝角度考慮，盡量減少葉片在變形方向的拘束，有利于減小焊接應力；另一方面從控制焊接變形角度考慮，有利于控制焊接變形。先對接前2段葉片，在平臺上用細鋼絲建立葉片理論軸線，測量葉片外圓母線與理論軸線之間的距離（半徑）．沿圓周分8次測量，并做標識。旋轉2段葉片，將偏差最小的部分與平臺接觸，使接口對正，再次測量2段葉片外圓母線與理論軸線之間的距離，并做標識，此時最大偏差5 mm。
2.5焊接工藝
2. 5.1焊接方法
    采用手工電弧焊，直流反接。
2.5.2焊條類型
    低氫鈉型J427。
2.5.3工件裝配
    制作焊接工藝平臺，工件裝配到平臺上。
2.5.4坡口形式
    雙U形坡口，單邊坡口寬20 mm，深75 mm。
2.5.5焊接變形的控制
    用反變形法控制，邊焊接、邊測量、邊矯正，左右對稱焊接。打底焊后測量葉片頭、尾部外圓母線與理論軸線之間的距離，應與焊接前沒有變化。然后在左側堆焊2道，測量，此時葉片往左側擺動3mm．在右側堆焊2道，葉片往右側擺動4 mm。如果葉片往右擺動量大于往左擺動量，那么下次堆焊依然從左側開始：如果往右擺動量小于往左擺動量，那么下次堆焊則從右側開始。每堆焊2道測量1次，隨著坡口寬度的增加，可由堆焊2道測量1次改為堆焊3～4道測量1次，直至填滿整個焊縫。最終測量1次，2段葉片的同軸度與焊接前相比，偏差小于2 mm。用同樣方法對接剩余葉片，完成后4段葉片的同軸度與焊接前相比，偏差小于2mm。
2.5.6焊縫質量檢驗
    所有焊縫作超聲波探傷，按CB11345標準，Ⅱ級驗收，質量合格。
2.6焊接措施
    1)焊條烘干：焊條須經過300～350 Ca高溫烘焙1～2 h后立即使用，防止焊縫產生氣孔。
    2)焊前清理：坡口附近150 mm范圍內，清理油、銹、漆和水分及氧化鐵。
    3)預熱：焊前對工件局部用氧乙炔焰加熱，溫度大于I50℃，防止產生焊接裂紋。
   4)輔助器具：焊條烘箱，保溫筒，SWK-2袖珍數(shù)字式表面溫度計(0～500℃)。
    5)工藝參數(shù)：第1道打底焊，所用焊條直徑∮32哪，電流120～150 A．以后每道焊縫所用焊條直徑∮4 mm，電流160—200A。
    6)后熱：焊后立即對工件局部加熱至250—350℃，用石棉布保溫。
2.6.1溫度控制方法
    初步找正后在接口位置開坡口，坡口位置選擇在垂直方向，這樣焊接變形會在水平面內，測量變形容易，控制變形也容易。葉片鑄件外徑∮896 mm，內徑∮350 mm，厚度達160 mm。焊接如此厚的工件，控制溫度非常關鍵，溫度控制不好，會產生冷裂紋，使工件成為廢品。焊接時嚴格執(zhí)行焊接工藝，焊前對接口周圍300 mm范圍預熱，溫度200℃，用袖珍數(shù)字式表面溫度計測量溫度。為最大限度延長保溫時間，避免反復預熱，提高焊接效率，采取每道接口由2組焊工進行不間斷焊接的方法，每道接口一次焊完，然后進行后熱和保溫。
2.6.2消除應力
    焊接時產生的殘余應力對工件的強度有影響，需要消除。對接完成后采用振動法消除整根螺旋殘余應力。由于螺旋較長，做振動時激振器要換幾個位置多做幾次，這樣才能更好地消除殘余應力。
2.7整根找正．精確修磨
    螺旋葉片在消除應力后進行測量，外圓母線距離理論軸線為444 mm，大于444 mm處作標識。將作標識處刨除，然后磨光，保證外徑∮888 mm;軸線方向去除多余部分，保證長度10 666 mm。再次測量，此時整根螺旋同軸度偏差小于2 mm，符合要求。
3、螺旋輸送機的實際應用
    北京市市政四建設工程有限責任公司與JTSC聯(lián)合制造的2臺土壓平衡盾構機，已經成功應用于北京地鐵9號線3標。該盾構機正是采用了上述辦法制作的螺旋輸送機，每臺盾構機經過約1000m的掘進，螺旋輸送機工作穩(wěn)定，質量可靠。
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