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摘 要：盾构机是当今隧道挖进技术的一个十分重要的发展方向，我国的城市化发展水平不断提高，这也使得我国的土地资源越来越紧张，在这样的情况下，地下空间的开发也成为了当前一个非常重要的发展趋势，当今非盾构机的需求也不断增加，这样的情况下也使得我国的盾构机销量有了非常大的增加，主要分析了土压平衡盾构主轴承的结构设计分析，以供参考和借鉴。
关键词：土压平衡盾构；主轴承；设计
土压平衡盾构机在实际的应用中主要适用于软性的粘土土质。但是考虑到复合型土压平衡盾构机在应用的过程中很有可能会遇到一些非常复杂的软性土质。承载力符合要求也是当前需要考虑的一个主要的因素，只有对这一因素进行有效的控制才能更好的保证其质量。
1 轴承结构
盾构主轴承通常是竖着摆放的，所以该结构也必须要在应用中承受非常大的复合压力，其内圈是整体带齿轮的圈套，外圈通常是双半套圈组合，上排的滚珍惜陈承受轴向力。下排的滚子要承受倾覆力矩所要承受的反向推力，这种轴承结构的受力情况是非常明确的，同时相关参数的计算也是非常简单的，在加工的过程中其加工的质量也能够得到很好的保证，同时在测量的程序上也比较容易操作，这样就可以更好的保证轴承受力的稳定性，所以在很多其他国家这种轴承也被大量的采用。
2 设计原则
2.1材料的选择
当前国外的很多轴承套圈采用的都是最佳的标准，其在硬度和无损伤级别上也要达到相应的要求。
2.2 设计指标
在设计的过程中应该主要考虑到安全因素和轴承的寿命因素。在盾构主轴承的受力中通常都是承受的轴向力大，而相应的倾覆力相对较小，所以在这一过程中最为重要的就是对于主推力轨道的安全系数的选择，在实际的设计环节中通常都会选择安全系数为1.2以上的滚道，反推力滚道的安全系数如果相对较大，在这样的情况下就需要使得其安全系数在1.4以上。
2.3 轴承精度
为了能够更好的提高盾构主轴承的稳定性和受力的均匀性，在轴承配合面的选择上就应该按照7级公差进行有效的控制，在装配之后轴承的旋转精度也应该达到相关的标准和要求。
2.4 轴承密封结构
盾构主轴承的油孔类型是比较丰富多样的，轴承的密封结构主要是防止一些灰尘和杂物进入到轴承当中，同时这种结构也能够很好的避免了润滑油泄露的现象，在轴承结构中采用的油孔的外面都是有两道密封槽的，每个油孔的外部都设置了一个环形的槽，这一结构能够非常有效的防止润滑油之间出现互相联通的情况，这样也很好的改善了防渗效果。
2.5 轴承软带的可靠性
一般的三排圆柱滚子组合轴承套圈软带位置是放在一个位置或者是呈现出180°的分布，但是这种放置的方法不能很好的保证其实际的效果。因为盾构主轴承在受力方面有其自己的特点，所以主推力滚道应该放置在最上方的位置，就反推力滚道而言，其受力的位置应该处在最下方，如果按照这种方法进行设置就可以很好的保证轴承自身的安全性和可靠性。
2.6 保持架结构
2.6.1 轴向保持架
一般的三排圆柱滚子轴承的轴向保持架有两种形式，一种是铝制的轮番兜孔，一种是带支脚的刚保持架，这两种形式对于水平放置的轴承是比较适合的，如果挡边之间的摩擦情况相对比较严重在这样的情况下就需要采用以下两种设计方案。
如果轴向的位置相对比较充裕可以选择钢制的保持架，同时在保持架的上下两个端面都要按照相应的要求焊接上铜块，这样就可以使得两个方向上的滚子都能够处于同一个中心当中，同时还能有效的减少滚道面和保持架之间的摩擦力，在保持架的内部和外部进行焊接的过程中使用铜块可以明显的减小摩擦力对滚道面的伤害，所以这种保持架结构在保证了强度的同时也体现出了非常好的经济性，在很多领域都得到了广泛的应用。
对于轴向空间不足的轴承结构，可采用全铜分段直兜孔保持架。保持架实体和上、下支脚以及内、外减磨块一起铸出，这样可以减小保持架内、外径方向的壁厚；同时因为不用留焊接位置，可以减小保持架的梁宽，有效地提高了轴承的承载能力。对于尺寸小的盾构主轴承，可以做成整体保持架。
2.6.2 径向保持架
对于径向保持架，可根据滚子直径的大小选择分段带铜镶块的直兜孔钢制保持架或全铜直兜孔保持架。
3 设计原则
3.1 材料的选择
目前，国外对于该轴承套圈的材料均采用42CrMoV，相当于我国的42CrMo，调质处理，硬度为229-269HB，无损探伤级别按JB/TS000.15-1998中的Ⅱ级标准执行。
3.2 设计指标
轴承主参数设计时应考虑安全系数和寿命指标。在盾构主轴承的受力中，承受最大的是轴向力，倾覆力矩相对较小，因此重要的是主推力滚道安全系数的选择。主推力滚道安全系数一般最小，实际设计中，参考国外设计主推力滚道安全系数应达到1.2以上；反推力滚道安全系数较大，一般都可以达到1.4以上；径向滚道安全系数应在1.35以上。
由于盾构工作的特殊性，主轴承一旦开始挖掘，出了问题几乎无法拆卸，因此轴承的可靠性和寿命非常关键，目前，国外对盾构主轴承寿命的要求是10000h或者10km。
3.3 轴承精度
为保证盾构主轴承的稳定运转和受力均匀，轴承各配合面公差应按7级控制，各配合面之间对同轴度都有一定的要求。装配后轴承的旋转精度应达到P5。国外轴承的成品精度远高于P5。
3.4 轴承密封结构
盾构主轴承的油孔类型多，除了两排轴承自用的两种油孔外，还有数种油孔供轴承安装部件用。轴承的密封主要在于防止杂物如沙土等从轴承端面及外径、外圈两半端面处进入，同时也为防止润滑油的泄漏。所采取的密封主要为：轴承端面与轴承安装座之间有两道密封槽；在两半外圈的中间有两道密封；每个油孔的外面都设有环形槽来防止各个油路润滑油的互通。在两半外圈面之间，还应该涂有密封胶来保证贴合紧密。
3.5 轴承软带位置的可靠性
普通三排圆柱滚子组合轴承的两半套圈的软带位置，是放在一处或者呈180°放置，轴承安装时软带位置与轴承的受力作用线相隔90°。这种软带位置的放法，只能保证软带位置在载荷较小处，而不能确保上、下两滚道的软带都在载荷最小处。
针对盾构主轴承的受力特点。对于主推力滚道，载荷最小的位置应该在最上方，故软带位于最上方；对于反推力滚道，则受力最小的位置在最下方，软带位置应放最下方。
4 结语
影响主轴承结构设计质量的原因有很多，所以一定要在实际的工作中对各项因素都进行仔细的考虑，只有这样才能更好的保证设计的质量，同时也使得其积极的作用得以充分的发挥，同时国外已经有了很多先进的经验供我们参考，所以其设计也会有很大的提升空间。
参考文献
[1]刘雅政，黄斌，蒋波，文新理，张丹，张朝磊.盾构机轴承用钢的开发与质量控制[J].钢铁，2014（05）.
[2]孙海波.工厂内盾构机主轴承的拆解检测及密封系统静态建压测试[J].隧道建设，2013（10）.
关键词：土压平衡盾构；主轴承；设计
土压平衡盾构机在实际的应用中主要适用于软性的粘土土质。但是考虑到复合型土压平衡盾构机在应用的过程中很有可能会遇到一些非常复杂的软性土质。承载力符合要求也是当前需要考虑的一个主要的因素，只有对这一因素进行有效的控制才能更好的保证其质量。
1 轴承结构
盾构主轴承通常是竖着摆放的，所以该结构也必须要在应用中承受非常大的复合压力，其内圈是整体带齿轮的圈套，外圈通常是双半套圈组合，上排的滚珍惜陈承受轴向力。下排的滚子要承受倾覆力矩所要承受的反向推力，这种轴承结构的受力情况是非常明确的，同时相关参数的计算也是非常简单的，在加工的过程中其加工的质量也能够得到很好的保证，同时在测量的程序上也比较容易操作，这样就可以更好的保证轴承受力的稳定性，所以在很多其他国家这种轴承也被大量的采用。
2 设计原则
2.1材料的选择
当前国外的很多轴承套圈采用的都是最佳的标准，其在硬度和无损伤级别上也要达到相应的要求。
2.2 设计指标
在设计的过程中应该主要考虑到安全因素和轴承的寿命因素。在盾构主轴承的受力中通常都是承受的轴向力大，而相应的倾覆力相对较小，所以在这一过程中最为重要的就是对于主推力轨道的安全系数的选择，在实际的设计环节中通常都会选择安全系数为1.2以上的滚道，反推力滚道的安全系数如果相对较大，在这样的情况下就需要使得其安全系数在1.4以上。
2.3 轴承精度
为了能够更好的提高盾构主轴承的稳定性和受力的均匀性，在轴承配合面的选择上就应该按照7级公差进行有效的控制，在装配之后轴承的旋转精度也应该达到相关的标准和要求。
2.4 轴承密封结构
盾构主轴承的油孔类型是比较丰富多样的，轴承的密封结构主要是防止一些灰尘和杂物进入到轴承当中，同时这种结构也能够很好的避免了润滑油泄露的现象，在轴承结构中采用的油孔的外面都是有两道密封槽的，每个油孔的外部都设置了一个环形的槽，这一结构能够非常有效的防止润滑油之间出现互相联通的情况，这样也很好的改善了防渗效果。
2.5 轴承软带的可靠性
一般的三排圆柱滚子组合轴承套圈软带位置是放在一个位置或者是呈现出180°的分布，但是这种放置的方法不能很好的保证其实际的效果。因为盾构主轴承在受力方面有其自己的特点，所以主推力滚道应该放置在最上方的位置，就反推力滚道而言，其受力的位置应该处在最下方，如果按照这种方法进行设置就可以很好的保证轴承自身的安全性和可靠性。
2.6 保持架结构
2.6.1 轴向保持架
一般的三排圆柱滚子轴承的轴向保持架有两种形式，一种是铝制的轮番兜孔，一种是带支脚的刚保持架，这两种形式对于水平放置的轴承是比较适合的，如果挡边之间的摩擦情况相对比较严重在这样的情况下就需要采用以下两种设计方案。
如果轴向的位置相对比较充裕可以选择钢制的保持架，同时在保持架的上下两个端面都要按照相应的要求焊接上铜块，这样就可以使得两个方向上的滚子都能够处于同一个中心当中，同时还能有效的减少滚道面和保持架之间的摩擦力，在保持架的内部和外部进行焊接的过程中使用铜块可以明显的减小摩擦力对滚道面的伤害，所以这种保持架结构在保证了强度的同时也体现出了非常好的经济性，在很多领域都得到了广泛的应用。
对于轴向空间不足的轴承结构，可采用全铜分段直兜孔保持架。保持架实体和上、下支脚以及内、外减磨块一起铸出，这样可以减小保持架内、外径方向的壁厚；同时因为不用留焊接位置，可以减小保持架的梁宽，有效地提高了轴承的承载能力。对于尺寸小的盾构主轴承，可以做成整体保持架。
2.6.2 径向保持架
对于径向保持架，可根据滚子直径的大小选择分段带铜镶块的直兜孔钢制保持架或全铜直兜孔保持架。
3 设计原则
3.1 材料的选择
目前，国外对于该轴承套圈的材料均采用42CrMoV，相当于我国的42CrMo，调质处理，硬度为229-269HB，无损探伤级别按JB/TS000.15-1998中的Ⅱ级标准执行。
3.2 设计指标
轴承主参数设计时应考虑安全系数和寿命指标。在盾构主轴承的受力中，承受最大的是轴向力，倾覆力矩相对较小，因此重要的是主推力滚道安全系数的选择。主推力滚道安全系数一般最小，实际设计中，参考国外设计主推力滚道安全系数应达到1.2以上；反推力滚道安全系数较大，一般都可以达到1.4以上；径向滚道安全系数应在1.35以上。
由于盾构工作的特殊性，主轴承一旦开始挖掘，出了问题几乎无法拆卸，因此轴承的可靠性和寿命非常关键，目前，国外对盾构主轴承寿命的要求是10000h或者10km。
3.3 轴承精度
为保证盾构主轴承的稳定运转和受力均匀，轴承各配合面公差应按7级控制，各配合面之间对同轴度都有一定的要求。装配后轴承的旋转精度应达到P5。国外轴承的成品精度远高于P5。
3.4 轴承密封结构
盾构主轴承的油孔类型多，除了两排轴承自用的两种油孔外，还有数种油孔供轴承安装部件用。轴承的密封主要在于防止杂物如沙土等从轴承端面及外径、外圈两半端面处进入，同时也为防止润滑油的泄漏。所采取的密封主要为：轴承端面与轴承安装座之间有两道密封槽；在两半外圈的中间有两道密封；每个油孔的外面都设有环形槽来防止各个油路润滑油的互通。在两半外圈面之间，还应该涂有密封胶来保证贴合紧密。
3.5 轴承软带位置的可靠性
普通三排圆柱滚子组合轴承的两半套圈的软带位置，是放在一处或者呈180°放置，轴承安装时软带位置与轴承的受力作用线相隔90°。这种软带位置的放法，只能保证软带位置在载荷较小处，而不能确保上、下两滚道的软带都在载荷最小处。
针对盾构主轴承的受力特点。对于主推力滚道，载荷最小的位置应该在最上方，故软带位于最上方；对于反推力滚道，则受力最小的位置在最下方，软带位置应放最下方。
4 结语
影响主轴承结构设计质量的原因有很多，所以一定要在实际的工作中对各项因素都进行仔细的考虑，只有这样才能更好的保证设计的质量，同时也使得其积极的作用得以充分的发挥，同时国外已经有了很多先进的经验供我们参考，所以其设计也会有很大的提升空间。
参考文献
[1]刘雅政，黄斌，蒋波，文新理，张丹，张朝磊.盾构机轴承用钢的开发与质量控制[J].钢铁，2014（05）.
[2]孙海波.工厂内盾构机主轴承的拆解检测及密封系统静态建压测试[J].隧道建设，2013（10）.