车辆与机械

盾构机主驱动用高承压耐磨大型密封件

盾构机被喻为“国之重器” ，是目前世界上最先进的隧道施工设备。刀盘驱动系统是盾构机的心脏，它包含主轴承及密封，主轴承起着支撑盾构刀盘并使之回转破岩的作用，而密封系统是主轴承的一个关键部件，阻止破岩生成的泥碴进入主轴承系统，造成核心部件的破坏。而盾构机在地下作业，密封系统难以在隧道洞室内进行更换，但如果一旦密封损坏将造成主轴承齿轮油泄漏或泥砂颗粒进入齿轮箱，引起主轴承或齿轮损坏，导致整个盾构机瘫痪，给盾构工程带来非常严重的影响和不可估量的经济损失。因此，主轴承密封的寿命直接决定了整台盾构机的施工寿命，其可靠性、安全性至关重要。经过10多年的努力，我国盾构机已经逐渐走到世界前列。但是盾构机主轴承密封件作为其核心部件，其安全可靠性和自主可控性仍是需要迫切解决的关键问题。

我们从基础材料聚氨酯弹性体的设计合成出发，利用与自润滑粒子复合形成耐磨弹性体复合材料，实现材料在运行工况下低摩擦系数、低磨损率，并通过对密封结构的仿真设计保证其高承载能力，最终实现密封系统的长寿命高可靠运行。目前我们正在专注于长期服役条件下，密封系统及材料性能的演变规律和失效行为研究；发展无线传感预警系统与传统预警系统的协同增效，实现对工况和密封性能的实时监测；完善新型分段模压和精密焊接工艺，满足不同尺寸盾构机主驱动密封系统的个性化定制需求。

图1 盾构机及其密封系统