中国制造的最不可思议的巨无霸,它算一个

2021-01-19 21:05:08 14点赞 19收藏 11评论

中国制造的最不可思议的巨无霸,它算一个



这是“超级工厂”第4期。

“超级工厂”是一个大型工厂纪实类短视频栏目,用镜头语言,探寻中国工厂最真实也最震撼的一面。

本栏目由网易浪潮工作室 X 网易新闻学院《了不起的中国制造》联合呈现。

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下面是文字稿。

城市里的地铁、综合管廊以及公路、铁路、海底隧道等基础设施的建设中,但凡需要挖隧道的地方,都能看到盾构机的身影。

盾构机长什么样,它又是怎么制造出来的?

在全球最大规模的高端地下工程装备制造基地——中国铁建重工集团长沙产业园,一台台盾构机正在生产制造中。


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盾构机,学名全断面隧道掘进机,是一种用于地下施工的超级装备,有着工程机械之王、工程机械中的航空母舰的称号。

铁建重工掘进机设计研究院工程师钟晴告诉我们,这里生产的盾构机主要有三种类型:土压平衡盾构机、硬岩掘进机(TBM)和泥水平衡盾构机。

土压平衡盾构机几乎对所有地层均可适用,而且现场占地面积小、成本低。


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硬岩掘进机则适合在距离较长、体积较大的隧道挖掘中使用。特别是在山区等硬岩分布较多的地区,硬岩掘进机往往是优先选择。

而泥水平衡盾构机适合在含水量高的土层,或者隧道上方有水体的场合使用。很多城市的越江隧道,就是这种盾构机挖出来的。


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盾构机的结构各异,但制造大致都会经过铆焊和总装两个步骤。

零部件的铆焊是制造盾构机的重要环节。主驱动、盾体、刀盘等主要部件,都在铆焊车间完成加工。

铁建重工制造总厂智能一班班长陈勇告诉我们,工厂接到生产任务之后,所有的板材都会“通过下料班组,通过数控机成型之后,陆续地往下道工序转,转到卷圆,还有要转到我们其他的机加班组。”


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紧接着,陈勇带我们观看了盾构机主驱动的下料成型。

主驱动轴承大环非常厚,板材厚度可以达到120甚至140毫米。这种厚度的板材焊接起来并不容易。

它的焊接用到了一种叫做窄间隙焊接的大熔深焊接技术,使两个环内外拼接在一起,保证焊接后表面没有气孔夹渣,没有咬边和未焊满等缺陷,达到探伤100%的一级焊缝要求。


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焊接好了的部件要被送到退火炉进行退火,以消除应力以及细化晶粒,便于后期精加工。

“退火的温度的话,我们会根据部件的厚度有一个微微的调整,” 陈勇说,“我们这里基本上是580度,±20的样子。”

各种部件加工完成后,就要被送到总装车间进行盾构机的装配。

一台盾构机,主要由掘削机构、盾构壳体、驱动装置、导向系统等结构构成。

刀盘是掘削机构最重要的部分之一。钟晴打了个比方:“刀盘就相当于我们人体的牙齿,整个红色的刀盘里面有很多空洞的地方,就是我们所要装刀具的地方。”


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“刀盘后面白色的区域是盾体,主要是为我们关键部件各个部分提供接口和搭接部分。”

除了刀盘和盾体,盾构机的另外一个核心部件就是主驱动。盾构机工作时, 主驱动上的电机,为整个盾构机刀盘的旋转掘进提供源源不断的动力。

主驱动的吊装十分精密,要持续几个小时。吊装期间,工程师们要不断地调整主驱动的位置角度,确保它能按照既定方案精确安装在盾构机的盾体内。


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有了动力还远远不够,要控制牙齿进行各种动作,盾构机还需要一个大脑,主控室。

“所有盾构机的操纵,包括我们跟地面上面沟通,控制刀盘的启动,还有停止,还有控制螺旋机(都在这里进行)。”

要保证掘进过程中隧道不打偏,盾构机还需要有火眼金睛。

盾构机在掘进的过程中,由于地层变化等原因,刀盘会受力不均,从而导致盾构机的姿态发生变化,很容易走偏。这个时候,就需要导向系统来为盾构机修正方向。


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钟晴把导向系统比作盾构机的眼睛,这个“眼睛”可以达到1秒的精度。

经过至少6个月,一台盾构机就制造出来了。每一台盾构机都是根据工程的具体要求量身定制的。

比如面对极端坚硬的岩石,就要采用特殊的刀盘设计,选择特殊的刀片。

“在极硬岩的情况下,我们的刀盘会采用重型的6辐条到8辐条的刀盘设计,并且采用大直径轴承的滚刀。就相当于加固我们的牙齿。”


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而在地下水丰富或水底隧道等工程的建设中,盾构机又需要攻克防水抗高压的难题。

“主驱动密封可以承受10公斤的压力,10公斤是相当于什么概念?就是我们一个正常人在100米以上的水深里面潜泳。”

到现在为止,铁建重工已经生产了包括三种掘进方向,直径覆盖0.5-25米,8大系列、130余类掘进机。在国产盾构机竞争的压力下,外国盾构机被迫降价50%以上。


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不仅如此,国产盾构机还出口到了世界各地。

莫斯科地铁第三换乘环线东段大直径盾构项目,采用的就是铁建重工自主研发的11米级大直径盾构机。这也是目前中国出口欧洲的最大直径盾构机。

除此之外,中国的盾构机还参与了韩国、印度、土耳其、斯里兰卡、秘鲁等多个国家的工程。

在长沙的盾构机超级工厂里,一台16米级的超大直径盾构机在9月底刚刚完成装配,它的正式下线,刷新了中国国产盾构机最大直径新的记录。


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