偏载荷作用下盾构机主轴承安全性研究

张 涛，钟平翊，陈建林

(1.中南大学 机电工程学院，湖南 长沙 410083;2.中国铁建重工集团有限公司，湖南 长沙 410100)

0 引言

在我国重大交通工程、水利工程等建设领域对盾构机持续增长的需求带动下，国产盾构机的生产和研发进入了快速发展阶段[1]。主轴承是盾构机的核心部件，其寿命基本上等同于盾构机的寿命。国内对盾构机主轴承的研制起步较晚，还未完全掌握主轴承的核心技术[2]。因工作过程中地层条件多，主轴承常受到由轴向载荷和倾覆力矩联合作用产生偏载荷，偏载荷作用下盾构机主轴承的安全性是设计和研究过程中必须考虑的问题。本文针对某国产盾构机4.8 m主轴承在偏载荷作用下的安全性进行研究，为盾构机主轴承的国产化设计和研究提供一定的理论依据。

1 某国产盾构机4.8 m主轴承主要结构及设计参数

某国产盾构机4.8 m主轴承的外圈直径为4 800 mm，内圈直径为4 486 mm，其结构简图如图1所示，主要结构设计参数和载荷设计参数分别如表1和表2所示。

表1 某4.8 m国产盾构机主轴承主要结构参数

表2中，工况4的各设计载荷为主轴承的极限设计载荷，本文基于工况4的极限设计载荷进行计算，如在极限工况下的安全性满足使用要求，则可认为该主轴承的设计符合使用要求。

表2 某4.8 m国产盾构机主轴承主要载荷设计参数

2 偏载荷作用下盾构机主轴承基本计算理论

2.1 基本假设

主轴承的接触分析近似满足赫兹理论的基本假设，采用弹性力学平面应变问题来进行分析处理。……