CN107574002B - 一种免维护盾构机拖车轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种免维护盾构机拖车轮，包括轮架、拖车轮、自润滑轴承、销轴，销轴两端均设置有紧固机构，紧固机构包括锁片和螺钉，锁片设置在销轴的端面上，并与销轴部分端面相贴合设置，螺钉将锁片固定在轮架上，销轴与拖车轮之间设置有自润滑轴承，自润滑轴承与销轴之间设置有含有二硫化钼成分的粉末状润滑剂，从而形成一层润滑膜；该润滑剂由以下重量份数的组分制备而成：二硫化钼85～90份，预处理纳米氧化铝2～3份，聚四氟乙烯8～12份；该免维护盾构机拖车解决了盾构机在地下施工时因未及时检查和维护拖车轮润滑导致抱死。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种免维护盾构机拖车轮。
背景技术
施工于城市内轨道交通的盾构机单个拖车自重约30t，施工于城际轨道交通的盾构机单个拖车自重约50t。由于自重较高，静载压强约为300～500N/mm2，造成轴承与销轴之间的摩擦力较大，而且拖车轮周围的空间小、数量多，导致维护不方便。在施工时，往往会忽略拖车轮的保养，因此需要对拖车轮进行润滑。
目前，拖车轮润滑系统大致可分为黄油加注式和自润滑轴承。
黄油加注式是通过黄油嘴和通道加注黄油至销轴表面，达到润滑的目的。它的特点是：
①技术成熟，应用范围广；
②地下施工温度较高，黄油容易融化流失、氧化和挥发，需不定期加注黄油；
③摩擦系数较高，铜和钢之间加入黄油后的摩擦系数是0.1-0.12；
④盾构机在地下掘进过程中如未及时加注黄油或未及时检查、维护拖车轮润滑系统，会导致拖车轮抱死，进而造成部件损坏，甚至耽误工期。
自润滑轴承的内层是高分子的复合材料，它的特点是：
①无需加入黄油，无润滑剂流失的风险；
②摩擦系数不稳定，与钢之间的摩擦系数是0.08-0.2，需定期检查磨耗情况。
这两种技术都无法同时实现免维护和获得良好稳定的润滑。
申请号为CN201410441884.4的中国专利公开了一种盾构机复合聚脲润滑脂组合物，采用Ⅱ类油与烷基苯复合作为基础油，配合多种复合添加剂，包括：稠化剂、粘度指数改进剂、抗氧防腐剂、固体润滑剂、防锈剂、极压抗磨剂、油性剂和抗氧剂。该发明类似于黄油加注式润滑，同样无法避免黄油加注式润滑存在的弊端。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种解决了盾构机在地下施工时因未及时检查和维护拖车轮润滑导致抱死的免维护盾构机拖车轮，来解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种免维护盾构机拖车轮，包括轮架、拖车轮、自润滑轴承、销轴，销轴两端均设置有紧固机构，紧固机构包括锁片和螺钉，锁片设置在销轴的端面上，并与销轴部分端面相贴合设置，螺钉将锁片固定在轮架上，销轴与拖车轮之间设置有自润滑轴承，自润滑轴承与销轴之间设置有含有二硫化钼成分的粉末状润滑剂，从而形成一层润滑膜；
该润滑剂由以下重量份数的组分制备而成：二硫化钼85～90份，预处理纳米氧化铝2～3份，聚四氟乙烯8～12份；
所述预处理纳米氧化铝的制备步骤为：
将氯化镧、EDTA二钠加入水中，混合均匀后得到氯化镧溶液，将纳米氧化铝加入氯化镧溶液中，浸泡2小时后取出，用去离子水冲洗干净后置于真空干燥箱中80℃下干燥3小时，研磨后得到预处理纳米氧化铝。
为了进一步实现本发明，所述预处理纳米氧化铝的制备步骤中，氯化镧、EDTA二钠、水的质量比为1:0.5:30。
为了进一步实现本发明，所述二硫化钼为粒径为20～30微米的粉末状二硫化钼。
为了进一步实现本发明，所述预处理纳米氧化铝的粒径为20～30微米。
为了进一步实现本发明，所述聚四氟乙烯的粒径为20～30微米。
为了进一步实现本发明，该润滑剂的制备方法包括以下步骤：
按照重量份数称取各组分，将二硫化钼、聚四氟乙烯置于真空干燥箱中，80℃干燥2小时后取出，与预处理纳米氧化铝一起加入到丙酮溶液中，超声分散1小时后取出，用去离子水冲洗干净后置于真空干燥箱中80℃下干燥3小时，研磨后得到润滑剂。
为了进一步实现本发明，所述丙酮溶液的质量分数为10％。
有益效果
(1)本发明在拖车轮行驶的过程中，轴承和销轴之间有一层润滑膜，粉末状的润滑剂，不会流失和挥发，可实现免维护和极佳的润滑，由于实现了免维护，减少了人力的投入，同时免去了因抱死造成的部件损坏和耽误工期的风险。
(2)二硫化钼是一种固体润滑材料，其摩擦系数很低，稳定性较高，不过其耐低温性能、承载性能以及导热性能不佳，所以本发明还添加了少量的纳米氧化铝以及聚四氟乙烯，前者具有较好的机械性能和较高的导热系数，因此能有效提高润滑剂的承载性能和导热性能，聚四氟乙烯则具有极低的摩擦系数和较强的耐低温性能，因此能进一步降低润滑剂的摩擦系数以及提高润滑剂的耐低温性能。
(3)纳米氧化铝的表面能较高，容易团聚，与二硫化钼、聚四氟乙烯之间的相容性不佳，所以本发明用氯化镧溶液对纳米氧化铝进行了表面预处理，氯化镧溶液有效降低了纳米氧化铝的表面能，提高了其与另外两个组分之间的相容性，使其能很好地分散，从而进一步提高润滑剂的承载性能和导热性能。
(4)润滑剂中各组分的粒径会对摩擦系数和稳定性产生一定的影响，本发明所采用的20～30微米是最佳选择。
附图说明
图1为本发明免维护盾构机拖车轮的结构示意图；
图2为本发明免维护盾构机拖车轮的A-A向示图。
附图标记说明：
1、轮架；2、拖车轮；3、自润滑轴承；4、销轴；5、锁片；6、螺钉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。
实施例一
如图1所示，本发明免维护盾构机拖车轮包括轮架1、拖车轮2、自润滑轴承3、销轴4，其中：
拖车轮2设置在轮架1上并通过销轴4固定连接，销轴4两端均设置有紧固机构，紧固机构包括锁片5和螺钉6，锁片5设置在销轴4的端面上，并与销轴4部分端面相贴合设置，螺钉6将锁片5固定在轮架1上，螺钉6设置有两个，两个螺钉6分别设置在锁片5的上下两端，销轴4与拖车轮2之间设置有自润滑轴承3，自润滑轴承3 与销轴4之间设置有含有二硫化钼成分的粉末状润滑剂，从而形成一层润滑膜。
该润滑剂，由以下重量分数制备而成：粒径为20～30微米的粉末状二硫化钼88份，粒径为20～30微米的预处理纳米氧化铝2～3份，粒径为20～30微米的聚四氟乙烯8～12份。
该润滑剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将氯化镧、EDTA二钠加入水中，氯化镧、EDTA二钠、水的质量比为1:0.5:30，混合均匀后得到氯化镧溶液，将纳米氧化铝加入氯化镧溶液中，浸泡2小时后取出，用去离子水冲洗干净后置于真空干燥箱中80℃下干燥3小时，研磨后得到预处理纳米氧化铝；
(2)按照重量份数称取各组分，将二硫化钼、聚四氟乙烯置于真空干燥箱中，80℃干燥2小时后取出，与预处理纳米氧化铝一起加入到质量分数为10％的丙酮溶液中，超声分散1小时后取出，用去离子水冲洗干净后置于真空干燥箱中80℃下干燥3小时，研磨后得到润滑剂。
实施例2
该润滑剂由以下重量份数的组分制备而成：粒径为20～30微米的粉末状二硫化钼90份，粒径为20～30微米的预处理纳米氧化铝2份，粒径为20～30微米的聚四氟乙烯8份。
该润滑剂的制备方法与实施例1一样。
实施例3
该润滑剂由以下重量份数的组分制备而成：粒径为20～30微米的粉末状二硫化钼85份，粒径为20～30微米的预处理纳米氧化铝3份，粒径为20～30微米的聚四氟乙烯12份。
该润滑剂的制备方法与实施例1一样。
实施例4
该润滑剂由以下重量份数的组分制备而成：粒径为20～30微米的粉末状二硫化钼87份，粒径为20～30微米的预处理纳米氧化铝2份，粒径为20～30微米的聚四氟乙烯11份。
该润滑剂的制备方法与实施例1一样。
参比实施例1
与实施例1所不同的是润滑剂的组分不包括预处理纳米氧化铝，其他组分及其制备方法与实施例1相同。
参比实施例2
与实施例1所不同的是润滑剂的组分不包括聚四氟乙烯，其他组分及其制备方法与实施例1相同。
参比实施例3
与实施例1所不同的是润滑剂的组分的预处理纳米氧化铝替换为未经处理的纳米氧化铝，其他组分与实施例1相同，制备方法中没有对纳米氧化铝的预处理步骤。
对比例
申请号为CN201410441884.4的中国专利。
实验例一：摩擦系数测试
采用高速环块磨损试验机测试实施例1-4、参比实施例1-3和对比例所制成的润滑膜的摩擦系数，测试结果如表1所示：
表1
由表1可看出，本发明实施例1-4的摩擦系数均低于对比例很多，其中实施例1 的摩擦系数最低。参比实施例1-3的部分组分与实施例1不同，其中参比实施例2的摩擦系数有一定程度的提高，说明聚四氟乙烯能有效降低润滑剂的摩擦系数；参比实施例1、3的摩擦系数与实施例1-4持平，说明预处理纳米氧化铝以及纳米氧化铝的种类对摩擦系数的影响非常小。
实验例二：耐低温性能测试
将各润滑剂制成润滑膜后置于-50℃的密封环境中，2小时后取出观察润滑膜表面情况，测试结果如表2所示：
| 实施例1 | 润滑膜未气泡、未产生裂纹 |
| 实施例2 | 润滑膜未气泡、未产生裂纹 |
| 实施例3 | 润滑膜未气泡、未产生裂纹 |
| 实施例4 | 润滑膜未气泡、未产生裂纹 |
| 参比实施例1 | 润滑膜未气泡、未产生裂纹 |
| 参比实施例2 | 润滑膜出现气泡和裂纹 |
| 参比实施例3 | 润滑膜未气泡、未产生裂纹 |
| 对比例 | 润滑膜出现气泡和裂纹 |
表2
由表2可看出，本发明实施例1-4的耐低温性能明显好于对比例。参比实施例1-3的部分组分与实施例1不同，其中参比实施例2的耐低温性能较差，说明聚四氟乙烯是提高润滑剂耐低温性能的关键；参比实施例1、3的耐低温性能与实施例1-4持平，说明预处理纳米氧化铝以及纳米氧化铝的种类对耐低温性能的影响非常小。
实验例三：承载性能测试
参考HB6688-1992测试各润滑剂所制成的润滑膜的承载力，测试结果如表3所示：
表3
由表3可看出，本发明实施例1-4的承载力均高于对比例很多，说明本发明具有较好的承载性能，其中实施例1的承载性能最好。参比实施例1-3的部分组分与实施例1不同，其中参比实施例2的承载力与实施例1-4持平，说明聚四氟乙烯对承载性能的影响非常小；参比实施例1的承载力的降幅较大，说明预处理纳米氧化铝对承载性能的影响较大；参比实施例3的承载力的降幅较小，说明预处理步骤能有效提高纳米氧化铝其与其他组分之间的相容性。
实验例四：导热性能测试
参考ASTM D5470测试各润滑剂的导热系数，测试结果如表4所示：
| 导热系数(W·m<sup>-1</sup>·K<sup>-1</sup>) | |
| 实施例1 | 0.43 |
| 实施例2 | 0.40 |
| 实施例3 | 0.41 |
| 实施例4 | 0.39 |
| 参比实施例1 | 0.14 |
| 参比实施例2 | 0.41 |
| 参比实施例3 | 0.25 |
| 对比例 | 0.13 |
表4
由表4可看出，本发明实施例1-4的导热系数均高于对比例很多，说明本发明具有较好的导热性能，其中实施例1的导热性能最好。参比实施例1-3的部分组分与实施例1不同，其中参比实施例2的导热系数与实施例1-4持平，说明聚四氟乙烯对导热性能的影响非常小；参比实施例1的导热系数的降幅非常大，仅略高于对比例，说明预处理纳米氧化铝对导热性能的影响非常大；参比实施例3的承载力的降幅小于参比实施例1，说明对纳米氧化铝的预处理步骤能有效提高其与其他组分之间的相容性。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (3)
1.一种免维护盾构机拖车轮，其特征在于，包括轮架、拖车轮、自润滑轴承、销轴，销轴两端均设置有紧固机构，所述紧固机构包括锁片和螺钉，所述锁片设置在销轴的端面上，并与销轴部分端面相贴合设置，所述螺钉将锁片固定在轮架上，所述销轴与拖车轮之间设置有自润滑轴承，所述自润滑轴承与销轴之间设置有含有二硫化钼成分的粉末状润滑剂，从而形成一层润滑膜；
该润滑剂由以下重量份数的组分制备而成：二硫化钼85～90份，预处理纳米氧化铝2～3份，聚四氟乙烯8～12份；所述二硫化钼为粒径为20～30微米的粉末状二硫化钼，所述预处理纳米氧化铝的粒径为20～30微米，所述聚四氟乙烯的粒径为20～30微米；
所述预处理纳米氧化铝的制备步骤为：
将氯化镧、EDTA二钠加入水中，混合均匀后得到氯化镧溶液，将纳米氧化铝加入氯化镧溶液中，浸泡2小时后取出，用去离子水冲洗干净后置于真空干燥箱中80℃下干燥3小时，研磨后得到预处理纳米氧化铝，氯化镧、EDTA二钠、水的质量比为1:0.5:30。
2.根据权利要求1所述的免维护盾构机拖车轮，其特征在于：该润滑剂的制备方法包括以下步骤：
按照重量份数称取各组分，将二硫化钼、聚四氟乙烯置于真空干燥箱中，80℃干燥2小时后取出，与预处理纳米氧化铝一起加入到丙酮溶液中，超声分散1小时后取出，用去离子水冲洗干净后置于真空干燥箱中80℃下干燥3小时，研磨后得到润滑剂。
3.根据权利要求2所述的免维护盾构机拖车轮，其特征在于，所述丙酮溶液的质量分数为10％。
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