1）主驱动结构

主驱动系统主要包含变速箱、主轴承、密封、小齿轮、液压电机、减速机、扭矩限制器、花键轴、刀盘连接法兰，结构图如图3-17所示。刀盘连接法兰通过高强度螺柱分别与带内齿的主轴承内圈、刀盘连接。刀盘连续正反转掘削及脱困动力扭矩，由主驱动的驱动系统供给动力，可在一定范围内变频调速，其运行方向、转速在操作室显示，并配以密封和润滑，持续给刀盘提供动力。

图3-17　主驱动结构示意

2）主驱动选型设计

①功率计算。

主驱动功率计算：

式中　W0——主驱动系统功率（kW）；

Aw——功率储备系数，一般为1.2～1.5；

T——刀盘额定扭矩（kN·m）；

ω——刀盘角速度，ω=2πn/60，n为刀盘转速（r/min）；

η——主驱动系统的效率。

刀盘的额定驱动功率为：

②驱动方式确定。

刀盘驱动方式有三种：一是变频电机驱动；二是液压驱动；三是定速电机驱动。鉴于采用定速电机驱动时，刀盘转速不能调节，所以一般不采用定速电机，变频驱动与液压驱动比较见表3-1所示：

表3-1　刀盘驱动方式比较

③主轴承选型。

主轴承是主驱动的核心部件，其选型参数对比见表3-2。

表3-2　主轴承选型参数对比(www.daowen.com)

3）主驱动选型实例

盾构在成都富水、富含大漂石的特殊复杂地层下施工，刀盘经常会与大卵石发生冲击。同时，由于卵石容易堆积在刀盘前端不易排出，刀盘承受阻力加大。在成都富含大漂石的地层下，主驱动方面往往需要解决以下问题：

①盾构机在高冲击和高扭矩需求地层中掘进时主轴承的稳定性问题。

②主驱动的扭矩储备问题。

③高冲击、高扭矩需求地层的变频系统的稳定性。

④盾构机主驱动油脂消耗量大的问题。

针对成都地铁6号线土建3标的富水、富含大漂石的砂卵石地层下主驱动的选型，与硬岩隧道施工相比，由于作用对象的稳定性不同，两种地层的驱动设计侧重也有明显的不同，砂卵石地层盾构机驱动主要侧重于低速高扭矩条件。

主驱动采用液压驱动形式，抗冲击性能好，采用大主轴承设计，可提供较大的驱动扭矩和脱困扭矩，适于成都地铁砂卵石地层掘进施工需要。在主轴承参数选取方面，针对成都地质的特点，施工单位选取了主轴承齿圈的模数为22、齿宽为245 mm（图3-18），用以提高传动系统的稳定性。驱动小齿轮为双边重型轴承支撑可调心结构，啮合精度高，传动平稳。变速箱材料采用锻件，质量可靠。主驱动环件采用锻造合金钢，外密封环位置可调，更能契合用户的使用需求。

图3-18　成都地铁6号线3标主轴承

①主驱动动力分析。主驱动采用液压驱动方式，由集成在后配套拖车上的3个315 kW的大功率电机带动斜盘式变量轴向柱塞液压泵工作，3台液压泵与8个液压电机形成闭式回路，构成液压泵-液压电机调速回路，再由液压电机输出动力通过主轴承驱动刀盘旋转。

②主轴承设计。主轴承采用大直径三排滚柱轴承，外径为3 020 mm，在相同的驱动力的情况下提高了主轴承的承载能力，能够提供6 848 kN·m的额定扭矩、8 691 kN·m的脱困扭矩（图3-19），完全满足本标段掘进的需求。

图3-19　成都地铁6号线3标主驱动扭矩曲线

成都地铁4号线二期工程配置的主轴承直径为3 061 mm，用9组液压电机驱动，额定扭矩6 650 kN·m，脱困扭矩8 100 kN·m（图3-20），可以满足在对扭矩要求较高的地层中掘进的要求；最高转速3.35 r/min，可以满足在风化岩中较快转速的掘进要求。

图3-20　成都地铁4号线二期工程扭矩曲线

主驱动采用中间支承方式（图3-21），可有效防止中心泥饼产生。为了使改良的渣土具有良好的流动性，刀盘支撑系统采用中间支承方式，利用刀盘（旋转）和承压隔板（固定）的相对运动进行搅拌，并在隔板上焊接被动搅拌棒及高压水冲刷装置，可有效防止中心泥饼产生。

图3-21　主驱动中间支撑方式