盾构机液压系统原理.docx

1、盾构机液压系统原理盾构机液压系统原理一. 液压 系统原理盾 构 机 的 绝 大 部 分 工 作 机 构 主 要 由 液 压 系 统 驱 动 来 完 成 ，液 压 系 统 可以说是盾构机的心脏，起 着非常重要的作用。这 些系统按其机构的工 作性质可分为：1.盾构机 液压 推 进及 铰接 系统2.刀盘切割旋转 液压系统3.管片拼 装机 液 压系 统4.管片小 车及 辅 助液 压系 统5.螺 旋 输 送 机 液 压 系 统6.液压油 主油 箱 及冷 却过 滤系 统7.同步注 浆泵 液 压系 统8.超挖刀 液压 系 统以 上 8 个 系 统 除 同 步 注 浆 泵 液 压 系 统 在 1 号 拖 车

2、、超 挖 刀 液 压 系 统 在盾壳前体为两个独立的系统外，其余 6 个液压系统都共用一个油箱， 并安装在 2 号 拖车上组成一个液压泵站。有 的系统还相互有联系。下 面 就分别介绍一下以上 8 个液压系统的作用及工作原理。（一） 盾构机液压推进及 铰接系统1.盾构机液压推进（1）盾构机液压推进系统的组成盾构机液压推进系统由液压泵站，调速、调压机构，换向控制阀组 及推进油缸组成，30个油缸分20组均布的安装在盾构中体内圆壁上（见 图），并分为上、下、左、右四个可调整液压压力的区域，为盾构机前 进提供推进力、推进速度，通过调整四个区域的压力差来实现盾构机的 转弯调向及lAOie 1A015纠偏功

3、能。铰接系统的主要作用是减小盾构机转弯或纠偏时的曲率半径 上的直线段，从而减少盾尾与管片、盾体与围岩间的摩擦阻力。（2）推进系统液压泵站：推进系统的液压泵站是由一恒压变量泵（1P001）和一定量泵（1P002）组成的双联泵，功率为75KW，恒压变量泵为盾构的前进提 供恒定的动力。恒压泵的压力可通过油泵上的电液比例溢流阀（A300） 调整，流量在0-qmax范围内变化时，调整后的泵供油压力保持恒定。恒 压式变量泵常用于阀控系统的恒压油源以避免溢流损失。由恒压变量泵输出的高压油分别送达A、B、C、D四组并联的推进 方向控制阀组，经过阀组的流量、压力调整和换向后再去控制推进油缸, 从而使推进油缸的推

4、进速度、推力大小及方向得到准确控制。因每组油 缸的控制原理都一样，下面就以B组中的第一个油缸控制为例，介绍其 作用和工作原理。油泵输出的高压油经高压管路由B组的P 口进入，一路径F1 （过滤）-A111 （流量调整）-A101 （压力调整）-经电液换向阀进入推 进油缸。缸的快进快退，提高工作效率。A783控制的插装阀。A403为 推进油缸底端预卸荷阀。阀组中还有液控单向阀、载荷溢流阀，以及 A256压力传感器和油缸行程传感器。四组阀组中的电液换向阀的液控 油由定量泵（1P002 ）经减压阀（1V034 ）提供。220/佃 0-2000II 1A005AGRUPPE B2.铰接装置工作模式分三种

5、:铰接装置的动力来源于推进系统的液压泵站中的定量泵（1P002 ）, 铰接装置的加载和卸载由（A349） 两位两通电液阀控制。（1）铰接回收 （PULL 或 RETRACTION ）模式（减小铰接间 隙），定量泵输送来的高压油从阀 快（2C001 ） P 口进入，此时（H001） 不得电截止，（ H002 ）得 电导通，高压油进入铰接油缸的有杆腔使铰接 油缸回收。（2） 铰接保持（HOLD或FREE ）模式（浮动模式），该模式下（H001、 H002 ）都 不得电截止。铰 接油缸有杆腔的油被封闭，油 量保持不变，被 封闭的油在所有相互并联的有杆腔内互相补偿，直线推进时保持铰接间 隙， 转弯时处

6、于浮动状态。（3） 铰接释放（RELEASE 或LOOSE ）模式（伸长模式），当（H001 ） 得电导通，（ H002 ）无 电截止时，铰 接油缸有杆腔的油接通低压，在盾 构机推进时，因 盾尾的阻力使铰接油缸被拉长，达到增大铰接间隙的目 的。该油路中还设有负载溢流阀（ V2） 、 压力传感器（ H005） 及铰接 间隙长度传感器。另外可以通过（ 2V003 、 2V004 、 ） 的导通和截止达 到铰接保持和铰接释放功能。但当 （2V003 、 2V004 ） 两个阀的截止， 在铰接油缸有杆腔的压力过高时（盾构机推进时， 盾尾如果被卡住）， 因 无压力传感器的压力显示和载荷溢流阀的溢流，可能

7、会使铰接油缸损坏 或油管爆裂。t8CM8O-1M2AQ0913IM0-15D240仃2A01213WECHNUR FUR INBErFtlEGNAMME2V0Q4ILATIT（二）刀盘旋转液压 系统刀盘旋转系统可 分为补油回路、主工作 回路、外部控制供油 泵、主泵外部控制回 路、马达外部控制回 路。刀盘旋转系统是为 刀盘切割岩石或土壤 时提供转速和扭矩，要 求根据岩石地质的变口WMd Di slLNa1S027O.jSObar0m 1P004 1zd ML Nd93NQ口g乏口J0R寸0R寸二。L 卜化转速能够方便的调整。为 了得到较大的功率和扭矩，该 系统采用 3台 315KW 的双向变量液

8、压泵并联，带动 8 台双向两 速低速大扭矩液压马 达。下面分别介绍各回路的作用及工作原理。补油回路:因主工作回路是闭式回路，加之系统功率大，需要进行补油和散热，所以设置了一套补油回路对其进行补油和散热。为增大散热效率，补油回路采用了 55KW 低压大流量的定量泵来带走闭式回路中的大量热量，同时也对其进行了补油。补油泵从油箱泵出的油经两个滤 清器（1F001、1F002 ）进入3个主泵的E 口，并通过两个单向阀分别对 闭式回路的低压端进行补油，然后经主泵的高压端为液压马达提供动力 油。从马达返回的携带热量的低压油又回到主泵，一部分又进入主泵的 高压端，一部分经排放阀从主泵的K1 口流出，并经一节

9、流阀流回油箱 进行冷却。补油回路中还设有蓄能器和压力传感器，蓄能器是保证回路 的压力平稳。主工作回路由主泵和液压马达组成，主泵是一 315KW 的 双向变量泵，在主泵的主回路中有补油单向阀、载荷溢流阀、及低压排 放阀，主泵的控制回路有主泵斜盘伺服油缸及双向伺服控制阀，司服阀 由外部控制回路调压控制，以便实现换向和无级调速。两个补油单向阀分别向低压侧进行补油，另一个带弹簧符号的单向阀是当两侧回路都较 高或相等时（如：主泵斜盘角度为0时），补油直接通过它，并经节流 阀（1Z017）返回油箱。载荷溢流阀当载荷过大时使过高的压力油泄至 低压侧，以达到保护系统不受损坏。排放阀用于闭式系统多余的热油经 低

10、压侧排放回油箱。节流阀（1Z017）是保证排放出的压力油与油箱之 间形成约20bar的压差。主泵控制回路用于控制其斜盘的土角度，以实现刀盘的正反转及转 速的无级调整。外来控制油经换向阀（1V002）到达司服阀的左右端， 使司服油缸的无杆腔进油和排油来实现活塞杆的左右移动，从而完成斜 盘角度的控制。外来控制油是通过外部控制回路中的电比例溢流阀（B006）提供，调整范围0-45bar。马达回路含有司服油缸、司服阀及低压排放阀，司服阀由主回路压力及外部控制回路控 !制，当马达外载荷增 ：大时，主回路高压侧的油压随之升高，高 压油经过单向阀，一 路到达司服阀左端， 使司服阀右移，一路 到达司服阀P 口

11、经减 压阀进入司服油缸无 杆腔使斜盘角度增 大，从而降低转速增 加扭矩，外部控制回 路由控制油泵提供控 制油压，当无控制油 压时，马达处于高速 档，当外部提供油压 时，司服阀右移，使外部控制供油泵（2P001）:控制油泵是一台5.5KW 的恒压变量泵， 泵中的两个司服阀上面一个与溢流阀联合控制泵的压力，下面一个以控 制流量为主。（B040 ）为加载电磁阀。该泵的油通过滤清器（2F001 ）向 刀盘旋转系统的主泵和液压马达以及螺旋输送机的控制回路供油。一路 去旋转主泵回路的控制阀，一路去旋转马达控制阀，另两路 去两台 螺旋输送机的主泵控制阀。进入旋转主泵控制阀的油经节流和减压后在经电液比例溢流阀 （B006）向旋转主泵司服阀提供0-45bar的可变压控制油压，以实现转 速的无级调整。另外从主泵P 口（H88）和梭阀（V030、H92 ）反馈到控制 FidKT-rgir!MsVQ 2CQQ3阀（2C003 ）并汇集到 两组溢流阀和载荷感 知阀，两组溢流阀由手 动两位四通阀转换，正 常工作时使用左边溢 流阀，增大扭矩时使用 右边溢流阀（只能短时 间使用），手动阀自动 回位。感知阀是在扭矩 突然增大时，反馈的油 压将减低其溢流压力， 使控制主泵伺服的压rlfIFIa.Lw2CO02