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・盾构机液压推进及钱接系统

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、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。

（…）盾构机液压推进及较接系统

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纠偏功能。较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(IPOol )和一定量泵(1 P002 )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FI (过滤)∙A111 (流量调整) -Alol (压力调整)一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。

2.钱接装置工作模式分三种：

钱接装置的动力来源于推进系统的液压泵站中的定量泵(1 P002 )，钱接装

动模式)，该模式下(Ho01、H002 )都不得电截止。钱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，直线推进时保持钱接间隙，转弯时处于 浮动

置的加载和卸载由(A349 )两位两电液 阀控制。

⑴钱接回收(PULL 或RETRACTION ) 模式(减小较接间 隙)，定量泵输送来的 高压油从阀

(2COOI) P 口进入，此时(HOOI)得电 截止，(HOO2 )得电导通，高油进入较接 油缸的有杆

腔使較接 缸回收。

(2)钱接保持(HOLD 或FREE )模式(浮

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（3）钱接释放（RELEASE 或LoOSE ）模式（伸长模式），当（HOoI ）得电导通，（H002） 无电截

止时，钱接油缸有杆腔的油接通低压，在盾构机推进时，因盾尾的阻力使较接油缸被拉长， 达到增大较接间隙的目的。该油路中还 设有负载溢流阀（V2）、压力传感器（H005）及钱接间 隙长度传感器。另夕卜可以通过（2V003、2V004、）的导通和截止达到较接保持和较接释放功 能。但当（2V003、2V004 ）两个阀的截止，在較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，可能会使较接油缸损坏或 油管爆裂。 （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 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C 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（仆 001、仆

002）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，

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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

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经排放阀从主泵的Kl 口流出，并经一节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O 时），补油直接通过它，并经节流阀ClZOI7）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

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