盾构机液压系统说明.docx

液压系统说明目录
一、液压系统的基本元件
二、盾构机液压系统说明

一、 液压系统元件
1液压泵
液压泵是液压系统的动力元件，按结构可以分为柱塞泵、齿轮泵、叶片泵，按排量可以分为定量泵、变量泵，按输出出口方向又可以分为单向泵、双向泵。
泵都是由电动机或其他原动机带动旋转，通过这种往复的旋转将油不断地输送到管路中，通过各种阀的作用，控制着执行元件的运行。
在大连地铁盾构机中，螺旋输送机使用一个双向变量泵和一个定量泵，推进系统中使用一个大排量的单向变量泵，管片安装机种使用两个单向变量泵，注浆系统中使用一个单向变量泵，辅助系统使用一个单向变量泵。

a. 定量齿轮泵
注：右侧油液进入泵内，齿轮旋转带动油液从左侧出口流出，排量是一定的

c.定量叶片泵
注：转子转动，带动叶片推动油液1、2进油，3、4出油，排量一定

d.斜盘式柱塞泵
注：斜盘由联轴器带动转动，往复吸油、压油，斜盘角度是可以调控的

2液压阀
液压阀根据作用可以分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。
压力控制阀可以控制液压回路的压力，如当液压回路中压力过大时，溢流阀或卸荷阀打开泄压。
流量控制阀可以控制液压回路中的流量大小，根据流量的不同可以控制执行元件的速度。
方向控制阀主要控制液压回路中液压油的流动方向，由此可以改变液压油缸的伸缩。
各种阀一般安装在靠近泵的油液管路中，相对来说比较集中，便于检查和维修。

a.单向阀
注：油液从P1口进入，克服弹簧力推开单向阀的阀芯，经孔隙从p2口流出，油液只能从p1流向p2

b.溢流阀
注：油从压力口进入，通过阻尼孔进入后腔，克服弹簧压力，推开阀芯，油液从溢流口

c.液控单向阀

注：x口接压力油时，阀芯将a与b口堵死，当x口接油箱时，若Pa大于Pb，则从a口进油，打开阀芯，流向b口，若Pb大于Pa时，则油液从b口流向a口，

d.插装阀

注：控制油路克服弹簧力，接通进出口，该阀一般用于主油路

e.减压阀 注：主要用于控制出口压力

3液压马达
液压马达属于液压系统的执行元件，与液压泵的工作原理相反，液压泵是将其他形式的能（如电能、风能）转化为液压油的动能，而液压马达是将液压油的动能转化为机械能，从而实现马达的旋转带动执行元件的转动。盾构机中用到的马达主要是轴向柱塞变量马达，可实现无级调速。

4液压油缸
液压油缸同样是液压系统中的执行元件，主要有 伸出、收回、保持三个状态，一般是中间隔开分为两个工作腔即有杆腔和无杆腔。最常见的是单活塞杆油缸，两个工作腔交替进行进油、回油来控制活塞杆的状态。

5液压辅助元件及工作介质
液压回路中除了以上几大部分以外还有很多辅助元件，例如油箱、过滤器、传感器、蓄能器、密封装置、冷却器、液压管路和接头、温度计、液位计等。

液压的工作介质就是指液压油，中铁装备公司根 据NAS清洁度选择液压油的粘度V=68mm²/s，主要使用壳牌或美孚液压油。
伸缩油缸换向回路示意图：

油缸伸出为例，泵在电动机的带动下开始转动将油液输出，换向阀换到左位，进入液压油缸无杆腔，同时有杆腔的油液开始回油，经换向阀流入到油箱，1、2属溢流阀，当油路中压力较大时，溢流阀打开，油液直接回到油箱，防止压力过大时对系统造成冲击甚至破坏。

注：此图原理同上图，换向阀的关闭是通过手柄操作的
二、 盾构机液压系统
根据液压油的走向，大致可以把整个液压系统的回路归结为：油箱→液压泵→液压控制阀→液压马达或者液压油缸→液压回油散热器→油箱。

1、螺旋输送机液压基本原理
下图是大连地铁2号线201工程土压平衡式盾构机螺旋输送机旋转的液压系统图，以正转为例：首先，准备好盾构机启动条件，选定正转方向、按下螺旋输送机启动按钮后，电动机开始启动，带动左侧双向变量液压泵旋转，泵开始输出液压油，分出上下两路，上侧液压油途径压力表到达换向阀（此时换向阀已经换位到左位）处不通继续向上，到达五个旋转马达右侧，推动马达旋转，同时下侧液压油向上到达换向阀处，推开溢流阀，因节流口的原因只有部分油液流回油箱，其余部分油液继续向上到达五个马达左侧，因为左右两侧油液压力的关系，马达由右向左转动，从而实现螺旋输送机的正转。

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2、推进系统液压基本原理
下图是大连地铁2号线工程201标段盾构机推进系统的液压原理图，以A组推进为例：准备好启动条件，启动刀盘，再启动推进系统，首先电动机启动带动变量斜盘泵，泵将液压油从油箱中经过过滤器吸出再压出，流经带有开关和旁通单向阀的过滤器到达换向阀（换向阀在控制泵的调节下已换至右位），再经过单向阀到达液压油缸的后腔，同时，液压前腔的液压油经换向阀回油到油箱，从而实现液压油缸的伸出。当液压油缸收回时，通过换向阀换位，液压油缸前腔进油，后腔出油，实现收回。当需要加大或减小推进速度时，可通过可调节流口的开口大小调整。管片拼装时，液压油缸后腔压力较大，回收较困难，可通过插装阀1直接回油。

推进系统液压总图：

3、管片拼装机液压基本原理
下图是大连地铁2号线工程201标段盾构机管片安装机液压系统原理图，液压泵是双变量斜盘泵，以旋转为例：准备好管片拼装条件，停止推进并启动管片拼装模式，电动机带动变量泵，泵将油从油箱经过滤器压入左右换向阀处，换向阀在控制阀的作用下已经换到图中的下位，油液经过换向阀与平衡阀到达单向定量液压马达，液压马达通过转动将液压能转换为机械能，从而实现带动拼装机旋转。其中，平衡阀块中两个两位两通阀处于单向阀的状态，只能单向导通，当回油时，进油侧油压通过管路推动两位两通阀至双向联通状态，马达可以顺利回油。阀块中还有两个溢流阀，当达到溢流阀的设定压力，阀门打开，进回油路联通，马达前后受力相等，停止旋转，实现了管片拼装机只能旋转±200°。同理，通过换向阀的作用，可实现管片拼装机的其他五个自由度。

4、注浆系统液压基本原理
下图是大连地铁2号线工程201标段盾构机注浆系统的液压原理图，以泥浆泵1工作为例：做好注浆的准备工作，启动注浆泵，泵将油液输出，经过滤器到达可调节流阀，再进入泥浆泵1，通过两处换向阀到达液压油缸，由于换向阀的换位作用，控制油路的进出，实现油缸的伸缩，通过油缸的伸缩将砂浆通过注浆管输送到盾体外。

5、辅助系统液压基本原理
下图是大连地铁2号线工程201标段盾构机辅助系统液压原理图，以管片小车为例：达到启动条件后，开启辅助泵按钮，电机带动变量泵将油液输出，经过滤器到达换向阀，换向阀换位，再流经液控单向阀到达小车移动油缸，推动小车移动。同样，泵输出的油液经过换向阀到达同步马达，带动油缸伸缩，小车实现举升。同理，辅助泵也可实现稳定器、铰接油缸、螺旋输送机伸缩节的控制。