盾構刀盤主驅動閉式液壓系統思路構建和分析

黎 立（中鐵工程裝備集團有限公司,鄭州 450000）

盾構刀盤主驅動閉式液壓系統思路構建和分析

黎 立
（中鐵工程裝備集團有限公司,鄭州 450000）

本文以盾構刀盤主驅動閉液壓系統思路構建和分析為題目展開相關討論，首先對其進行了簡要概述，主要從其系統設計、系統調試安裝及分析幾個方面進行了具體說明，并總結實際工作中的經驗，著重從理論方面加以闡述。希望通過本文初步論述可以為其思路構建與分析工作提供一些可資利用的信息，以供參考。

盾構；刀盤主驅動；閉式液壓系統

0 引言

盾構核心部分是刀盤主驅動，在掘進作業中充當主要的工作裝置，其技術以電液比例控制為主，總的設計是閉式液壓系統。在具體的工作中，其功能有開挖、穩定、攪拌等，但是隨著掘進面積之增大，深度之增加，其功率也會發生相應變化，因而作為液壓系統能夠有效的滿足這些條件，所以倍受青睞，本文就以此展開詳細討論。

1 刀盤驅動液壓系統設計

本文討論的是適合于中國具體情況的小排量泵。

（1）刀盤主驅動泵控制模塊。雙向變量泵 ：A4VSG750ΗD型，2臺，750mL/r，局部控制模塊如下圖1所示。

圖1 主驅動變量泵控制模塊局部原理圖

主要功能：系統過載保護功能，其中2個安全閥做到了有效保證；在換油功能方面，單向閥2個，三位液動（1個）換向閥組成閉式回路，達到換油控制；溢流閥調節控制可按遠程比例實現壓力控制，反饋簧經轉換可控制壓力，從而達到泵排量、控制壓力間的線性比例，從而使變量達到控制；電磁換向閥控制壓力油導入方向，可以切換象限（主驅動泵變量機構的工作象限），吸油與壓油出現切換，即可實際使刀盤的轉向得到控制。

（2）刀盤轉速控制。變量泵、變量馬達一起可組成閉式容積調速回路，也即是實現轉速控制的主要方法。通常來講，刀盤轉速大小與以下所述關系明確：

qp——刀盤主驅動變量泵的排量；zp——刀盤主驅動變量泵的數量；qm——刀盤主驅動變量馬達的排量；zm——刀盤主驅動變量馬達的數量；i——刀盤主驅動裝置減速器與大齒圈的總減速比；ndm——刀盤主驅動電機的轉速；

以上所述都決定著轉速，并對其進行著控制。在通常情況之中，以上數字代碼zp、zm、i、ndm均作為常數，所以從中可以看出，需要調節的變量只是qp、qm。因此，可以通過調節變量泵、馬達排量來進行實時調節。一般采用的方法是調節泵排量，即，調節遠程電液比例溢流閥壓力，主要是針對于上面所說的類型泵，因而當其排量調節到比原來降低三倍值時，其主要受電控系統控制，所以，馬達調速僅僅是補償性的再發揮作用；當然，如果在軟巖工況與硬巖工況條件下，對于前者，應低速大扭矩，對于后者應高速小扭矩，這兩套方案經經驗證實完全有效，而且較為實用。

（3）刀盤制動控制。要求：停機狀態有可靠制動；具備自動緩沖功能；當制動松開時，平穩，無沖擊；制動動作完成，提供主驅動加載觸發信號。注意：換向閥，停機、掉電都處于復位；制動過程壓力需過阻尼孔流回油箱，剎車片延時抱閘、緩沖制動；節流閥、蓄能器聯合作用，可使松開制動過程控制實現，而且可以達到平衡無沖擊的要求；觸發信號，主要是利用制動控制油路的壓力升高來實現，當然，制動回路減壓閥也有一定的作用，尤其是在制動壓力限定方面、調節制動緩沖方面作用明顯。

2 刀盤驅動系統調試安裝

（1）安裝前準備。首先使系統中的各零部件保持清潔，如油箱、管路、接頭等，保證其無損、無污染，尤其是對于集成閥方面應該進行細致清洗，使其中的加工部位保持干凈。其次，對于油液污染度、濕度應該進行檢查，并使液壓油保持清潔，主要是在加油時，應該使用過濾器，從而使其不受異物污染，還應該選用相容的涂層，從而使油箱與油液保持不發生反應；（2）安裝過程的實施。首先應該有保護管理系統的意識，防止強力，正確將軟管布置到其中，注意不要扭管、防止其擦傷、磕碰；一切應嚴格按照標準行事，保證密封無滲漏；（3）投入運行調試前的注意事項。為了保護馬達液壓元件、泵。應該在初始啟動方面嚴格執行規程操作：一是安裝壓力表，使補油壓力得到檢測；二是將泵保持在中位狀態；三是啟動電動機時應該采用低轉速；四是補油壓力建立后，應將轉速進行調整，一般至額定轉速，但應該及時參看壓力表的數值，當不符合時應該采限關閉措施，然后找原因，解決問題后再重新操作；五是輸入控制信號，將系統導入工作狀態，注意應同時檢查系統正反向的工作狀況，并使其交替工作不小于五分鐘；最后，應該注意，防止油液中氣泡產生的問題，所以應該待其消失，后再起動電動機，可按具體情況進行反復操作，最終使其完全達到工作標準即可。

3 結束語

總之，液壓系統優勢明顯，能耗低、結構緊湊、易實現無級變速。經上面分析，可大致了解到盾構刀盤主驅動閉液壓系統的構建思路，并通過對其幾大方面的說明，主要將其系統設計中的液壓系統進行解構，并從其泵控制、轉速、制動、泵馬達幾方面分析，通過這種細分更易于理解如何調試安裝，并可以根據這一理解將后續的分析全面化。液壓系統更好的適應了其在當下的發展，因而更能說明其功能性較強，應該繼續對其開展應用方面的研究。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.239