盾構(gòu)刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)閉式液壓系統(tǒng)思路構(gòu)建和分析

黎 立（中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司,鄭州 450000）

盾構(gòu)刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)閉式液壓系統(tǒng)思路構(gòu)建和分析

黎 立
（中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司,鄭州 450000）

本文以盾構(gòu)刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)閉液壓系統(tǒng)思路構(gòu)建和分析為題目展開(kāi)相關(guān)討論，首先對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，主要從其系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試安裝及分析幾個(gè)方面進(jìn)行了具體說(shuō)明，并總結(jié)實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，著重從理論方面加以闡述。希望通過(guò)本文初步論述可以為其思路構(gòu)建與分析工作提供一些可資利用的信息，以供參考。

盾構(gòu)；刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)；閉式液壓系統(tǒng)

0 引言

盾構(gòu)核心部分是刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)，在掘進(jìn)作業(yè)中充當(dāng)主要的工作裝置，其技術(shù)以電液比例控制為主，總的設(shè)計(jì)是閉式液壓系統(tǒng)。在具體的工作中，其功能有開(kāi)挖、穩(wěn)定、攪拌等，但是隨著掘進(jìn)面積之增大，深度之增加，其功率也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，因而作為液壓系統(tǒng)能夠有效的滿(mǎn)足這些條件，所以倍受青睞，本文就以此展開(kāi)詳細(xì)討論。

1 刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文討論的是適合于中國(guó)具體情況的小排量泵。

（1）刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)泵控制模塊。雙向變量泵 ：A4VSG750ΗD型，2臺(tái)，750mL/r，局部控制模塊如下圖1所示。

圖1 主驅(qū)動(dòng)變量泵控制模塊局部原理圖

主要功能：系統(tǒng)過(guò)載保護(hù)功能，其中2個(gè)安全閥做到了有效保證；在換油功能方面，單向閥2個(gè)，三位液動(dòng)（1個(gè)）換向閥組成閉式回路，達(dá)到換油控制；溢流閥調(diào)節(jié)控制可按遠(yuǎn)程比例實(shí)現(xiàn)壓力控制，反饋簧經(jīng)轉(zhuǎn)換可控制壓力，從而達(dá)到泵排量、控制壓力間的線(xiàn)性比例，從而使變量達(dá)到控制；電磁換向閥控制壓力油導(dǎo)入方向，可以切換象限（主驅(qū)動(dòng)泵變量機(jī)構(gòu)的工作象限），吸油與壓油出現(xiàn)切換，即可實(shí)際使刀盤(pán)的轉(zhuǎn)向得到控制。

（2）刀盤(pán)轉(zhuǎn)速控制。變量泵、變量馬達(dá)一起可組成閉式容積調(diào)速回路，也即是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制的主要方法。通常來(lái)講，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速大小與以下所述關(guān)系明確：

qp——刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)變量泵的排量；zp——刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)變量泵的數(shù)量；qm——刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)變量馬達(dá)的排量；zm——刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)變量馬達(dá)的數(shù)量；i——刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)裝置減速器與大齒圈的總減速比；ndm——刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

以上所述都決定著轉(zhuǎn)速，并對(duì)其進(jìn)行著控制。在通常情況之中，以上數(shù)字代碼zp、zm、i、ndm均作為常數(shù)，所以從中可以看出，需要調(diào)節(jié)的變量只是qp、qm。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)變量泵、馬達(dá)排量來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。一般采用的方法是調(diào)節(jié)泵排量，即，調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程電液比例溢流閥壓力，主要是針對(duì)于上面所說(shuō)的類(lèi)型泵，因而當(dāng)其排量調(diào)節(jié)到比原來(lái)降低三倍值時(shí)，其主要受電控系統(tǒng)控制，所以，馬達(dá)調(diào)速僅僅是補(bǔ)償性的再發(fā)揮作用；當(dāng)然，如果在軟巖工況與硬巖工況條件下，對(duì)于前者，應(yīng)低速大扭矩，對(duì)于后者應(yīng)高速小扭矩，這兩套方案經(jīng)經(jīng)驗(yàn)證實(shí)完全有效，而且較為實(shí)用。

（3）刀盤(pán)制動(dòng)控制。要求：停機(jī)狀態(tài)有可靠制動(dòng)；具備自動(dòng)緩沖功能；當(dāng)制動(dòng)松開(kāi)時(shí)，平穩(wěn)，無(wú)沖擊；制動(dòng)動(dòng)作完成，提供主驅(qū)動(dòng)加載觸發(fā)信號(hào)。注意：換向閥，停機(jī)、掉電都處于復(fù)位；制動(dòng)過(guò)程壓力需過(guò)阻尼孔流回油箱，剎車(chē)片延時(shí)抱閘、緩沖制動(dòng)；節(jié)流閥、蓄能器聯(lián)合作用，可使松開(kāi)制動(dòng)過(guò)程控制實(shí)現(xiàn)，而且可以達(dá)到平衡無(wú)沖擊的要求；觸發(fā)信號(hào)，主要是利用制動(dòng)控制油路的壓力升高來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，制動(dòng)回路減壓閥也有一定的作用，尤其是在制動(dòng)壓力限定方面、調(diào)節(jié)制動(dòng)緩沖方面作用明顯。

2 刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試安裝

（1）安裝前準(zhǔn)備。首先使系統(tǒng)中的各零部件保持清潔，如油箱、管路、接頭等，保證其無(wú)損、無(wú)污染，尤其是對(duì)于集成閥方面應(yīng)該進(jìn)行細(xì)致清洗，使其中的加工部位保持干凈。其次，對(duì)于油液污染度、濕度應(yīng)該進(jìn)行檢查，并使液壓油保持清潔，主要是在加油時(shí)，應(yīng)該使用過(guò)濾器，從而使其不受異物污染，還應(yīng)該選用相容的涂層，從而使油箱與油液保持不發(fā)生反應(yīng)；（2）安裝過(guò)程的實(shí)施。首先應(yīng)該有保護(hù)管理系統(tǒng)的意識(shí)，防止強(qiáng)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(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)行事，保證密封無(wú)滲漏；（3）投入運(yùn)行調(diào)試前的注意事項(xiàng)。為了保護(hù)馬達(dá)液壓元件、泵。應(yīng)該在初始啟動(dòng)方面嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程操作：一是安裝壓力表，使補(bǔ)油壓力得到檢測(cè)；二是將泵保持在中位狀態(tài)；三是啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)該采用低轉(zhuǎn)速；四是補(bǔ)油壓力建立后，應(yīng)將轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，一般至額定轉(zhuǎn)速，但應(yīng)該及時(shí)參看壓力表的數(shù)值，當(dāng)不符合時(shí)應(yīng)該采限關(guān)閉措施，然后找原因，解決問(wèn)題后再重新操作；五是輸入控制信號(hào)，將系統(tǒng)導(dǎo)入工作狀態(tài)，注意應(yīng)同時(shí)檢查系統(tǒng)正反向的工作狀況，并使其交替工作不小于五分鐘；最后，應(yīng)該注意，防止油液中氣泡產(chǎn)生的問(wèn)題，所以應(yīng)該待其消失，后再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，可按具體情況進(jìn)行反復(fù)操作，最終使其完全達(dá)到工作標(biāo)準(zhǔn)即可。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，液壓系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯，能耗低、結(jié)構(gòu)緊湊、易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。經(jīng)上面分析，可大致了解到盾構(gòu)刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)閉液壓系統(tǒng)的構(gòu)建思路，并通過(guò)對(duì)其幾大方面的說(shuō)明，主要將其系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的液壓系統(tǒng)進(jìn)行解構(gòu)，并從其泵控制、轉(zhuǎn)速、制動(dòng)、泵馬達(dá)幾方面分析，通過(guò)這種細(xì)分更易于理解如何調(diào)試安裝，并可以根據(jù)這一理解將后續(xù)的分析全面化。液壓系統(tǒng)更好的適應(yīng)了其在當(dāng)下的發(fā)展，因而更能說(shuō)明其功能性較強(qiáng)，應(yīng)該繼續(xù)對(duì)其開(kāi)展應(yīng)用方面的研究。

[1]邢彤，楊華勇，龔國(guó)芳.盾構(gòu)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)效率對(duì)比研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào),2012(02).

[2]滕韜,夏毅敏,楊務(wù)滋,譚青.盾構(gòu)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)壓力沖擊吸收特性分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2013(05).

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