盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)技術(shù)研究

張旺 丁永強

摘? 要：隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，隧道項目收到了人們的廣泛關(guān)注，目前人們開始積極投入隧道開掘項目中，而在隧道開掘環(huán)節(jié)，最重要也是最主要的施工工具就是盾構(gòu)機。盾構(gòu)機的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的隧道掘進技術(shù)，大大加快了隧道掘進的速度，同時保障了隧道工程項目的安全性。液壓傳動系統(tǒng)作為盾構(gòu)機的基本傳動系統(tǒng)，其具有精度高、驅(qū)動力大等優(yōu)點，使得盾構(gòu)機成為了隧道工程項目的首要工具。基于此，本文分析和探討了盾構(gòu)機的液壓系統(tǒng)，以供參考。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機;液壓系統(tǒng);技術(shù)

中圖分類號：U455.39? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-6903（2020）11-0000-00

0引言

當前，人們越來越重視道路交通問題，因此，正在不斷的修擴公路，方便交通運輸，讓不同地區(qū)的聯(lián)系更為緊密，開放發(fā)展更為壯大。伴隨著公路的不斷增延，人類的發(fā)展也在跳躍性前進。而對于高山或是連峰，常常會給公路的鋪設(shè)帶來巨大考驗，人類開始構(gòu)想將山底挖通，這樣既能降低成本，也能縮短通行時間。

1盾構(gòu)機的概念

盾構(gòu)機是一種圓柱體型的隧道掘進機器，其依靠液壓傳動系統(tǒng)進行傳動，實現(xiàn)推進、開掘的功能，盾構(gòu)機的工作方法是盾構(gòu)法，盾構(gòu)法就是一種隧道開掘方法，該方法就是在隧道掘進機進行隧道開掘的同時，在剛施工開掘區(qū)域鋪上一些管片裝置，這些管片起到支撐加固的作用，以確保剛施工過的區(qū)域不會發(fā)生坍塌等危險隱患。由于使用管片這種支撐裝置來承受開掘區(qū)域的石層、土層的壓力，使得隧道開掘和施工時，不會出現(xiàn)塌方等事故，其安全性大大提高。傳統(tǒng)的敞開式隧道開掘施工，由于沒有這些支撐性的裝置，導致開掘區(qū)域存在塌陷的安全隱患，盾構(gòu)機的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的隧道開掘方式。盾構(gòu)機的工作原理是由圓柱體型的主體，通過其剛件，沿著規(guī)劃好的區(qū)域開掘，其在不斷向前推進的同時，還在不斷地對周邊土壤實施開采。其在剛推進完的土層區(qū)域進行支撐，分散土層石層的重量壓力，在鋪設(shè)好支撐性管片后，施工人員就可以進行開采、清理、修建的工程任務(wù)。

2液壓系統(tǒng)技術(shù)介紹

液壓系統(tǒng)由五大基本部件構(gòu)成，分別是動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。液壓系統(tǒng)其基本工作原理是通過改變壓強，提高作用力的大小，根據(jù)這個基本原理，將液壓系統(tǒng)劃分為兩種，分別是液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)，液壓傳動系統(tǒng)的作用是用來轉(zhuǎn)換能量，提供、傳遞動力和運動，而液壓控制系統(tǒng)的作用就是要輸出所需性能。在盾構(gòu)機中，液壓傳動系統(tǒng)是盾構(gòu)機的重要動力源，液壓傳動系統(tǒng)的好壞和運作情況，直接影響著盾構(gòu)機的運作情況。

2.1盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)的組成

盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)是由動力元件（液壓泵如圖1中所示）、執(zhí)行元件（液壓杠和液壓馬達）、控制元件（壓力控制閥等）、輔助元件（油箱、濾油器等）還有液壓油組成。

其中，動力元件，也就是液壓油泵，其功能可以實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，將動力源的機械能轉(zhuǎn)換成了液壓油的壓力能，而后其為這個液壓系統(tǒng)提供所需要的動能;而執(zhí)行元件，也就是液壓缸或是液壓馬達，其在液壓系統(tǒng)中扮演著將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的角色，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能后，其可以為裝置提供動能，使其做直線往復(fù)運動或者是回轉(zhuǎn)式的運動;控制元件指各個液壓閥，是專門用來調(diào)配液壓油的壓力、流量以及方向的;輔助元件，是如同油箱、油管、濾油器和壓力表等一系列用來輔助液壓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)變傳遞的;液壓油，其是液壓系統(tǒng)中重要的基本元素，是用來傳遞能量的媒介，可以用油和乳化液等來充當液壓油。[1]

盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)主要分為信號控制和液壓動力兩部分，根據(jù)回路特點可以分為開式回路和閉式回路。

盾構(gòu)機的開式液壓回路：其組成部件有主推式的油缸液壓系統(tǒng)，是通過55KW的電動機作為動力源，來傳遞能量給液壓泵，將液壓油傳送至主推式液壓油缸中;鉸接型油缸的液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)是通過使用37KW的電動機作為動力源，來傳遞能量給液壓泵，將液壓油傳送至鉸接式液壓油缸中;管片拼裝式液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)使用45KW的電動機作為動力源，將能量傳遞給液壓泵。

盾構(gòu)機的閉式液壓回路：其中屬于閉式系統(tǒng)的是螺旋輸送機的液壓系統(tǒng)。螺旋輸送機系統(tǒng)其含有工作泵和補油泵兩種泵來作為其動力元件，其電動機的規(guī)格式200KW。

2.2盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)劣

傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢，比如液壓系統(tǒng)所占空間小，質(zhì)量輕精度高，使用壽命長，驅(qū)動力大，可以滿足各種負重型運轉(zhuǎn)，而且液壓系統(tǒng)安全性高，可以輕松完成安全防護等特點。但液壓系統(tǒng)也具有其所專屬的缺點，液壓系統(tǒng)對于溫度要求非常高，同時液壓系統(tǒng)本身的造價很高[2]。

盾構(gòu)機是集液壓技術(shù)、電子技術(shù)、機械制造技術(shù)于一身的機器，液壓技術(shù)作為盾構(gòu)機的動力源，起到極為重要的作用。液壓傳動比較容易進行相關(guān)參數(shù)的調(diào)配控制，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也較為簡潔，同時又有較高的傳遞能量效率，可實現(xiàn)恒定壓力輸出，而盾構(gòu)機的工作環(huán)境基本都是在較為嚴峻的環(huán)境中，對于機器的穩(wěn)定性要求很高，所以液壓系統(tǒng)比較穩(wěn)定，適用于盾構(gòu)機。盾構(gòu)機的液壓系統(tǒng)運轉(zhuǎn)次數(shù)頻繁，過程較為繁瑣，其主要是在掘進行程和換步行程中交替循環(huán)重復(fù)進行的工程，其具體掘進步驟如下：首先將推進液壓缸伸出頂?shù)街圃旌玫姆戳苌?，將主機、刀盤推進至前，并前進一個行程。然后縮回油缸，這時管片拼裝機開始從連接橋處吊抓管片，通過其旋轉(zhuǎn)，擠壓將管片固定到所需位置，全部拼裝成形將其用特用螺栓把死，然后進行下一環(huán)的工作。對于盾構(gòu)機來說，液壓系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是否正常直接影響了盾構(gòu)機的正常運轉(zhuǎn)。關(guān)于盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)，其內(nèi)部的任何一個小零件，都是由專業(yè)重工企業(yè)廠家進行生產(chǎn)調(diào)配的，其在系統(tǒng)設(shè)計中，基本上都是使用的通用性零件，這樣可以大大降低系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率，讓盾構(gòu)機系統(tǒng)更為可靠，并提高了盾構(gòu)機系統(tǒng)的安全性能。而盾構(gòu)機作為開掘工具，工作量大，所以為了安全和保養(yǎng)，經(jīng)常進行盾構(gòu)機的拆卸，而液壓系統(tǒng)其占用的管道相對較多，比較復(fù)雜繁瑣，不夠美觀。液壓系統(tǒng)又是盾構(gòu)機的重要系統(tǒng)之一，所以需要重視液壓系統(tǒng)的相關(guān)檢測保養(yǎng)，可以在每次工程使用中，收集建立液壓系統(tǒng)的各個相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)立完善的系統(tǒng)防護參數(shù)，使得液壓系統(tǒng)的壽命更長，降低成本，減少工程周期。同時可以考慮機器性能，讓盾構(gòu)機發(fā)揮到極致，在能達到工程要求標準下，減少工程的經(jīng)濟投入，提高其性價比[3]。

3結(jié)語

隨著時代的快速發(fā)展，使得區(qū)域聯(lián)系變得更為緊密。盾構(gòu)機作為隧道開掘項目的主要工具，需要對其不斷地進行實踐操作和經(jīng)驗積累，在每一次的使用中，去探索發(fā)現(xiàn)其運轉(zhuǎn)細節(jié)以及工作狀態(tài)是否合理，更可對其進行優(yōu)化改善，提出更為優(yōu)越的開掘機器方案，推進盾構(gòu)機系統(tǒng)的不斷進步，推動隧道工程的日益完善。

參考文獻

[1] 李強.盾構(gòu)機液壓推進系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[J].城市道橋與防洪，2017（8）：317-319+324+32.

[2] 謝錦昌.盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)維護及故障診斷的相關(guān)分析[J].科技展望，2017，27（14）：55.

[3] 李艷斌.盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)的故障診斷與維護方法分析[J].建材與裝飾，2017（28）：201-202.

收稿日期：2020-10-03

作者簡介：張旺（1987—），男，天津人，本科，工程師，研究方向：液壓技術(shù)。