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1、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
2、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p
3、2 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
4、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=68mm/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
5、，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
6、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。47 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
7、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
8、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
9、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。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
10、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. 盾构机液压推进及铰接系统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。 (一) 盾构机液压推进及铰接系统1. 盾构机液压推进（1）
11、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圆壁上（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。铰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（1P001）和一定量泵（1P002）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
12、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F1（过滤）A111（流量调整）A101（压力调整）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
13、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. 铰接装置工作模式分三种：铰接装置的动力来源于推进系统的液压泵站中的定量泵（1P002），铰接装置的加载和卸载由（A349）两位两通电液阀控制。（1） 铰接回收（PULL或RETRACTION）模式(减小铰接间隙)，定量泵输送来的高压油从阀快（2C001）P口进入，此时（H001）不得电截止，（H002）得电导通，高压油进入铰接油缸的有杆腔使铰接油缸回收。（2） 铰接保持（HOLD或FREE）模式（浮动模式），该模式下（H001
14、、H002）都不得电截止。铰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，直线推进时保持铰接间隙，转弯时处于浮动状态。（3） 铰接释放（RELEASE或LOOSE）模式（伸长模式），当（H001）得电导通，（H002）无电截止时，铰接油缸有杆腔的油接通低压，在盾构机推进时，因盾尾的阻力使铰接油缸被拉长，达到增大铰接间隙的目的。该油路中还设有负载溢流阀（V2）、压力传感器（H005）及铰接间隙长度传感器。另外可以通过（2V003、2V004、）的导通和截止达到铰接保持和铰接释放功能。但当（2V003、2V004）两个阀的截止，在铰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，可能会使铰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
