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・盾构机液压推进及钱接系统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。

（…）盾构机液压推进及较接系统1・盾构机液压推进（1）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。

较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(IPOol )和一定量泵(1 P002 )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FI (过滤)∙A111 (流量调整) -Alol (压力调整)一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.钱接装置工作模式分三种：钱接装置的动力来源于推进系统的液压泵站中的定量泵(1 P002 )，钱接装动模式)，该模式下(Ho01、H002 )都不得电截止。

钱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，直线推进时保持钱接间隙，转弯时处于 浮动置的加载和卸载由(A349 )两位两电液 阀控制。

⑴钱接回收(PULL 或RETRACTION ) 模式(减小较接间 隙)，定量泵输送来的 高压油从阀(2COOI) P 口进入，此时(HOOI)得电 截止，(HOO2 )得电导通，高油进入较接 油缸的有杆腔使較接 缸回收。

(2)钱接保持(HOLD 或FREE )模式(浮T-! ∏H^i —J — M ・⅛∣ ⅛IZOOS I①1V034快 不压 油状态。

（3）钱接释放（RELEASE 或LoOSE ）模式（伸长模式），当（HOoI ）得电导通，（H002） 无电截止时，钱接油缸有杆腔的油接通低压，在盾构机推进时，因盾尾的阻力使较接油缸被拉长， 达到增大较接间隙的目的。

该油路中还 设有负载溢流阀（V2）、压力传感器（H005）及钱接间 隙长度传感器。

另夕卜可以通过（2V003、2V004、）的导通和截止达到较接保持和较接释放功 能。

但当（2V003、2V004 ）两个阀的截止，在較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，可能会使较接油缸损坏或 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壤时提供转速和扭矩，要求根据岩石地质的变 化转速能够方便的调整。

为了得到较大的功率和扭矩，该系统采用3台315KW 的双向变量液压 泵并联，带动8台双向两速低速大扭矩液压马达。

下面分别介绍各回路的作用及工作原理。

补油回路：因主工作回路是闭式回路，加之系统功率大，需要进行补油和散热，所以设置了一套补油 回路对其进行补油和散热C 为增大散热效率，补油回路 采用了 55KW 低压大流量 的定量泵来带走闭式回路 中的大量热量，同时也对其 进行了补油。

补油泵从油箱 泵出的油经两个滤清器（仆 001、仆002）进入3个主泵的E 口，并通过两个单 向阀分别对闭式回路的低 压端进行补油，XD BOOIτl ⅜Nd 99Na Sl ⅜Nd S≡Q1S0270. SO barM 1PQO4然后经主泵的高压端为液压马达提供动力油。

从马达返回的携带热量的低压油--- •丿总、魏LlJ ・h --- --- YWliI ：i ⅛:部 分经排放阀从主泵的Kl 口流出，并经一节流阀流回油箱进行冷却。

补油回路中还设有蓄能器和压力 传感器，蓄能器是保证回路的压力平稳。

主工作回路由主泵和液压马达组成，主泵是一 315KW 的 双向变量泵，在主泵的主回路中有补油单向阀、载荷溢流阀、及低压排放阀，主泵的控制回路有主 泵斜盘伺服油缸及双向伺服控制阀，司服阀由外部控制回路调压控制，以便实现换向和无级调速。

两个补油单向阀分别向低压侧进行补油,另一个带弹簧符号的单向阀是当 两侧回路都较高或相等 时（如：主泵斜盘角度为O 时），补油直接通过它，并经节流阀ClZOI7）返回油箱。

载荷溢流阀 当载荷过大时使过高的压力油泄至低压侧，以达到- 3SS- A 一「GSIC5I -- If^r _______ Ip --S务石iZ009 JH ・■ ■ ・■ ∙ W ⅝ I ■ ■ ■W... • ■■ ■ ■•I， TP 、 i [⅜j ⅛⅛jiιι⅛回 到 主泵,部分 又 进 入 主保护系统不受损坏。

排放阀用于闭式系统多余的热油经低压侧排放回油箱。

节流阀（IZOI7 ）是保证排放出的压力油与油箱之间形成约20bar的压差主泵控制回路用于控制其斜盘的土角度，以实现刀盘的正反转及转速的无级调整。

外来控制油经换向阀(IVoo2)到达司服阀的左右端，使司服油缸的无杆腔进油和排油来实现活塞杆的左右移动，从而完成斜盘角度的控制。

外来控制油是通过外部控制回路中的电比例溢流阀(B006 )提供，调整范围0-45bar。

马达回路含有司服油缸、司服阀及低压排放阀，司服阀由主回路压力及外部的油通过滤清器(2FOOI)向刀盘旋转系统的主泵和液压马达以及螺旋输送机的控制回路供油。

一路去旋转主泵回路的控制阀，一路去旋转马达控制阀，另两路去两台螺旋输送机的主泵控制阀。

控制回路控制，当马载荷增大时，主回路「侧的油压随之升高，油经过单向阀，一路司服阀左端，使司服移，一路到达司服阀经减压阀进入司服无杆腔使斜盘角度从而降低转速增加外部控制回路由控泵提供控制油压，当制油压时，马达处于档，当外部提供油压服阀右移，使马达处于低速档，从而实现了两速控制。

外部控制供油泵(2POol):控制油泵是一台5.5KW的恒压变量泵，泵中的两个司服阀上面一个与溢流阀联合控制泵的压力，下面一个以控制流量为主。

(B040)为加载电磁阀。

该泵红站阪4B2ΓΓ22ms西53 吨LXHWQaH=Z宰V5(3匚Q=tb二3-AWl1A002≡达右口缸J、•!.dlfl,进入旋转主泵控制阀的油经节流和减压后在经电液比例溢流阀(B006 )向旋转主泵司服阀提供0-45bar 的可变压控制油压，以实现转速的无级调整。

另外从主泵P 口（H88）和梭阀（V030、5ZM5 Q阀，两组溢流阀由手动四通 阀转换,正常工作用左边溢 流阀，增大扭使用右边溢流 阀（只能间使用），手动阀 自动感知阀是在扭矩突然 时,反馈的油压将减低流压 力,使控制主泵伺 压力降 低,从而减小主盘角降低刀 盘转速。

进入旋转马达控P 口的油 经节流阀（MIO ）又分两 路,一减压阀、两位四通 电磁（B032）到（H86 ）旋转马达控制马达的高低速。

另一路经减压阀、两位四通并汇集到两£Cl OU ACL A bn A h rmomanf3嘩傭T 込1 ---组溢流阀和 载荷 感两 位 时 使 矩 时短时增 大 其 溢 服 的泵斜H92 ）反馈到控制阀（2C003 ） n> I【⅛_____ I2C0(^∣-阀(B033 )、单向节流阀去控制马达(1A002)的刹车(IGOO2 )。

在(IAOO2)马达上装有 旋转方向传感器ClSo26、B035、、马达高低速传感器CISO25、B038 )和油温传感器(1S023、B050 )。

在刹车回路中设有蓄能器(2C002 )，与单向节流阀一起保证了刹车时的 快杀慢放。

(三)管片拼装机液压系统为了提高管片的拼装效率及避免拼装中的管片损坏，要求系统要有一定的速度、准确的移 动位置精度、足够的活动自由度及可靠的安全度。

速度由一 55KW 的双联恒压变量泵提高的流 量控制，精度靠电液比例司服阀控制，自由(C003、C004)由PLC 控制，根据拼装机的工作速度可对其进行分别控制或同时控制。

旋转控制：油泵输出的高压油一路经减压阀(DM)减至30bar 到达电液比例阀然后控制司 服阀以达到控制流量来控制马达旋转速度。

各阀的功能如 下，DM 为控制油减压阀，DBV2为控 制油溢流阀，DBVl度有：管片的左右旋 转、提升(可左右分 别提升及同时提升)、 前后水平六个自由 度，并有管片的抓紧 及绕抓举头水平微 转、前后微倾的微调 功能。

55KW 的双联 恒压变量泵为拼装机 提供动力。

当用快速 档时，双泵同时工作 C低速档 时，只M/VW kIYπ -- H.H -------------------------- 1.——(IPOO2)工作。

加载阀1Z0041450r IΓL一IT7—— OOWd ⅛l§>^i一iPOOt与插装阀组成主溢流阀，进入司服阀前的减压阀经D∪E4、DUE7节流阀后的反馈油控制，以达i相同，但在司服阀反馈油 出口处只在提 升回路中设置了节 流阀，下降反馈口没 有设置，其目的是为了较快的提高司服 阀进口处减压阀的减压压力以增加下 降时的反应速度，同时也反映一个功率 g Vl平衡问题。

两个提升油缸即可以单控‘ S:↑V02S也可以同时控制，所以有两套单独得司 =昭枠制阀，。