浅析盾构机液压系统

　　摘要：盾构机全名盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，目前已经广泛应用在各大城市的地铁施工中。现代盾构机集光、机、电、液、伺服控制及信息传输等技术于一体，具有切屑岩土、自动换刀、渣土改良输送、管片吊装拼接、隧道衬砌、激光导向和姿态调整等功能，涉及地质、土木、测量、力学、化学、机械、液压流体、电气、控制以及气体检测等学科领域，在众多学科中液压传动与控制在盾构施工中发挥着极其重要的作用，所以有必要对液压系统进行分析，减少故障发生，确保盾构机可以高效地完成施工任务。

　　关键词：盾构机;液压系统;设计

　　引言

　　盾构机的液压系统不仅影响着盾构机本身机械性能，还影响到工程的质量等问题。盾构机液压系统的好坏影响着盾构机能否正常运行，如果在平时没有注意对盾构机液压系统进行正确的维护，不仅会造成盾构机的损坏，甚至会影响工程进度，从而耽误工期，造成不必要的时间损失和经济损失。因此，我们要重视盾构机液压系统的日常维护，也要掌握一些关于盾构机液压系统出现故障时的诊断方法，以便可以更好的使用盾构机进行工作。

　　机械论文投稿刊物：液压与气动(月刊)创刊于1977年，由北京机械工业自动化研究所主办。杂志是国内外公开发行的中央级技术刊物，是机械、仪表类学科的全国中文核心期刊，是液、气、密行业唯一评选进入"中国期刊方阵"的杂志。

　　1盾构机液压系统组成

　　1.1推进液压系统

　　推进液压系统动力单元由1台电子控制变量柱塞泵和1台恒功率控制柱塞泵提供，通过高压过滤器、控制阀组、高压胶管连接推进油缸。推进过程分拼装和推进两种模式：在拼装模式中，22条推进油缸分组单独动作，实现管片的拼装工序;在推进模式中22条油缸同时动作，推进速度由阀组上面的比例减压阀控制。恒功率控制泵为推进阀组和螺旋输送机系统马达高低速控制阀块提供控制油，为推进系统和螺旋输送机马达平稳运行提供保障。

　　1.2螺旋输送机液压系统

　　螺旋输送机液压系统为典型的闭式系统，由于系统功率大内部发热升温迅速，其内部集成了一套补油回路，一方面带走系统中大量热量;另一方面对系统进行补油。补油泵从油箱吸油经过滤器并通过两个单向阀分别对闭式回路两个油口的低压端进行补油，然后主泵的高压端为螺机马达提供高压油。螺机脱困即马达过载后，多余压力油可以通过平衡阀回到油箱，从而对马达起到保护作用。从马达返回的携带热量的低压油又回到主泵，一部分经节流阀流回油箱进行冷却;一部分又进入主泵的高压端。主回路由主泵和液压马达组成，主泵为双向比例变量泵，在主泵主回路中有溢流阀、补油单向阀和低压排放阀;主泵的控制回路有主泵斜盘伺服油缸及双向伺服控制阀，伺服阀由外部控制压力控制，以便实现换向和无级调速。

　　1.3油箱冷却循环液压系统

　　油箱冷却循环液压系统为其他液压系统提供载体，位于整个盾构机的2号拖车位置，由1台大排量叶片泵提供循环动力;在油箱的一侧设置板式冷却器，由外水经过冷却器带走油箱内热量。在油箱上设置液位报警、温度报警和过滤器堵塞报警开关，报警联锁可以将信号传输到上位机，操作人员可以根据这个数据监控液压系统的运行状况。

　　1.4注浆液压系统

　　注浆液压系统由一台双联变量柱塞泵、速度控制阀(比例节流阀)、液控自动换向回路和泵送油缸组成。其中，液控自动换向回路和泵送油缸回路高度集成为1套独立的系统;主泵出口高压油经过高压过滤器，连接四路比例调速阀，然后连接两台高度集成注浆泵。正向工作时，电磁换向阀(带应急手柄)右位得电，压力油经换向阀到达推进油缸无杆腔，活塞向右移动，进入P1.1的压力油经液控换向阀、泵闸门换向阀、一路到达料斗进油缸无杆腔，使之关闭，另一路到达泵出油缸有杆腔使之打开，完成正向过程;当推进活塞移动到右端时，油缸右端接近开关动作，液压油到达泵闸门换向阀上端，压力油一路到料斗进口油缸有杆腔使之打开，另一路到达泵出口油缸的无杆腔，使之关闭，另一路控制油经节流阀到达推进换向阀的上端，换向阀下移，P1的压力油经推进换向阀换向后进入推进缸的有杆腔，使推进活塞左移，完成正向进料过程。当推进活塞走到左端头时，推进缸左端接近开关动作，液压油到达泵闸门换向阀下端，闸门油缸换向，同时推进换向阀也上移，重复正向过程。

　　2盾构机液压系统的维护

　　2.1制定定期检查制度

　　为了保障盾构机能正常运行，建立健全的定期检查制度是十分必要的。定期对液压系统进行检查，将检查结果及处理情况形成文字报告，不仅可以及时发现并处理问题，避免出现不必要的损坏，也可以积累经验，对后期维护起到指导作用。可以每周检查一下盾构机液压系统中管接头和油管是否出现泄漏的问题，还有油温是否在标准的温度下。这些小问题的检查，对盾构机日常能否正常运行起着重要的作用。而每月便定时对液压系统进行一次大检查，如过滤器、液压油泵等关键部位的检查及设备的使用情况，从而更好的保障盾构机系统的正常运行。

　　2.2要防止空气进入液压系统

　　在常温常压的状态下，会有6%到8%的空气进入到液压系统的液压油中。当其中的压力下降时，空气就会跑处理;而其中的压力增加时，外面的气泡便会破裂，从而产生气蚀现象。当大量的空气从中分离出来，压力便会增大，迫使液压油的塑形增大，从而影响盾构机的工作效率。所以，在对盾构机液压系统进行维护时，一定要注意排除系统中的空气。

　　2.3要选择正确的液压油

　　液压油是液压系统的重要组成部分，对液压系统的可靠性与稳定性起着非常重要的影响。我们在进行液压油的选择时，一定要选择与液压系统相符合的油牌号。因为不同牌号的液压油其化学成分不同，对液压系统也会产生不同影响。若液压油选择不正确，不但会影响盾构机的正常运行，甚至会对液压系统造成一定的损害，所以选择正确的液压油也有利于液压系统的维护。

　　结语

　　在盾构机液压系统设计中，尽可能地采用通用元件，提高系统的安全性和稳定性，提高液压系统的可靠性，减少系统的故障率。由于盾构机会经常拆装机，液压系统使用软管较多，这不利于液压系统管路布置的美观。液压系统是盾构机的核心组成之一，在实际的使用过程中，应建立维护液压系统的详细保护方案科设定掘进参数。从而使设计周期缩短，成本降低。另在设计过程中，主要考虑是机器的性能和经济性，在保证完成工作要求的前提下，尽可能地提高其性价比。

　　参考文献

　　[1]李强.盾构机液压推进系统稳定性研究[J].城市道桥与防洪，2017(8)：317-319.

　　[2]李艳斌.盾构机液压系统的故障诊断与维护方法分析[J].建材与装饰，2017(28)：201-202.

　　作者：刘帅