盾构机液压系统原理_盾构机液压原理图
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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）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上海吉原公司
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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。
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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。
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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0时），补油直接通过它，并经节流阀（1Z017）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（1Z017）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±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（1V002）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
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制流量为主。（B040）为加载电磁阀。该泵的油通过滤清器（2F001）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。
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、H92）反馈到控制阀（2C003）并汇集到两组溢流阀和载荷感知阀，两组溢流阀由手动两位四通阀转换，正常工作时使用左边溢流阀，增大扭矩时使用右边溢流阀（只能短时间使用），手动阀自动回位。感知阀是在扭矩突然增大时，反馈的油压将减低其溢流压力，使控制主泵伺服的压力降低，从而减小主泵
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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，DBV1与插装阀组成主溢流阀，进入司服阀前的减压阀经DUE4、DUE7节流阀后的反馈油控制，以达到动作启动时的平稳。D1、D4为反馈油溢流阀，F1、DUE2是停止动作时起泄油的作用。
经控制阀控制后压力油分别进入两个并联的回转马达，高压侧的油一路经减压阀（1V001）减压后去控制刹车，减压阀旁的单向阀起回转停止时刹车的泄油回路。进入马达的油先经平衡阀（此阀进油时不起作用），驱动马达旋转，马达出来的油进入下一个平衡阀，该阀在进油有
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从控制阀出来的压力油先通过一个两位两通随动阀进入提升油缸，当达到一定压力后，油缸出油口的两位两通随动阀在进口压力的推动下打开，导通回油通道形成回路。反之亦然。
管片抓紧控制：压力油经减压阀减压，在经三位四通电磁换向阀换向，经液压锁、单向节流阀、B口端还有溢流阀。抓紧时，从A1口出来的油经过抓举油缸进口处的液压锁进入抓举缸的有杆腔，当达到设定的抓紧力时油缸旁的溢流阀溢流，并使油缸旁的两位两通阀换向，切断通往压力开关（1S001）的油压，使压力开关信号改变。只有当压力开关的信号改变后，拼装机才有其他动作。否则视为管片没有抓紧不安全，管片机不能动作。松管片时B1口的压力油进入抓举缸的无杆腔，一路打开油缸边上的液压锁，使活塞下行。控制阀中的液压锁是保持活塞位置的，单向节流阀是调整活塞动作速度的，溢流阀是起安全作用的。
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转，因转速也一样，所以四个泵排出的流量一样，使进入四个举升缸的流量保持一样，活塞的行程也相同。四个回路采用一个负载溢流阀。
后配套牵引控制阀：控制阀原理同抓举控制阀。只是牵引缸无杆腔的油不通过控制阀，直接回油箱。有杆腔回路中装有压力传感器。
螺旋机闸门设置与螺旋机配置的数量有关但差别不大，都有两个闸门，一级螺旋机出口的闸门控制结构和原理都一样，单螺旋机有前闸门，双螺旋机没有。但双螺旋机的二级螺旋机有出口闸门。
一级螺旋机出口闸门：来自辅助泵的压力油经减压阀、三位四通电磁换向阀液压锁到达闸门油缸，控制闸门的开闭。闸门开闭的大小由长度传感器（K011）给出信号，开口最大和关闭由两个位置传感器（K012、K013）提供信号。回路中装有一液压蓄能器，当出现紧急情况时（如停电时），靠蓄能器里的压力自动关闭闸门（当然要在左边的球阀开启时，右边的球阀是卸压时打开）。
二前闸门和二级螺旋机出口闸门相同，其控制原理都与管片抓举控制阀一样。
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当系统压力超过调定值时，相对于高压侧的两位三通随动阀上移，如：当伺服阀X1端供油时，伺服阀移至右位，伺服缸有杆腔进油，无杆腔回油至低压，伺服活塞右移泵斜盘角增大，A路为高压侧，当A路压力超过调定值时，此时左边一个随动阀上移，控制油压与伺服油缸无杆腔接通，因有杆腔和无杆腔的压差关系，使伺服活塞左移，泵斜盘角减小，A路压力下降至回路压力调定值。当X2端供油时，伺服阀移至左位，控制油经两个随动阀后进入伺服缸的无杆腔（有杆腔为常压油），因压差关系，伺服活塞左移泵斜盘角反方向加大，B路为高压侧，当压力超高时右边一个随动阀上移，伺服缸无杆腔与低压回路接通，伺服活塞右移，泵斜盘角减小，B回路降至设定压力值。
控制回路：控制油由5.5KW控制泵提供，来至控制泵的控制油从控制阀P口进入经溢流阀限压后，再由电磁比例调压阀调压，给油泵伺服阀提供可变的压力油，来控制主泵的流量，从而达到无级控制马达转速的目的。控制阀中还设有一载荷感知阀，回路中随载荷变化的压力经梭阀（1V024）送到控制阀的RHD口调整感知阀上控制油的溢流压力，当载荷增大时感知阀的溢流压力降低，从而使控制伺服阀的控制压力经梭阀（1V019）至感知阀降低，随之减小斜盘角、流量、转速，使载荷得到控制。
(六)主油箱回路
主油箱包含5000L油箱、供油接口、回油接口、泄油接口、溢流接口、冷却过滤回路、油位传感器，油温传感器。
供油接口10个：（1）推进油泵H01；（2）铰接油泵H002；（3）旋转补油泵H02；（4）旋转控制油泵H03；
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器过滤，再经过水冷式热交换器冷却后返回油箱。回路中有加载电磁阀（M006）、压力表、滤清堵塞传感器、温度计。
油位传感器有：高油位开关、低油位警报开关、低油位停止开关、油箱油温传感器。
(七)注浆液压系统
注浆泵由液压泵、换向冲击波反馈旁路、速度控制回路（电磁比例节流阀）、液控自动换向回路、泵送油缸组成，并在调速控制前分四路控制四套独立的注浆泵。
液压泵为30KW恒压变量泵，工作原理与旋转控制泵相同。泵出的油经滤清器送往四路调速比例电磁阀，滤清器旁边的回路是冲击波反馈回路，经节流阀减弱的冲击波返回到泵的控制回路，在泵控回路的调节下吸收部分冲击压力，使系统得以稳定。
经比例电磁阀调整后的液压油分别进入四个独立的泵送系统，下面
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