盾构机液压系统是盾构机的关键组成部分,它为盾构机的各个工作机构提供动力,实现盾构机的掘进、转弯、管片拼装等多种功能。
一、系统组成
动力部分:主要指液压泵,如齿轮泵、轴向柱塞泵等,其作用是将电动机或内燃机产生的机械能转变成液体的压力势能,为整个液压系统提供动力。
控制部分:包括压力、流量和方向控制阀等,通过这些阀门可以确保执行机构得到所要求的运动方向、速度、转速、力和力矩,实现对盾构机各动作的精确控制。
执行部分:主要有液压缸和液压马达等。液压缸用于实现直线运动,如盾构机的推进、铰接等动作;液压马达用于实现旋转运动,如刀盘的驱动、螺旋输送机的转动等。
辅助部分:包括油箱、管路、管接头、蓄能器、滤清器、冷却器和各种控制仪表等,用于储存液压油、传输液压油、保持系统压力稳定、过滤杂质、冷却油温以及监测系统运行状态等,保证液压系统的正常运行。
二、主要液压系统
刀盘驱动液压系统:盾构刀盘驱动通常采用液压马达系统,驱动泵为双联泵,采用闭式传动方式。如某盾构机刀盘驱动系统由 2 个 315kW 泵站、8 个液压马达、8 个变速器、主轴承、补油系统及伺服系统等构成,通过液压马达驱动齿圈来带动刀盘旋转,可实现无级变速,以适应不同的地质条件。
推动液压系统:由液压泵站、调速调压机构、换向控制阀组及推动油缸构成。如某盾构机有 30 个油缸分 20 组均布安装在盾构中体内圆壁上,分为上、下、左、右四个可调节液压压力的区域,为盾构机前进提供推动力,并通过调节四个区域的压力差来实现盾构机的转弯调向及纠偏功能。
螺旋输送机液压系统:用于驱动螺旋输送机转动,将刀盘切削下来的土渣输送到盾构机后部的出渣装置。其液压系统的工作原理与刀盘驱动液压系统类似,但参数设置会根据螺旋输送机的工作要求进行调整。
管片拼装机液压系统:主要用于抓取、搬运和拼装管片,使隧道衬砌得以形成。该系统通过液压缸和液压马达的协同作用,实现管片拼装机的各个动作,如升降、平移、旋转等,要求控制精度高,以确保管片拼装的质量。
三、系统特点
高压大流量:盾构机在隧道挖掘时需要大量机械能,其液压系统通常具有高压大流量的特点,以提供足够的动力来驱动刀盘切割土体、推动盾构机前进等。
可靠性高:由于隧道挖掘工作的连续性和高强度性,液压系统必须具有极高的可靠性,以避免因故障导致施工中断。
耐高温:长时间连续工作会使液压系统产生高温,因此其设计和材料需能承受高温,确保系统在高温环境下仍能正常运行。
维护简便:为降低运营成本和提高工作效率,盾构机的液压系统设计应便于维护和保养,减少停机时间。
节能环保:现代盾构机液压系统越来越注重节能和环保,采用能量回收技术、降低噪音和振动等措施,以减少对环境的影响和能源消耗。
远程控制:一些先进的盾构机液压系统采用远程控制技术,操作者可在控制室中对设备进行远程操作,提高操作精度和安全性。