完整版海瑞克盾构机液压系统说明附电路图文档格式.docx
《完整版海瑞克盾构机液压系统说明附电路图文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整版海瑞克盾构机液压系统说明附电路图文档格式.docx（45页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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。
联轴器
压力表
蓄能器
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=68mm2/s，主要使用
壳牌或美孚液压油。
伸缩油缸换向回路示意图：
进油跨
液压;
田缸
单向变臺眾
2
油箱
换向阀
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，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。
进油路■冋汕路
此图原理同上图，换向阀的关闭是通过手柄操作的盾构机液压系统
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T液压泵T液压控制阀T液压马达或者液压油缸T液压回油散热器T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。
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:
ooHomTiD]
电逆比例济沆阀
/插装阀2
A组拒进
崙漳卿爭fc-affiffffiffi牺尬缸
m
F
i
1
L
J
可调节流口
向
捉■〔
/rR
®
Is®
®
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。
61
管片拼装机旋转液压图
平衡阀块
I
1J1B■L!
IJ
£
<
»
■/■
1■
2KM
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
]1
2
wi
TTT
tQ向■'
可调节流岡
注浆系统液压图
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
冋步马达
〕1创.
0100/71X17^
"
i&
S^X50
*'
30^X151
世〉
-由
E2WK
P1.
I1SD.
ZiJT
过涯器
埔助泵管片小车液压原理图
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转弯调向及
-
OR
一
socm
用小机或时率上
Q）MorK诅b中lirndwr
•Vortrkbs^Jlirid^r
铰接统的要作是减盾构转弯纠偏的曲半径的直
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溢流阀（A300）调整，流量在O-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。
iaTo
moos"
A3Q3
的OOM
75kW
rm
LUsBl
l_业jJkJ
冼^kAkT-t1R（□
1P001
由恒压变量泵输出的高压油分别送达A、B、CD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）tA111（流量调
整）tA101（压力调整）t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。
匚_L
m11A005
:
]
7&
MS垃
GRUPPEB
J0
V3
忍E1'
HD
A1i6
C7W
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）
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、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（RELEAS或LOOSE模式（伸长模式），当（H001）得电导通，（H002）
0尹朝石_
，铰接装置的加载和
込
1ZD05
©
1V034
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。
⑦
⑧
2AQO4
2A0Q&
2A007
2A008
24009
13OJBO-i50
ft
2AQii
2VOQ4
2S00i
HM6
II
（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
4
wood
XO
B001
0-
一snMLJ?
-£
一羣MT-芒
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。
为增大散热效率，补油回路采用了55KW低压大
o
I—■一
p
h"
7-
L.
nriVJi
A.4AAt»
-h«
i^
应I
歸u
1
--f1
厂1
（3F
qJ
a.il
（4
A.-C*bw
亠-1厂―
iZQQQ
」I
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（1F001、1F002）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，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
低压油又回到主泵，一部分又进入主泵的高压端，一部分经排放阀从主泵的K1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（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控制回路控
制，当马达外载荷增大时，主回路高压侧的油压随之升高，高压油经过单向阀，一路到达司服阀左端，使司服阀右移，一路到达司服阀P口经减压阀进入司服油缸无杆腔使斜盘角度增大，从而降低转速增加扭矩，外部控制回路由控制油泵提供控制油压，当无控制油压时，马达处于高速档，当外部提供油压时，司服阀右移，使马达处于低速档，从而实现了两速控制。
外部控制供油泵（2P001）：
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
（多夏鬲一必令PTLu
§
2a
k
2G002
T-lg密
&
-Kqoc+d
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，从而减小主泵斜盘角降低刀盘转速。
进入旋转马达控制阀P口的油经节流阀（M10）又分两路，一路经减压阀、两位四通电磁阀（B032）到（H86）旋转马达控制马达的高低速。
另一路经减压阀、两位四通阀（B033）、单向节流阀去控制马达（1A002）的刹车（1G002）。
在（1A002）马达上装有旋转方向传感器（1S026B035）、马达高低速传感器（1S025、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。
低速档时，只（1P002）工作。
加载阀（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，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
TAW7
1450min
1Z0031Z006
1ZQ0412007
、D4为反馈油溢流阀,
5§
0
F1、DUE2是停止动作时起泄油的作用。
\AA
□
J—
D
Qh畐③
nL
怛L丄，-a」・沪一
i一——
D1k
----
丄DUE
>
R
---
一二
-二
T1——
z
■C151二！
-cli
rLtc
--z
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，该阀在进油有一定压力后经X口其慢慢打开回油通路，并保证一定的背压，避免马达因惯性吸空，当旋转惯性过大时平衡阀右边的压力会增加，使阀芯左移以减少回油来减小惯性产生
的转速，当回油压力增大到最大设定值时平衡阀中的溢流阀工作，避免了液压元件被损坏。
1ZW1I
Soos
水平移动的控制与回转控制一样，从控制阀出来的油经平衡阀（1C004）进入水平移动油缸，控制油缸的前后移动。
提升控制：
控制阀原理与回转控制相同，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
时也反映一个功率平衡问题。
两个提升油缸即可以单控，也可以同时控制，所以有两套单独得司服控制阀，。
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。
甸佝
T
|亍_
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,
C102
Dud;
1S001
O
和倾斜微动控
LJ
3
（四）管片小车及辅助液压系统
I—
水平微动制与抓举控制原理相同。
52
XD
C10
N'
1-
―*
a
L„b
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。
辅助油泵为一22KW的恒压变量泵，原理与刀盘旋转系统得控制油泵相同。
输出的压力油分别控制管片小车链条涨紧油缸、管片小车上的前送油缸、管片输送举升油缸、后配套拖车牵引油缸及螺旋输送机闸门。
链条涨紧控制：
压力油从P口进入控制阀，经减压阀、三位四通电磁换向阀、液压锁达到油缸。
管片前送控制阀：
与管片抓举控制阀相同。
但回路中多一组流量再生阀（1C004）,注：
据说此阀实际中不能使用。
输送举升控制阀：
控制阀原理与抓举控制阀相同。
为使四个举升缸同步，回路中设置了一组流量分配器，该分配器原理其实就是齿轮泵工作原理，四个型号参数一样的泵并联在一起同轴旋转，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
升级会员 