盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理是什么？

2025-08-05 14:13

次

盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理基于液壓傳動(dòng)的基本規(guī)律，即通過液壓泵將原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能，再通過管道將壓力油輸送到各個(gè)執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達(dá)），將壓力能重新轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的各種動(dòng)作（如刀盤旋轉(zhuǎn)、推進(jìn)、管片拼裝等），最后通過回油管路將液壓油回流至油箱，完成一個(gè)循環(huán)。

1. 動(dòng)力轉(zhuǎn)換：機(jī)械能→液壓能（液壓泵的作用）

核心元件：液壓泵（如軸向柱塞泵、齒輪泵等，盾構(gòu)機(jī)中多采用高壓柱塞泵以適應(yīng)大負(fù)載需求）。

原理：

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵旋轉(zhuǎn)，泵的內(nèi)部容腔（如柱塞與缸體形成的密封空間）通過周期性變化（擴(kuò)張時(shí)吸油、收縮時(shí)排油），將油箱中的液壓油吸入，并以高壓形式排出。這一過程將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能（壓力 × 流量），為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力源。

例如，刀盤驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)中，主泵輸出的高壓油會(huì)通過管道輸送至刀盤液壓馬達(dá)，為刀盤旋轉(zhuǎn)提供能量。

2. 能量傳輸與控制：通過液壓閥組調(diào)節(jié)參數(shù)

核心元件：各類控制閥（壓力閥、流量閥、方向閥等）。

原理：

高壓液壓油從泵輸出后，需通過控制閥組調(diào)節(jié)其壓力、流量和方向，以匹配執(zhí)行元件的工作需求：

方向控制：通過換向閥（如電液換向閥）改變液壓油的流動(dòng)方向，控制執(zhí)行元件的動(dòng)作方向（如推進(jìn)油缸的伸出 / 縮回、拼裝機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向）。

壓力控制：通過溢流閥、減壓閥等調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，確保執(zhí)行元件輸出的力或力矩符合要求（如推進(jìn)系統(tǒng)根據(jù)地質(zhì)硬度調(diào)整推進(jìn)壓力，避免過載）。

流量控制：通過調(diào)速閥、比例閥等調(diào)節(jié)液壓油的流量，控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度（如刀盤轉(zhuǎn)速隨地質(zhì)變化調(diào)整，螺旋輸送機(jī)的出渣速度匹配掘進(jìn)速度）。

3. 執(zhí)行動(dòng)作：液壓能→機(jī)械能（執(zhí)行元件的作用）

核心元件：液壓缸（實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)）和液壓馬達(dá)（實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）。

原理：

經(jīng)過控制的高壓液壓油進(jìn)入執(zhí)行元件后，通過壓力推動(dòng)內(nèi)部部件運(yùn)動(dòng)，將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能：

液壓缸：壓力油進(jìn)入缸筒后，推動(dòng)活塞伸縮，實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。例如，推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)油缸伸出時(shí)，通過支撐管片提供反力，推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)整體前進(jìn)；管片拼裝機(jī)的平移油缸伸縮，可調(diào)整管片的位置。

液壓馬達(dá)：壓力油進(jìn)入馬達(dá)后，推動(dòng)內(nèi)部轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。例如，刀盤驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，切削土體；螺旋輸送機(jī)的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，將渣土排出。