盾構機液壓系統是盾構機的關鍵組成部分,它為盾構機的各個工作機構提供動力,實現盾構機的掘進、轉彎、管片拼裝等多種功能。
一、系統組成
動力部分:主要指液壓泵,如齒輪泵、軸向柱塞泵等,其作用是將電動機或內燃機產生的機械能轉變成液體的壓力勢能,為整個液壓系統提供動力。
控制部分:包括壓力、流量和方向控制閥等,通過這些閥門可以確保執行機構得到所要求的運動方向、速度、轉速、力和力矩,實現對盾構機各動作的精確控制。
執行部分:主要有液壓缸和液壓馬達等。液壓缸用于實現直線運動,如盾構機的推進、鉸接等動作;液壓馬達用于實現旋轉運動,如刀盤的驅動、螺旋輸送機的轉動等。
輔助部分:包括油箱、管路、管接頭、蓄能器、濾清器、冷卻器和各種控制儀表等,用于儲存液壓油、傳輸液壓油、保持系統壓力穩定、過濾雜質、冷卻油溫以及監測系統運行狀態等,保證液壓系統的正常運行。

二、主要液壓系統
刀盤驅動液壓系統:盾構刀盤驅動通常采用液壓馬達系統,驅動泵為雙聯泵,采用閉式傳動方式。如某盾構機刀盤驅動系統由 2 個 315kW 泵站、8 個液壓馬達、8 個變速器、主軸承、補油系統及伺服系統等構成,通過液壓馬達驅動齒圈來帶動刀盤旋轉,可實現無級變速,以適應不同的地質條件。
推動液壓系統:由液壓泵站、調速調壓機構、換向控制閥組及推動油缸構成。如某盾構機有 30 個油缸分 20 組均布安裝在盾構中體內圓壁上,分為上、下、左、右四個可調節液壓壓力的區域,為盾構機前進提供推動力,并通過調節四個區域的壓力差來實現盾構機的轉彎調向及糾偏功能。
螺旋輸送機液壓系統:用于驅動螺旋輸送機轉動,將刀盤切削下來的土渣輸送到盾構機后部的出渣裝置。其液壓系統的工作原理與刀盤驅動液壓系統類似,但參數設置會根據螺旋輸送機的工作要求進行調整。
管片拼裝機液壓系統:主要用于抓取、搬運和拼裝管片,使隧道襯砌得以形成。該系統通過液壓缸和液壓馬達的協同作用,實現管片拼裝機的各個動作,如升降、平移、旋轉等,要求控制精度高,以確保管片拼裝的質量。
三、系統特點
高壓大流量:盾構機在隧道挖掘時需要大量機械能,其液壓系統通常具有高壓大流量的特點,以提供足夠的動力來驅動刀盤切割土體、推動盾構機前進等。
可靠性高:由于隧道挖掘工作的連續性和高強度性,液壓系統必須具有極高的可靠性,以避免因故障導致施工中斷。
耐高溫:長時間連續工作會使液壓系統產生高溫,因此其設計和材料需能承受高溫,確保系統在高溫環境下仍能正常運行。
維護簡便:為降低運營成本和提高工作效率,盾構機的液壓系統設計應便于維護和保養,減少停機時間。
節能環保:現代盾構機液壓系統越來越注重節能和環保,采用能量回收技術、降低噪音和振動等措施,以減少對環境的影響和能源消耗。
遠程控制:一些先進的盾構機液壓系統采用遠程控制技術,操作者可在控制室中對設備進行遠程操作,提高操作精度和安全性。