摘要：隧道工程機械中的盾構機師現代化隧道掘進裝備，其中液壓系統在盾構機的運行中又有著十分關鍵的作用。本文結合隧道工程機械的主要特點，著重分析盾構機的液壓系統，對隧道工程機械中盾構機的液壓系統的技能技術進行了較為詳細的研討。指出了各種技能及時在盾構機的液壓系統中的使用范圍和實際應用效果，并且根據盾構機的具體情況提出了幾點行之有效的節能技術改革措施。

　　關鍵詞：隧道工程機械;盾構機;液壓系統;節能技術

　　中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號：

　　Abstract: The mechanical tunnel project of shield tunneling equipment modernization mechanic tunnel, including hydraulic system in the shield construction machine in the operation of and has a very key role. Based on the main characteristics of tunnel engineering machinery, this paper mainly analyzes the hydraulic system of shield construction machine, tunnel engineering machinery to shield machine to the hydraulic system of technical skills a detailed discussion. Points out the various skills in the shield construction machine in time of the hydraulic system of using range and the application effects, and according to the specific situation of the shield construction machine puts forward some effective energy saving technology reform measures.

　　Key Words: Tunnel engineering machinery; Shield construction machine; Hydraulic system; Energy saving technology

　　本文結合液壓設備的特點，根據液壓馬達、液壓泵、液壓控制閥、液壓輔件等液壓系統的組成設備對液壓系統的節能技術的開發與應用進行了詳細的探討�？偨Y了4中兼顧工作效率與節能的液壓系統節能技術，指出了各種節能技術的實際應用效果以及改進的方向，為隧道機械中的盾構機的發展有一定的積極作用。

　　一、盾構機的液壓系統簡析

　　在公路工程、隧道工程、地鐵工程、架橋工程，盾構機的挖掘作用是必不可少的。在盾構機中，又屬土壓平衡式的應用最為廣泛。主要原因在于它的排土處理簡單，可靠性能高。因此，本文將土壓平衡式盾構機的液壓系統的節能技術作為研究的主要對象和實驗的主要對象。一般來講，隧道機械中的土壓平衡式盾構機液壓系統主要包括推進液壓系統、刀盤驅動液壓系統、螺旋輸送液壓系統、管片拼裝液壓系統等四個組成部分。

　　(一)推進液壓系統

　　推進液壓系統是盾構機前進的動力，主要是由沿著盾體分布的組夜壓缸組成，通過分組控制來達到分組控制的目的。盾構機中的推進液壓系統可以實現多缸的同步操作并且能夠做到準確無誤順利完成直線隧道的掘進任務。在地鐵隧道的挖掘和構造中，盾構機的推進液壓系統作用較為顯著。推進液壓系統還能夠實現單獨控制以滿足曲線推進、隧道糾偏、管片拼裝的任務。

　　(二)刀盤驅動液壓系統

　　刀盤驅動液壓系統的主要功能協助推動液壓系統驅動刀盤進行旋轉，切割挖開地面的土體，實現盾構機的推進任務。在隧道工程中，切削任務都是通過液壓泵的驅動驅使若干個液壓馬達經過減速器的減速后開啟刀盤轉動來進行地面體的切削任務。

　　(三)螺旋輸送液壓系統

　　螺旋輸送液壓系統主要的功能是從盾構掘進機密封的土倉中將刀盤切削下來的土壤排除到盾體之外，特別是在打隧道的工程中。這個過程主要由螺桿旋轉來實現。此系統實際上市閉環式系統，設置在土倉的土壓傳感器會將切削下來的土壤的壓力情況的數據傳送到輸送系統。然后，螺旋輸送液壓系統會改變液壓系統的液壓流量，驅動螺桿進行旋轉，實現切削、推進、排放的協調控制工作。

　　(四)管片拼裝液壓系統

　　管片拼裝液壓系統是整個液壓系統中最關鍵的環節，出故障的幾率要比其他的部分高很多。管片拼裝系統是進行隧道的管壁混凝土的管片拼裝和堆砌工作的專用裝置。管片拼裝系統實際上相當于一個有自由度的機械手，主要的工作是促進形成圓形的隧洞。它具有靈活、高效、安全、可靠等特點，基本能夠實現自動化操作，在地鐵工程和架橋工程運用較為廣泛。

　　二、液壓系統節能技術探究

　　我們在對液壓系統的節能技術進行探究之前，必須弄清楚不同的液壓系統的組成結構及其運行原理。在此，我們主要對盾構機中的土壓平衡式盾構機進行介紹，然后將其原理擴展到其他的盾構機中的液壓系統的節能中去。并且，我們結合隧道工程中的公路工程隧道項目，地鐵工程中的隧道項目進行了簡要的敘述。

　　如圖所示的《盾構機推進系統及控制方法》，這是在1978年由德國著名科學家Herbert Heitkamp 提出。該液壓系統將壓缸分為3個組。前面兩組的液壓缸是由兩個單獨的控制單元控制，每組都是由來那個雙聯的液壓缸組成。在第三、第四組液壓缸中，每個液壓缸都分別由兩個調速閥進行控制，溢流閥會對推進壓力進行調節以滿足各項不同任務的推進需要。根據上述的情況，我們提出了以下幾種盾構機中的液壓系統的節能技術。

　　(一)提高液壓泵的總效率

　　液壓泵主要是將機械能轉化成為液壓能，在不考慮壓力的情況下，液壓泵的總效率會直接影響液壓系統的總效率。研究發現液壓泵的結構形式、液壓泵轉速及液體粘度都是影響液壓泵效率的主要因素。因此，我們必須從影響液壓泵的效率的因素入手。

　　首先，改良液壓泵的結構形式。影響液壓泵結構的組成部分是齒輪泵、柱塞泵。另外，高壓泵在低壓區域使用的時候，總效率也可能很低。同樣，低壓泵在高壓區域內使用的時候，總效率也會很低。因此，我們必須根據負載壓力的情況視情況而定選擇相應的液壓泵，提高液壓泵的使用效率，特別是高原地帶的在架橋工程和公路工程的施工中。

　　其次，適當協調液壓泵的轉速。當提高液壓泵的轉速時，液壓泵的流量也會成比例增加。相對的泄漏量也會減小，容積效率提高，但由于轉速提高，相對滑動表面摩擦增加，機械效率降低。因此有一個效率高的最佳轉速，必須控制在這個范圍之內并且根據清苦做到適量調節。

　　最后，選擇適當的液壓油粘度。液壓油在盾構機的運行中會受到攪拌和剪切作用。但是，使用高粘度油會使泄漏減少，同樣的容積效率會得到提高。但是當內摩擦阻力增大時，機械效率會降低。

　　(二)提高液壓閥的總效率

　　工程施工重在效率。液壓系統的節能技術中的最重要的一條是提高液壓閥的總效率。主要從兩個方面入手，一是提高液壓閥的容積率;一是提高液壓閥的壓力效率。

　　提高液壓系統液壓閥的容積效率主要是通過減小其泄漏量而完成。提高液壓閥的壓力效率主要是通過減少液體流經液壓閥壓力的損失來實現。液壓閥可以看作是局部阻力。局部阻力損失公式為：

　　因此，液壓閥產生壓力損失與其流量的平方成正比。為減少壓力損失，主要是通過液壓閥的流量控制來實現，不能超過限定的額度。

　　(三)減少液壓管路的壓力損失

　　一是減少液壓管路中液體流速。液體流速必須要有一定的限制，一般來講是吸油管取，壓油管取。如果壓力高、管路短、粘度低會取大值，反之則取小值。

　　二是減少管路長度和局部阻力個數。節能主要是要減少不必要的彎曲，縮短管路的長度，避免相互間的干擾，減少損失。

　　因此，要做到節能就必須情況具體分析，視情況利用不同壓力的液壓系統并進行實時監護，保證機器正常運作。

　　三、液壓系統技能技術應用實例分析

　　我們根據公路工程、地鐵工程、隧道工程以及架橋工程中對盾構機的應用，對盾構機的液壓系統運行狀況進行了全面的監控。在對盾構機的液壓系統的節能技術進行詳細深入的研討后，我們做出了如圖所示的土壓平衡式盾構機，旨在模擬試驗平臺刀盤中的驅動液壓系統。

　　本實驗采用的是全局功率自適應泵自動控馬達系統。主要是通過接近開關以做到實時檢測刀盤轉速。然后，根據合適的策略控制變量缸位移，以達到調節變量泵排量的目的。并且在進行每一步操作的時候做好記錄，對節能技術的實際應用做到精確仔細，減低液壓系統的資源損失率并且提高液壓系統的工作系統。

　　在對隧道工程的實踐實驗中試驗的盾構機形成了按負載工況變化而連續實時可控的刀盤驅動液壓控制系統。實驗表明，上述的節能技術和節能措施是行之有效的科學措施。實際試驗中，實驗數據表明，盾構機推進1m，冷卻器未開啟，液壓系統的溫升僅8℃，說明此負載功率自適應液壓系統節能效果較為理想，節能技術實踐應用操作成功。

　　注釋：

　　1.減速器 2.接近開關 3.馬達4梭闥 5、8.壓力傳感器6.高壓球閥7.電液換向閥9 1.單向閥9.2.安全閥9.3.高壓溢流閥9.4.低壓溢流閥9,5.換向閥9,6、9.7.插裝閥10過濾器 11.壓力表12.變量泵13.電機14聯軸器15鐘形罩16過濾器17球閥18.油箱

　　　　四、結語：

　　根據以上的討論，無論是在何種工程機械中，液化系統都是節能的關鍵。公路工程、隧道工程、架橋工程等得隧道挖掘項目對盾構機液壓系統都有一定的要求。因此，液化系統的節能技術的發展方向有這樣集中。減少液壓系統的損失的流量和壓力，提高有效利用率，減少損失功率是我們在液壓系統節能技術上的努力方向。

　　參考文獻：

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