[发明专利]一种用于盾构机的螺旋机闭式液压系统及盾构机

说明书

本发明提供了一种用于盾构机的螺旋机闭式液压系统及盾构机，螺旋机闭式液压系统包括与螺旋机泵（1）相连接的螺旋机主泵回路、与补油泵（2）相连接的补油油路、与伺服油缸（3）相连接的主泵控制回路，以及与所述螺旋机主泵回路和主泵控制回路相连接的控制阀组；所述伺服油缸（3）控制所述螺旋机泵（1）的斜盘。本发明的有益效果是：能够在主回路的一路高压时向另一路泄压来保护系统不受损坏，同时还可以将系统多余的热量通过低压一侧油路带回油箱，避免系统过热导致泵损坏。

技术领域

本发明属于盾构机液压控制技术领域，具体涉及一种用于盾构机的螺旋机闭式液压系统及盾构机。

背景技术

盾构机的螺旋机液压系统在盾构机的整个工作状态下起到非常重要的作用。其中螺旋机系统的工作方式对盾构机整体状况影响甚大。因此，不同类型的液压系统可以产生截然不同的效果。在现有的某些小松盾构机上，螺旋机依然采用开式液压系统进行工作，其大致工作原理是液压泵从油箱（4）吸油，通过换向阀给液压马达供油来驱动相关机构，液压马达的回油再经换向阀回到油箱（4）。同时在液压泵的出口处需装有溢流阀。这种开式系统结构较为简单，由于系统工作完的油液最终回到油箱（4），因此可以发挥油箱（4）的散热和沉淀杂质的作用。

在开式系统中，采用的液压泵为定量泵或单向变量泵，考虑到液压泵的自吸能力同时也避免液压泵产生吸空现象，对自吸能力差的泵，一般将其工作转速设定为额定转速的75%以内，或增设一个辅助泵进行灌注。工作中的换向则借助于换向阀进行换向。但是在换向阀进行换向时会产生液压冲击，同时运动部件的惯性会产生热量，从而使液压油的温度升高。另外，开式系统在一个泵供多个执行器动作时，液压油会优先向负载轻的执行器流动，这样就会导致高负载的执行器动作困难，因此一般需要对负载轻的执行器阀组进行节流处理。因为盾构机是大型物件，其螺旋机液压系统包含众多高负载执行器，若采用开式系统设计则会增加节流装置，即便如此，其高负载执行器仍然可能会因液压油流动问题而难以动作或者说难以达到全部动作。

如图1所示，小松螺旋机液压系统原先采用三台螺旋机泵（1）对螺旋机马达进行供油，三台螺旋机泵（1）分别为两台14-1和一台51-1。其中14-1所配的电机为110KW，51-1所配的电机为22KW，这三台螺旋机泵（1）均自带控制油泵，对螺旋机泵（1）柱塞提供控制油，同时也对螺旋机换向阀提供控制油，从而改变螺旋机的转向。在螺旋机运行过程中，当油路中压力传感器（18）〔30〕检测到管路压力未超过20.5MPa，螺旋机泵（1）14-1最大流量256L/min，泵51-1最大流量为50L/min，螺旋机液压系统总流量为562L/min。当压力传感器（18）〔30〕检测到管路压力超过20.5MPa时，将信号反馈给PLC，PLC则在程序中降低比例放大器E-01的电流，将比例阀开口调小，减少泵的排量，当油路中检测到压力达到系统最高设置压力30.4MPa，此时螺旋机系统泵流量为最低，螺旋机泵（1）14-1流量为182L/min，泵51-1流量为35L/min，此时液压系统总流量为399L/min。

小松螺旋机工作原理说明：螺旋机泵（1）14-1（1）号泵出油口与泵51-1出油口相连，接入电液换向阀GSV2P口处，螺旋机泵（1）14-1（2）号泵出油口连接至电液换向阀GSV5P口处，当GSV2-a和GSV5-b得电，两股油路分别从阀GSV2B口和阀GSV5B口流出汇总连接到电液换向阀GSV3和GSV4P口处，图1中经过溢流阀E-04和调速阀E-05，其中E-04设置压力为30.4MPa，该压力为螺旋机系统最高工作压力，对螺旋机泵（1）起安全保护作用，E-05最大通过流量为17L/min，可对螺旋机的速度进行调节。当GSV3-b和GSV4-b得电时，油液一分为二，可以更加顺畅的从阀GSV3和GSV4A口流入两螺旋机马达A口，马达低压侧回油经过两溢流阀E-13可以使得螺旋机在正转过程中更加平稳。若阀GSV3-a和GSV4-a得电，则螺旋机在相同机理条件下反转。

小松螺旋机液压所采用的为双联液压马达，型号为MS50，马达排量为4.999L，减速机减速比为3.176。当系统压力不超过20.5MPa，螺旋机的最大转速通过以下公式计算可得出：