采用液压变压器的盾构推进节能系统设计
盾构的液压系统
盾构的液压传动系统目录1.概述............................................................... - 1 -1.1 盾构系统的功能 ............................................... - 1 -1.2 液压传动系统的组成 ........................................... - 2 -1.3 液压传动系统的工作原理图 ..................................... - 4 -2.盾构液压系统的基本组成............................................. - 4 -2.1 液压系统动力源 ............................................... - 4 -2.2 液压系统执行单元 ............................................. - 6 -2.3 操作和控制单元 ............................................... - 8 -3.盾构液压系统的特点................................................. - 9 -4.液压系统回路....................................................... - 9 -4.1 液压主系统回路 ............................................... - 9 -4.2辅助系统回路................................................. - 20 -5.盾构设备辅助系统.................................................. - 23 -5.1 润滑和密封 .................................................. - 23 -5.2 注浆回路 .................................................... - 28 -5.3 泡沫回路 .................................................... - 29 -5.4 澎润土回路 .................................................. - 30 -5.5 压缩空气回路 ................................................ - 31 -5.6 工业水回路 .................................................. - 32 -5.7排气与通风................................................... - 33 -6.其他机械结构...................................................... - 35 -6.1铰接......................................................... - 35 -6.2回转接头和人闸............................................... - 36 -1.概述盾构是一种现代化的大型隧道施工装备，其中的液压传动系统在盾构的工作起主要作用。
高向东开题报告修订版
学术学位研究生学位论文开题报告河南科技大学研究生处制 学 号： 130301270003 姓 名： 高向东 指导教师：杨建玺 教授、陈馈 教授级高工 论文题目： 土压平衡式盾构机推进液压系统设计研究 学位类别： 工学硕士 一级学科： 机械工程 二级学科： 机械制造及其自动化 学 院： 机电工程学院 填写时间： 2014年10月20日学术学位研究生学位论文开题报告填写说明及管理规定学位论文开题报告是做好学位论文的基础，为了完善研究生过程质量监控体系，提高研究生培养质量，要求在校研究生应在规定时间内完成学位论文开题报告。
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(a) 8、10、8、6结构(b) 3、4、5、4结构(c)8、7、8、7结构(d) 10、8、12、8结构图1-8 推进液压缸分区示意图Fig. 1-8 Sectional view of grouped thrust hydraulic cylinders除四分组外，文献[20]还介绍了有关盾构推进油缸分区设计方面的两个美国专利，是为数不多的盾构推进系统三分区型式的孤例。
工程机械液压系统的节能设计
工程机械液压系统的节能设计摘要新颖的液压系统，可缩减原有的能耗，增添机械作业带有的安全性，延展机械寿命。
节能框架下的液压系统，能提升现有的整机质量，因此，它应当被注重。
节能控制这样的新理念，助推了节能路径的更替。
在这样的状态下，有必要摸索工程机械搭配着的液压体系，建构出最适宜的节能路径。
关键词工程机械；液压系统；节能设计方式各类别的工程机械，搭配着的液压体系，整合起了自动管控、液压传动这些新颖的建构技术。
新工艺框架下的液压体系，便利了节能，并增添了原有的管控实效。
这样的节能及管控技术，可以协助体系，有序利用好现有的燃油。
与此同时，液压体系会缩减必备的劳动量，提升体系带有的工作成效，促动整机质量的升高。
1 节能带有的必要性机械搭配的液压体系，要在偏恶劣的条件以下运转；同时，这种配件现有的负荷量，会不断更替，这也增添了凸显的能耗。
具体而言，液压体系产出的损失，涵盖着功率没能匹配时的特有损失、空负荷情形下的回油损失、由于超载而产出的溢流、管路带有的损失。
若要着力去缩减这样的损失，增添智能管控的层级，就应明晰发动机与体系现有油泵的精准搭配功率，以便限缩体系原有的流量耗费，以及压力必备的耗费。
2 管控体系内的流量液压体系内，搭配着主控情形下的多路阀。
若这样的阀门，被安设在中位，那么油泵就涵盖了最小情形下的输出量。
油泵现有的输出流量，应与各类别装置现有的需要契合，以便回避掉过量状态下的溢流及超载，缩减原有的流量损失。
例如：某传感体系，在阀门搭配着的回油路以内，安设了节流传感用到的阀门；这一阀门涵盖着特有的压差控制，因此，油泵现有的流量，会随同需求而更替。
主控多路阀配有的阀芯，若被安设在中位，则现有的传感阀，就会升至最大的那种压差。
把控制阀现有的左侧压力，与这一阀门现有的输出压力予以加和；然后，再把控制阀现有的右侧压力，与这一阀门现有的弹簧力予以加和。
比对这两个数值，会发觉到：前者超出了后者。
在这样的状态下，反向控制阀带有的阀芯，将会滑动，把现有的输出压力，限缩到最小数值；现有的主泵排量，也被限缩到最小数值。
盾构机推进液压系统设计
盾构机推进液压系统设计
畅海潮;王永新;刘夏艳
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘 要】盾构掘进机是一种集机械、电气、液压、测量导向、控制、材料等多学
科技术于一体、专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备。盾构法施工
以自动化程度高、施工速度快、安全可靠、对周边环境影响小等优点，已广泛用于
地铁、地下隧道、饮水工程等项目。推进系统是盾构机的关键系统，它主要承担着
推进任务，同时能够实现姿态控制。文章简要介绍6.28m土压平衡盾构机的推力
计算、推进油缸的规格参数和数量的确定、推进液压系统设计；推进油缸的控制等。
【总页数】3页(P11-12,13)
【作 者】畅海潮;王永新;刘夏艳
【作者单位】北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110141;北方重工集团有限公司，
辽宁 沈阳 110141;沈阳圣佳机械制造有限公司，辽宁 沈阳 110142
【正文语种】中 文
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液压传动系统的节能设计分析
液压传动系统的节能设计分析液压传动系统的工作原理是凭借液体压力减少摩擦阻力以顺利地展开动力传输从而确保既定工作的完成，就其操作方式而言，员工通常习惯使用其拖动调节功能，比较看重稳固性问题，不太重视系统的消耗及工作效率问题，致使其在工作进程中浪费了许多不必要的资源，耗损了太多的能量，使得使用成本一再提高。
如此操作会引发严重的后果，如不仅会致使主机因热而变形，降低器械设备的生产效率，还会导致不必要资源的浪费，不符合国家节能减排的要求。
因此在研发设计液压传动系统时应注意产品的耗损问题，努力提高该系统的整体性能，使其既能够满足生产需要，又可以节约资源，降低生产成本，提高经济效益。
1 液压传动系统节能和工作效率的关系工作性能优良指的是，系统运作比较稳定且能够高效地完成执行元件的口令要求，主要涵盖了操控、动力、运作等要求。
就执行元件的操控要求而言，我们通常可以利用开关阀、比例阀及与之相关的操控回路来实现科学的操作。
至于动力、运动方面的要求就需要依靠动力源来提供大量的具备特定压力的油液来实现了。
其节能研发具体而言就是在高效完成各执行元件相关要求的基础上，想办法降低热量损失，提高使用效率，降低资源消耗。
意思是说，该系统的节能研发问题与提高其工作性能问题并不冲突，特别是随着液体传动及操控技能的完善，我们完全有能力设计出那种工作性能优良且损耗较低的液压传动系统，为我国工业制造的发展注入新的活力。
2 选取匹配程度高的动力源，提高系统的回路效率液压系统功率过度耗损的主要原因是，该系统产生了大量的流量及压力损失。
当然，在这些损失中还涵盖了为完成相应工作所需的合理范围内的耗损值。
该系统的节能研发其实就是探究怎样减少流量及压力方面的损失，使其高效便陡地完成相应的任务。
工作情况不同，液压器械的能量损耗通常也不会相同，有着很大的差别。
倘若在供过于求的条件下，动力源输出了过多的流量及压力，只是系统消耗过大的最根本的原因。
由此不难看出，选择匹配程度高的动力源是改变这一问题的有效方式。
浅谈机械液压系统的节能设计
浅谈机械液压系统的节能设计摘要：液压系统设计的合理与否，直接关系到企业的效益。
如何有效地节能降耗，将节能意识融入液压系统设计过程中，使液压系统具备高效率低能耗的特性。
本文对液压系统节能设计的过程进行论述，以期达到节能目的，提高工作效率。
关键词：液压系统；设计节能前言液压系统相对传统的机械传动，具有控制灵活、大功率负载等特点，在原来使用机械传动的很多领域目前都采用液压系统进行传动。
液压系统节能目的是提高系统的能量利用率或提高系统的效率，液压系统的主要任务之一是传递动力，故系统效率的高低是其重要性能指标之一。
液压系统的无功损耗都将变成热能，使系统温度升高。
而工作液的性能与温度有着密切的关系，高温会加速工作液老化，诱发各种故障，影响液压元件的使用寿命和系统工作的可靠性。
因此，设计液压系统时，研究和采用节能设计一直是液压技术工作者所关注的重大课题之一。
同时，节能设计是根据能源审计的结果，为客户的能源系统提出如何使用成熟的技术来提高能源利用效率、降低能源成本的整体方案和建议。
节能设计是企业实现节能目标的重要保障，只有通过节能设计才能实现企业系统的全面的节能，同时为企业创造效益，具有重要的现实意义。
一、液压系统能量随着能源供应日趋紧张，液压系统的节能研究具有重要的现实意义。
液压系统在设计及使用时，忽视了系统工作效率，只侧重系统的可靠性及成本，往往造成实际工作效率不高。
一个完整的液压系统都是由动力元件、控制元件、执行元件、辅助装置和工作介质五大部分组成，其能量转换和传递情况如图1所示。
图1 液压系统能量转换和传递图解二、液压系统能量损失液压系统的能量损失表现为压力损失，它会使液压能转变为热能，这不仅浪费了大量的能量，还会导致系统温度升高，特别是会使工作介质急速变质老化。
每温升15℃会使矿物油介质使用寿命约降低10倍。
过渡温升还会导致液压元件和系统的可靠性、稳定性、寿命大大降低，是诱发各种故障的主要潜在原因。
根据图1可能量损失划分为以下几类。
关于液压系统设计中的节能问题
关于液压系统设计中的节能问题在液压系统的设计中，不但要实现其拖动与调节功能，还要尽可能地利用能量，达到高效、可靠运行的目的。
液压系统的功率损失会使系统的总效率下降、油温升高、油液变质，导致液压设备发生故障。
因此，设计液压系统时必须多途径地考虑降低系统的功率损失。
几种控制回路的功率损失1 选用传动效率较高的液压回路和适当的调速方式目前普遍使用着的定量泵节流调速系统，其效率较低(<0.385)，这是因为定量泵与油缸的效率分别为85%与95%左右，方向阀及管路等损失约为5%左右。
所以，即使不进行流量控制，也有25%的功率损失。
加上节流调速，至少有一半以上的浪费。
此外，还有泄漏及其它的压力损失和容积损失，这些损失均会转化为热能导致液压油温升。
所以，定量泵加节流调速系统只能用于小流量系统。
为了提高效率减少温升，应采用高效节能回路，上表为几种回路功率损失比较。
另外，液压系统的效率还取决于负载。
同一种回路，当负载流量QL与泵的最大流量Qm 比值大时回路的效率高。
例如可采用手动伺服变量、压力控制变量、压力补偿变量、流量补偿变量、速度传感功率限制变量、力矩限制器功率限制变量等多种形式，力求达到负载流量Q L与泵的流量的匹配。
2 对于常用的定量泵节流调速回路，应力求减少溢流损失2.1采用卸荷回路机械的工作部件短时停止工作时，一般都让液压系统中的液压泵空载运转(即让泵输出的油液全部在零压或很低压力下流回油箱)，而不是频繁地启闭电机。
这样做可以节省功率消耗，减少液压系统的发热，延长泵和电机的使用寿命，一般功率大于3kw的液压系统都设有卸荷回路。
下面介绍几种典型的卸荷回路。
2.1.1采用三位阀的卸荷回路采用具有中位卸荷机能的三位换向阀，可以使液压泵卸荷。
这种方法简单、可靠。
中位卸荷机能是M、H、K型。
图1为采用具有M型中位机能换向阀的卸荷回路。
这种方法比较简单，阀处于中位时泵卸荷。
它适用于低压小流量的液压系统；用于高压大流量系统，为使泵在卸荷时仍能提供一定的控制油压[(2~3)× 105Pa]，可在泵的出口处(或回油路上)增设一单向阀(或背压阀)。
机械液压系统能耗分析及节能设计
机械液压系统能耗分析及节能设计现阶段，在机械装置和相关设备中普遍使用液压系统，但是由于其在传动中能量转换的次数较多，这种情况下，系统的温度会持续升高，对工作效率和设备都会产生相应的影响。
鉴于此，在选择液压系统的过程中，要注意合理科学的选择高效率的元件，对元件和管路进行科学的设置，对系统的能耗进行详细的分析，以最大程度的提高系统工作效率为目的。
在设计液压系统时，应该将节能技术应用到液压系统的每个环节。
在能源日益紧缺的今天，要合理的利用有效的资源，发挥其最大的优势，最终提高液压系统的工作效率。
1 机械液压系统能耗分析液压传动系统伴随着能量的转换，其大致能量转换次序如下：电能—机械能—液压能—机械能，如图1所示。
液压系统节能设计的本质就在于降低这些能量损耗，提高液压传动的整体效率。
效率是输出功率与输入功率的比值，它可以作为整个系统能源整合利用优异的主要指标。
液压系统的总体效率，不仅要考虑图1中的能源流转状况，还应该将能源提供阶段的损耗算入其中，因此，整个液压传动系统的完整效率表达时如下：在上述表达式中，ηE为原动机的总效率;ηP为液压泵的总效率;ηC为液压回路效率;ηM为液压执行元件效率;pL、qL为负载输入压力和流量;pP、qP为液压泵输出的压力和流量;Δp、Δq为过剩损失压力和流量。
从上述表达式中可以总结出，液压传动系统的能量损耗分布在四个方面，原动机的能量损耗带来的ηE降低，液压泵的能量损耗所带来的ηP降低，液压马达的能量损耗所带来的ηM降低，系统回路的流量、压力损耗所带来的ηC降低。
另外液压系统的能量损失还包括容积损耗和磨擦损耗，容积损耗主要是由于系统密封性不好所造成的系统泄漏所引起的能量损失，它取决于系统内部构成以及各个执行元件，磨擦损耗是指液压系统中各机械部件之间的机械磨擦所造成的能量损失，磨擦损耗与系统内部零部件的加工精度有关。
以上是对液压系统内部损耗的分析，在液压系统的实际操作中，它的工作状态分为三种：启动初始状态，实际操作状态，保压状态。
(完整版)海瑞克盾构机液压系统说明(附电路图)
一、液压系统元件1液压泵液压泵是液压系统的动力元件，按结构可以分为柱塞泵、齿轮泵、叶片泵，按排量可以分为定量泵、变量泵，按输出出口方向又可以分为单向泵、双向泵。
泵都是由电动机或其他原动机带动旋转，通过这种往复的旋转将油不断地输送到管路中，通过各种阀的作用，控制着执行元件的运行。
在大连地铁盾构机中，螺旋输送机使用一个双向变量泵和一个定量泵，推进系统中使用一个大排量的单向变量泵，管片安装机种使用两个单向变量泵，注浆系统中使用一个单向变量泵，辅助系统使用一个单向变量泵。
a.定量齿轮泵注：右侧油液进入泵内，齿轮旋转带动油液从左侧出口流出，排量是一定的c.定量叶片泵注：转子转动，带动叶片推动油液1、2进油，3、4出油，排量一定d.斜盘式柱塞泵注：斜盘由联轴器带动转动，往复吸油、压油，斜盘角度是可以调控的2液压阀液压阀根据作用可以分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。
压力控制阀可以控制液压回路的压力，如当液压回路中压力过大时，溢流阀或卸荷阀打开泄压。
流量控制阀可以控制液压回路中的流量大小，根据流量的不同可以控制执行元件的速度。
方向控制阀主要控制液压回路中液压油的流动方向，由此可以改变液压油缸的伸缩。
各种阀一般安装在靠近泵的油液管路中，相对来说比较集中，便于检查和维修。
a.单向阀注：油液从P1口进入，克服弹簧力推开单向阀的阀芯，经孔隙从p2口流出，油液只能从p1流向p2b.溢流阀注：油从压力口进入，通过阻尼孔进入后腔，克服弹簧压力，推开阀芯，油液从溢流口c.液控单向阀注：x口接压力油时，阀芯将a与b口堵死，当x口接油箱时，若Pa大于Pb，则从a口进油，打开阀芯，流向b口，若Pb大于Pa时，则油液从b 口流向a口，d.插装阀注：控制油路克服弹簧力，接通进出口，该阀一般用于主油路e.减压阀注：主要用于控制出口压力3液压马达液压马达属于液压系统的执行元件，与液压泵的工作原理相反，液压泵是将其他形式的能（如电能、风能）转化为液压油的动能，而液压马达是将液压油的动能转化为机械能，从而实现马达的旋转带动执行元件的转动。
【最全PPT】盾构液压系统
• (2)解除制动当制动器控制阀通电，控制油经伺服 泵、滤清器、调速阀、减压阀、二位二通电磁阀 进入马达的制动器油缸有杆腔，油缸收回，制动 解除。
③马达低速挡位
• 调节如前所述，刀盘驱动马达为A6VM500HA1无 级变速型。如根据地质情况需要刀盘一直在低速 情况下运转，也可使用挡位控制阀来实现。其工 作原理如下：当挡位控制阀12.2(图1中左侧一个) 得电，二位二通电磁阀处于左位，控制油经伺服 泵、滤清器245、调速阀、减压阀、二位二通电 磁阀进入马达的斜盘控制液动阀的左端，将阀芯 推至左位，马达进口或出口的压力油一路经单向 阀、斜盘控制液动阀左位进入马达斜盘油缸的无 杆腔；一路经单向阀进入马达斜盘油缸的有杆腔， 马达斜盘实现差动，马达一直处于低速挡。
• 同时，由电机驱动的型号为A 10VO28DFLR/31R伺服变量泵提供先导油等。 系统控制方式为闭路。
• 液压泵的形式为HD控制方式：即液压泵根 据先导压力的变化自动调整其斜盘角度以 便适应不同的工况。
• 液压马达本系统采用的是型号为 A6VM500HA1型全自动控制无级变速高压 马达。该马达按照工作压力的变化自动调 整斜盘角度，从而实现无级变速。
3.4 推进系统
• 盾构是依靠液压缸的推力向前推进的，其前进方 向和姿态是靠液压缸的协调动作实现的。液压缸 的精确控制是保证盾构沿着设计的路线方向准确 地向前推进的前提。在实际应用中，由于地质土 层的复杂性和施工过程中诸多不可预见因素的作 用，使盾构推进控制变得非常复杂。盾构推进还 与地层扰动和地面沉降等有关，与推进工况参数 诸如土体应力、含水量、孔隙水压力、弹性模量、 泊松比、强度和承载力等岩土力学参数相关。推 进控制不当会引发地面沉降，造成周围建筑物开 裂甚至倒塌及邻近管线断裂破损一等环境灾害。