土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的組成及工作原理

1、土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的組成及工作原理隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展， 新事物不斷涌現(xiàn)， 盾構(gòu)機(jī)的 出現(xiàn)雖然有一定時(shí)間，但是，盾構(gòu)機(jī)集成了很多現(xiàn)代科技。大型 PLC,各種性能優(yōu)良的液壓泵，各種先進(jìn)的控制理念都體現(xiàn)在了盾 構(gòu)機(jī)上。我們要去學(xué)習(xí)和了解它，從而去創(chuàng)新和改造它?，F(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)集光、 機(jī)、電、液、傳感、 信息技術(shù)于一體， 具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測(cè)量導(dǎo)向糾偏等 功能。盾構(gòu)機(jī)挖掘主要靠刀盤切削來(lái)完成， 不同地質(zhì)刀盤通常配備 有不同數(shù)量的切刀或滾刀。 為了確保切刀的耐久性， 要選擇與土 質(zhì)相適應(yīng)的切刀形狀。 刀刃材料通常是以鎢碳化合物為主燒結(jié)超 硬合金。 切刀要合理排列以達(dá)到能切削整

2、個(gè)掌子面的目的。 地層 為巖石或地層中存在大塊卵石情況下，安裝滾刀是必不可少的， 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)刀盤旋轉(zhuǎn)的同時(shí)啟動(dòng)推進(jìn)千斤頂將刀盤壓緊巖層， 刀盤上的滾刀一邊滾動(dòng)一邊破巖， 刀盤旋轉(zhuǎn)推力使得滾刀不斷滾 動(dòng)前進(jìn)，從而對(duì)整個(gè)掌子面的巖石開挖。刀盤上有仿形刀裝置， 此裝置為液壓缸驅(qū)動(dòng)，由切削刀，液壓油缸構(gòu)成，在必要時(shí)（如 糾偏，轉(zhuǎn)彎）進(jìn)行盾體外周超挖或余掘。主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有兩個(gè)變量 柱塞泵（分別有兩個(gè)315KW電機(jī)，電機(jī)分別由兩個(gè)軟啟動(dòng)器驅(qū) 動(dòng)），8個(gè)液壓馬達(dá)（用來(lái)驅(qū)動(dòng)刀盤），補(bǔ)油泵（75KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)）， 控制泵，恒功率閥塊，HBV油脂系統(tǒng)，軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)組成。 1.啟動(dòng)控制泵，緩慢調(diào)節(jié)控制泵的

3、切斷閥（順時(shí)針增大 壓力），泵輸出壓力逐步升高， 控制泵的安全壓力設(shè)定為 8.0Mpa。 2. 啟動(dòng)補(bǔ)油泵，再緩慢調(diào)節(jié)溢流閥，溢流閥壓力升至2.0Mpa。鎖緊補(bǔ)油泵旁路溢流閥和換油流量調(diào)節(jié)溢流閥鎖緊螺母； 3. 啟動(dòng) 冷卻水泵（主驅(qū)動(dòng)有 8 個(gè)液壓馬達(dá)，每個(gè)液壓馬達(dá)帶一個(gè)減速器， 用來(lái)冷卻減速器，）。4.啟動(dòng)潤(rùn)滑油脂系統(tǒng)，HBV系統(tǒng)，齒輪油 系統(tǒng)）4.硬件上強(qiáng)制給PLC個(gè)啟動(dòng)信號(hào)（不需要啟主驅(qū)泵）。選 擇刀盤旋轉(zhuǎn)方向 （即主泵上三位四通換向閥得電情況兩個(gè)泵需一 致），觀察兩個(gè)主泵斜盤變化，變化正常后再按正常程序啟動(dòng)主 泵。 5. 調(diào)節(jié)主驅(qū)動(dòng)恒功率控制模塊比例溢流閥 （ 該比例溢流閥是 一個(gè)型號(hào)

4、為VT3000力士樂放大板，放大板使能端接了一個(gè)中間 繼電器常開觸點(diǎn)，刀盤啟動(dòng)條件滿足完全滿足時(shí)， 這個(gè)PLC有相 應(yīng)的Q點(diǎn)輸出，中間繼電器常開觸點(diǎn)閉合，放大板正常工作，通 過(guò)電位計(jì)（ 0-10v 直流電壓）來(lái)控制放大板的輸出從而控制斜盤 斜率，控制泵的排量。螺旋輸送機(jī)作用是出渣和調(diào)節(jié)土倉(cāng)土壓力， 螺旋葉片從土倉(cāng) 下部伸入土倉(cāng)中取土， 將渣土輸送到輸送機(jī)后腹部， 通過(guò)出土閘 門卸在皮帶輸送機(jī)上。土壓平衡模式掘進(jìn)時(shí)，推進(jìn)速度一定時(shí)， 通過(guò)調(diào)節(jié)出土閘門開啟度和螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)土倉(cāng)內(nèi)土 倉(cāng)壓力的調(diào)節(jié)， 保證隧道開挖面的穩(wěn)定性。 螺旋輸送機(jī)排土口有 兩個(gè)由液壓缸控制的出土閘門，通過(guò)它控制螺旋輸送

5、機(jī)排土量， 開啟油缸上安裝有行程傳感器， 根據(jù)掘進(jìn)速度在操作盤上任意控 制閘門開啟度， 隨時(shí)調(diào)節(jié)排土量實(shí)現(xiàn)土塞效應(yīng)， 形成良好的排土止水效果，土壓平衡模式掘進(jìn)時(shí)，可起到調(diào)節(jié)土倉(cāng)土壓力作用。 螺旋軸采用驅(qū)動(dòng)端固定， 一端浮動(dòng)支撐形式， 取土端外殼焊接耐 磨合金條， 螺旋葉片邊緣焊有硬質(zhì)合金塊， 葉片受渣土摩擦的一 面堆焊有硬質(zhì)合金條紋。動(dòng)力有 200KW電機(jī)，一個(gè)變量柱塞泵， 比例換向閥，液壓馬達(dá)。在主控制室啟動(dòng)潤(rùn)滑油脂系統(tǒng)，HBV系統(tǒng)，啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)電機(jī) （由軟啟動(dòng)器驅(qū)動(dòng)） ，分別啟動(dòng)左右轉(zhuǎn)， 旋轉(zhuǎn)調(diào)速旋扭（ 0-10V）, 比例換向閥（該比例換向閥的閥芯位移 由VT3000力士樂比例放大板驅(qū)

6、動(dòng)），當(dāng)給放大板的給定越大時(shí)， 放大板輸出越大，閥芯位移越大，泵出口流量越大。管片拼裝機(jī)具有 6 個(gè)自由度，包括前后移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，伸 舉運(yùn)動(dòng)和繞管片自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。管片拼裝機(jī)回轉(zhuǎn)由液壓馬達(dá)驅(qū) 動(dòng)，拼裝機(jī)有以下特點(diǎn)： 1. 拼裝機(jī)的動(dòng)力裝置安裝在拼裝機(jī)的結(jié) 構(gòu)件上。 2. 拼裝機(jī)前進(jìn)后退，旋轉(zhuǎn)可以做到無(wú)級(jí)調(diào)速。3.管片拼裝機(jī)具有無(wú)線操作功能。 拼裝管片作業(yè)時(shí)可以在安全的地方進(jìn)行 操作。啟動(dòng)管片安裝機(jī)泵，兩個(gè)比例放大板（驅(qū)動(dòng)前進(jìn)后退旋轉(zhuǎn) 的比例閥），抓舉頭抓緊前傾后傾旋轉(zhuǎn)都靠換向閥控制。管片機(jī) 上有兩個(gè)電氣限位開關(guān)（左右旋轉(zhuǎn)限位）。推進(jìn)系統(tǒng)， 推進(jìn)油缸共分為四組， 每組推進(jìn)油缸的壓力可通 過(guò)操縱控

7、制臺(tái)上的電位計(jì)手工調(diào)整 （推進(jìn)掘進(jìn)模式時(shí)， 通過(guò)電位 計(jì)的給定，給定通過(guò)PLC給放大板，放大板再把信號(hào)給推進(jìn)閥組 的比例溢流閥， 從而控制每組的工作壓力， 從而改變盾構(gòu)機(jī)的姿 態(tài)）。每個(gè)推進(jìn)油缸可單獨(dú)選擇。 4 組推力油缸都配備有位移傳 感器，速度可通過(guò)控制臺(tái)連續(xù)調(diào)整。 每個(gè)推力油缸末端都有裝在 球窩接頭上的墊塊， 上面覆蓋一層聚亞安酯， 確保與環(huán)均勻平滑 接觸。 推進(jìn)軸線和管片軸線共線， 目的是防止產(chǎn)生管片混凝土中 任何應(yīng)力。 管片安裝模式時(shí) （管片安裝機(jī)泵的旁邊有一帶位移傳 感器的比例溢流閥，電氣上有一個(gè)型號(hào)為 VT-VRPA1-1X/V0/0 哈 威放大板，當(dāng)位移信號(hào)反饋到放大板時(shí)，放大

8、板有給定時(shí)，這個(gè) 給定是在上位機(jī)上設(shè)置的 , 放大板才能輸出，泵才會(huì)有相應(yīng)出口 壓力），可通過(guò)管片安裝機(jī)遙控器或固定操作面板單獨(dú)控制任何 一對(duì)油缸，以滿足封頂塊安裝在不同的點(diǎn)位上。注漿系統(tǒng)，開挖土體和管片之間的間隙在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中 需要持續(xù)不斷地注入砂漿。后背注漿主要功能是 :1. 避免地面下 沉 .2. 維持管片襯砌環(huán)脫離盾尾后的形狀，維持襯砌環(huán)之間的密 封壓力。油脂系統(tǒng)： 1. 盾尾油脂注入系統(tǒng)，這種油脂能止水，防止注 漿材料流入的作用， 也有防止盾尾鋼絲刷磨損的作用。 盾構(gòu)機(jī)推 進(jìn)過(guò)程中根據(jù)需要向盾尾鋼絲刷中注入油脂。 盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過(guò)程中 需不斷地向盾尾鋼絲刷中注入具有一定壓力的油脂。 由于油脂的 不斷充填，可以獲得充足的止水效果。 2. 潤(rùn)滑油脂系統(tǒng)，潤(rùn)滑油 脂系統(tǒng)由一個(gè)氣動(dòng)泵和一個(gè)多點(diǎn)泵組成。 工作原理是當(dāng)多點(diǎn)泵油 脂桶的超聲波液位開關(guān)感應(yīng)到低液位信號(hào)時(shí)， 氣泵開始動(dòng)作往多 點(diǎn)泵油脂桶注油脂，