[德国陶云超海瑞克土压平衡盾构机主驱动系统及其故障原因的分析.doc

德国海瑞克土压平衡盾构机主驱动系统 及其故障原因的分析和排除 中铁十五局集团有限公司城市轨道交通公司 陶云超 【摘 要】 本文结合广州地铁2/8线5标盾构机调试时出现的刀盘故障原因分析和排除为例，从液压方面、电路方面、机械方面、S7-PLC等方面，阐述了盾构机刀盘主驱动系统的工作原理。 【关键词】 盾构机 主驱动系统 液压 电路 S7-PLC 故障  德国海瑞克公司土压平衡盾构机主驱动系统是集机、电、液、气、光多方面知识于一体的机械，自动化程度很高。现以我公司在调试盾构机时出现的刀盘驱动系统故障的排除为例对盾构机主驱动系统工作原理及其故障原因进行分析。 1 故障现象 盾构机在调试刀盘驱动系统时发现，刀盘转速怎么也达不到厂家规定的调试转速即4.5rpm。刀盘转速最大调到1.5rpm再也调不上去 。 2 刀盘液压驱动系统工作原理 刀盘旋转系统在液压方面可分为补油回路、主工作回路、外部控制供油泵、马达外部控制回路。刀盘旋转系统是为刀盘切割岩石或土壤时提供转速和扭矩，要求根据岩石地质的变化转速能够方便的调整。为了得到较大的功率和扭矩，该系统采用3台315KW的双向变量液压泵并联，带动8台双向两速低速大扭矩液压马达。 图1 刀盘液压系统补油回路 图2 刀盘液压主驱动液压图 2.1 补油回路 因为主工作回路是闭式回路，加之系统功率大，需要进行补油和散热，所以设置了一套补油回路对其进行补油和散热。为增大散热效率，补油回路采用了55KW低压大流量的定量泵来带走闭式回路中的大量热量，同时也对该系统进行了补油。图1为刀盘液压系统补油回路。补油泵从油箱泵出的油经两个滤清器（1F001，1F002）进入3个主泵的E口，并通过两个单向阀分别对闭式回路的低压端进行补油，然后经主泵的高压端为液压马达提供动力油，从马达返回的携带热量的低压油又回到主泵，一部分又进入主泵的高压端，一部分经排放阀从主泵的K1口流出。并经一节流阀流回油箱进行冷却。补油回路中还设有蓄能器和压力传感器，蓄能器是保证回路的压力平稳。 2.2 主工作回路 由主泵和液压马达组成，主泵是一315KW 的双向变量泵，在主泵的主回路中有补油单向阀，载荷溢流阀，及低压排放阀，主泵的控制回路有主泵斜盘伺服服油缸及双向伺服控制阀，伺服阀由外部控制回路调压控制，以便实现换向和无机调速。两个补油单向阀分别向低压侧进行补油，另一个带弹簧符号的单向阀是当两侧回路都较高或相等时（如：主泵斜盘角度为0时），补油直接通过它，并经节流阀（1Z003）返回油箱。载荷溢流阀当载荷过大时是过高的压力油泄致低压侧，以达到系统不受损坏。排放阀用于闭式系统多余的热油经低压侧排放回油箱。节流阀（1Z003）是保证排放出的压力油与油箱之间形成约20bar的压力差。 2.3 主泵控制回路 用于控制其斜盘的正反转角度，以实现刀盘的正反转及转速的无级调整。外来控制油经换向阀（1V012）到达伺服阀的左右端，使伺服油缸的无杆腔尽油和排油来实现活塞杆的左右移动，从而完成斜盘角度的控制。外来控制油是通过外部控制回路中的电比例溢流阀（B006）提供，调整范围0—45bar。 2.4 马达回路 含有伺服油缸，伺服阀及低压排放阀，伺服阀由主回路压力及外部控制回路控制，当马达外载荷增大时，主回路高压侧的油压随之升高，高压有经过单向阀，一路到达伺服阀左端，使伺服阀右移，一路到达伺服阀P口径经减压阀进入伺服油缸无杆腔使斜盘角度增大，从而降低转速增加扭矩，外部控制回路由控制油泵提供控制油压，当无控制油压时，马达处于高速档，当外部提供油压时，伺服阀右移，使马达处于低速档，从而实现了两速控制。 图3 主泵马达回路 图4 外部控制供油泵 2.5 外部控制供油泵（2P001） 控制油泵是一台5.5KW的恒压变量泵，泵中的两个伺服阀上面一个与溢流阀联合控制泵的压力，下面一个以控制流量为主。（B040）为加载电磁阀。该泵的油通过滤清器（2F001）向刀盘旋转系统的主泵和液压马达以及螺旋输送机的控制回路供油。一路去螺旋主泵回路的控制阀，一路去螺旋主泵回路的控制阀，一路去螺旋马达控制阀，另两路去两台螺旋输送机的主泵控制阀。 图5 刀盘主泵控制阀 进入螺旋主泵控制阀的油经节流和减压后在经电液溢流阀（B006）向旋转主泵伺服阀提供0—45bar的可变压控制油压，以实现转速的无级调整。另外从主泵P口（H88）和梭阀（V030,H92）反馈到控制阀（2C003）并汇聚到两组溢流阀和载荷感知阀，两组溢流阀由手动两位四通阀转换，正常工作时使用左边溢流阀，增大扭矩时使用右边溢流阀（只能短时间使用），手动阀自动回位。感知阀是在扭矩突然增大时，反馈的油压将减低其溢流压力，使