【i资讯】Z9:海瑞克盾构机刀盘驱动液压柱塞泵变量控制原理#马明东专题#

 

iHydrostatics荣幸邀请到马明东老师做客【i资讯】栏目,结合自身多年从业经验,图文解说盾构机用泵控制原理。...

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【i资讯】行业动态

作 者 简 介








毕业于浙江大学,专注于液压行业多年,在液压元件、液压系统及液压维修方面具有丰富经验。

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德国力士乐A4VSG750HD1/R***,斜轴式变量柱塞泵广泛的应用在“海端克”盾构机和中铁装备及中铁建所生产的盾构机液压系统中,每台盾构机使用三(四)台此泵用于驱动刀盘旋转的八台A6VM500液压马达。


盾构机刀盘驱动液压泵是三台泵P口合流后,驱动八台液压马达式闭液压回路,这种群变量泵驱动群变量马达工作方式的一个重要技术指标是:三台泵输出压力、流量、变量特性及曲线一致。但在实际的工作状态下,很难做到输出压力一致、输出流量一致、变量特性一致,各种原因促使泵的技术特性不可能一致,就是新泵也不可能一致!使用到一定周期的泵差异就更大了,就是需要调整,本文作者本意是要打破技术壁垒,使盾构机液压维修人员了解此泵的变量制式,懂得泵变量油路走向,为故障提供分析检测依据,了解此泵上的各阀功能及调节参数,使盾构机能够长期的稳定无故障工作。
想了解学习此泵的变量控制人员,当先复制一份如上的液压变量原理图,手持原图与下面的勾画的图对照,了解控制油路的走向。
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图一说明

此型号的柱塞泵没有内置补油泵,需要外部提供变量控制、热油更换、稳定回油背压的油源。在盾构机液压系统中的一台螺杆泵排出的油源经过高精度过滤器后,从E口中进入到泵控制油路中。经过高精度过滤的控制压力油源,对于提高泵的使用寿命及减轻泵变量机构的磨损,维稳状态特殊重要。

在盾构机上,此刀盘泵要起动前,必需先起到补油泵,当补油泵压力建立后,系统中的压力传感器发出讯号给PLC后,才能启动刀盘泵。

刀盘泵的变量控制方式有二种状态,第一种是外控提供的压力油变量方式,第二种是自控压力油变量方式。

先谈第一种:外控提供的压力油变量方式,见上图,刀盘泵的电动机没有起动,外部提供的先导压力油已进入到泵的变量执行机构中,使泵的变量活塞保持在中位(此时:观察泵外观上的角度指示器如不在中位时、那一定是故障)。就是电动机起动带动刀盘泵运转后(泵变量的比例电磁阀的A、B没有指令,也就是没有电流值时),泵壳上的变量角度指示器也要保持在中位。

外部提供的压力油在泵壳的管路运行过程中,遇到第一个阀是“液控顺序阀”,它只在泵的A、B排油口内的油液压力小于25bar时,起到液阻作用,由于这个顺序阀的液阻,使外供控制油源在阀前建立到25bar压力,这25bar压力油源通过比例阀、限压阀流动到变量活塞大、小控制腔内,达到活塞大、小端控制腔内压力平衡,使活塞保持在中位。

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图二说明

外部提供的25bar压力油在泵变量控制机构内压力达到后,这25bar压力油再通过第一个阀,也就是“液控顺序阀”,25bar压力油通过左、右侧单向进入到泵的A、B口管路中内的,使A、B口内压力也建立到25bar压力。25bar压力通过带弹簧的单向阀向前流行,克服回路冲洗溢流阀阻力后,泄漏到泵壳体内,从泵体T口泄回油箱。
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图三说明

比例电磁阀A侧得电,外部25bar压力油驱动比例阀芯向左位移,外供压力油源被阀芯封闭口遮挡住,但右侧油道敞开、变量控制腔大端的油液经过限压阀泄回油箱,变量活塞在小端的压力作用下活塞向右开始移动,变量起始。
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图四说明

变量活塞从中位在向右移动时活塞带动斜盘变量,柱塞开始往复运动吸、排油,泵A侧管道油液流动后建立压力,当A侧管道油液压力上升超出25bar压力以上时,这股压力油通过梭阀后,进入到顺序阀口下端的控制腔内,大于25bar压力顶升起顶杆,顶杆抬起阀芯内的阀件及弹簧,顺序阀失掉阻尼作用,使外供压力油进入(补入)B侧管道内,建立起25bar压力回油背压(顺序阀结构及顶杆见图5)。

A管路中的油压上升大于25bar压力以上时,A管路中的压力油通过左侧的过滤器开始接管泵变量控制机构,此时;泵的变量控制机构由外供油管制变换到自控油管制(越权控制)。

结构图:顺序阀结构、液控顶杆,压力控制腔。
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图五说明

比例阀:电压24V。额定电流:800毫安。电阻在20度时:19瓦。滞后:<5.2%。从A路引出压力油接管泵变量控制机构,外供油只剩下二个作用了,一是补充主油路中的低压端压力,二是更换闭式液压系统中的油液。

比例阀得电流的数值决定斜盘变换角度(比例阀芯位移位置来决定斜盘角度)。
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图六说明

比例阀B侧得电,比例阀芯向右位移,变量活塞两端(小变量控制腔与大变量控制腔)同时接受从主轴路B侧引入的控制压力油,因变量活塞大端与小端的面积差,变量活塞向左移动,小端控制腔内油液被剂压流出腔体外,泵斜盘改变角度又向另一侧摆动变量。
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图七说明

当主油路B侧排油口负载增加到310bar时,从主油路B侧引入的控制油路中压力油将要启始顶升变量机构上“B”限压阀芯。

当主油路B侧排油口负载增加压力上升到350bar时,从主油路B路引入的控制压力油将限压阀芯全程顶开限压阀芯全程换位。

限压阀芯全程位移后,控制压力被遮盖,变量活塞大端的油液泄掉,变量活塞开始向右位移,斜盘回摆到中位。
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图八说明

主油路A侧排油口负载增加到50bar以上时,从主油路A侧引入的控制油进入到变量机械控制油路中接管控制变量机构。

当比例阀A侧得电时,变量活塞两端控制腔都同时受压,变量活塞全程位移,因变量活塞大端与小端的面积差,变量活塞向左移动,小端控制腔内油液被挤压流出腔体外,泵斜盘改变角度又向另一侧摆动变量。
尊敬的读者:以上的讲解,因作者没有得到力士乐官方的支持及资料参考,都是在工作中自己积累悟解的,因本人液压水平有限,本文定有很多的误解,敬请前辈及老师们指点错误,便于我的技术水平提高,修改错误!

—— 马明东


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