雙輪銑槽機液壓系統特性分析

李維玲

摘 要：介紹了一種雙輪銑槽機的液壓系統原理，著重對其中的進給、銑削、軟管處理和回轉子系統進行了特性分析，以期為液壓系統改進和電控系統設計提供指導。

關鍵詞：雙輪銑槽機;液壓系統;進給;銑削;軟管處理;回轉

中圖分類號：TB ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.22.091

雙輪銑槽機是目前針對地下連續墻工法的一種高端施工裝備，特別適用于堅硬地層和巖石深部地下連續墻的建設，其主要的動作都采用液壓傳動。

1 液壓系統總體介紹

雙輪銑槽機液壓系統主要包括履帶行走、控制銑刀架提升和下放的進給系統、上部平臺回轉、吊臂卷揚變幅、吊臂防傾覆液壓緩沖裝置、底盤頂升、履帶裝卸、配重舉升、導向架調距等輔助系統、電纜卷筒系統、泥漿和液壓軟管處理系統、銑削、壓力補償、糾偏系統以及用于驅動泥漿泵的動力包系統。

現著重對其中的進給、銑削、軟管處理和回轉子系統進行特性分析。

2 進給系統

進給系統采用雙卷揚，控制整個刀架工作前后的快速提升和下放，以及在刀架工作狀態下為銑輪提供穩定持續的進給，完成銑輪切削狀態下的進給力控制。通過控制器的設定，分為快速提升、下放第一操作模式和慢速銑削進給第二操作模式，原理圖見圖1。

前后卷揚均由帶制動器的液壓比例遠程控制變量馬達經減速機后驅動，兩變量馬達共用一比例調速閥塊實現低速銑削進給控制。馬達排量與外接先導比例溢流閥的壓力成正比，且配備了兩級壓力遠程溢流閥塊，當馬達進出口壓力超過遠程溢流壓力時，排量自動調整至最大，馬達端口壓力下降實現自保護。馬達原理圖如圖2所示。

第一操作模式下快速下放時，控制兩位四通電磁換向閥將遠程溢流壓力切換至低檔（低壓狀態下，馬達變排量自保護），操作操縱桿控制先導比例溢流閥的壓力，改變馬達排量，進而控制下放速度。下放時，帶背壓的主油箱自循環冷卻油路為馬達進油口提供補油，馬達回油經平衡閥，建立背壓以防馬達失速，使下放過程更加平穩并能在銑刀架懸停時實現系統保壓。

第二操作模式下，為實現馬達極低速控制，經3、4、7、8口（見圖2）進入馬達的油路被切斷，此時前后卷揚馬達A、B口（見圖2）經單向閥與比例調速閥并聯形成自循環回路，馬達被銑刀架拖動轉換為泵工況，兩馬達高壓口（B口）皆設置壓力傳感器，另引入補油路補償自循環回路的內泄，原理簡圖如圖3所示。

控制總體目標：比例調速閥一定開口輸入對應銑刀架壓緊力與銑刀架重力的百分比（該百分比在一定偏差范圍內即可滿足要求）。

具體思路：操作手根據巖層狀況預判銑削進給速度并設定檔位控制比例調速閥開口，開口對應一期望的銑刀架壓緊力百分比，由該百分比反算出鋼絲繩拉力大小，根據該拉力與系統實時檢測的馬達B口壓力反算出馬達排量大小，以此作為馬達排量調節的輸入信號。由于壓緊力百分比只要在一定偏差范圍內即可滿足要求，即馬達排量控制在某點附近即可，不需要實時調節，這樣降低了對馬達排量調節響應穩定性和快速性的要求，工程上更加實用。

3 銑削系統

銑削動作主要由左右兩臺低速大扭矩馬達經鏈傳動減速后驅動銑輪實現，銑削驅動原理圖如圖4所示。

壓力油經安全閥塊后進入馬達高壓腔，驅動馬達殼體進而帶動鏈條和銑輪旋轉，懸掛油缸有桿腔始終通高壓油，油缸活塞桿與馬達軸相連，進而鏈條組件經馬達被油缸拉緊。懸掛油缸有桿腔油路上設置壓力繼電器，壓力低報警提示鏈條未張緊，此時需停機進行排查，懸掛缸有桿腔油路上設置蓄能器N3，用以削弱鏈條張緊力變化所帶來的壓力波動。

由于銑削過程中負載變化劇烈，馬達進油路上設置了蓄能器N1用以減振。馬達工作壓力的劇烈變化也會導致馬達泄漏量的大幅波動，由于馬達泄油口距泄油箱較遠，泄漏量的大幅變化會在泄油腔產生大的壓力波動，因而設置蓄能器N2與馬達泄油腔相連，用以削弱或消除壓力波動，減弱對馬達殼體和軸封的損傷。

銑輪馬達在工作過程中深入地下泥漿，為抵抗泥漿壓力，在馬達軸封和泥漿之間構造了一封閉容腔，從壓力補償器引入一靜壓（略高于泥漿壓力）至該封閉容腔，用以抵抗泥漿壓力。

4 軟管處理系統

軟管處理包括液壓管和泥漿管處理系統，采用A4VG變量泵控定量馬達閉式系統，可實現隨銑刀架進給深度變化的恒張力控制，液壓管處理系統原理簡圖如圖5所示，泥漿管系統原理與液壓管類似。

銑刀架進給模式下，軟管卷筒馬達被拖動成為泵工況，該馬達與變量泵組成閉式回路，變量泵的流量需與卷筒馬達流量保持一致，以建立并維持A腔油路的壓力。A腔壓力經節流孔被引至外部壓力控制閥塊，控制閥塊反饋回一壓力經X4口控制閉式泵排量。

5 回轉系統

上部平臺回轉采用比例多路閥控定量馬達，該閥結構形式可實現回轉動作的平穩啟動和停止，原理簡圖如圖6所示。

回轉啟動時，油液經補償器V1進入主閥V4，啟動過程中，先導比例減壓閥V3或V5的輸出壓力逐漸增大，該壓力經梭閥V6選擇后驅動V2逐漸進入右位工作，同時驅動V8逐漸進入左位工作，主油路油液由啟動初期的經V8分流回油箱逐漸過渡到經V2分流回油箱，避免了啟動時的大流量沖擊。

回轉停止時，先導比例減壓閥V3或V5的輸出壓力逐漸減小，作用在V2和V8液控腔的壓力逐漸減小，此時V2逐漸進入左位工作而V8逐漸進入右位工作，主油路油液由經V2分流回油箱逐漸過渡到經V8分流回油箱，避免了停止時的大流量沖擊。

6 結束語

雙輪銑槽機液壓系統在具有通用工程機械共性技術特征的基礎上，根據其工況要求，有其特殊性，本文著重分析了其進給、銑削、軟管處理和回轉子系統的特性，以期更好把握雙輪銑槽機液壓系統的設計思路，并為改進優化提供指導。

參考文獻

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