盾构液压基础知识介绍

1、专业制造专业服务液压基础知识主讲：王援斌专业制造专业服务盾构简介盾构是一种隧道掘进专用设备，具有切削土体、输送渣土、拼装管片、测量导向等功能。主要由主机、后配套、控制设备及辅助设备组成。几种简写的含义：CREC: 中铁装备CTE:CTS:土压平衡盾构泥水盾构专业制造专业服务专业制造专业服务一、液压系统概述二、液压流体力学三、液压元件符号识别四、液压系统基本回路专业制造专业服务第一章液压系统概述专业制造专业服务工程机械一、液压系统概述专业制造专业服务盾构机一、液压系统概述机械传动液压传动电气传动传动分类传动系统稳定可靠、效率高，成本较低功率密度高、传动平稳、能无级调速控制先进、结构简单、容易布置

2、和环保专业制造专业服务一、液压系统概述专业制造专业服务帕斯卡原理：在密闭容器内，施加于静止液体表面上的压力将等值地同时传递到液体内各点。一、液压系统概述专业服务液压的精髓 1、负载决定压力 2、流量决定速度* 改造一台液驱盾构时，增加泵的数量可以增加刀盘的转速，增加马达数量可以增加刀盘的扭矩。专业制造专业制造专业服务专业制造专业服务一、液压系统概述液压传动主要由以下几个部分组成：（1）能源装置：将机械能转换成流体压力能的装置，主要指液压泵和空压机。（2）执行元件：将流体压力能转换成机械能的装置，有作直线运动的液压缸和作回转运动液（气）压马达。（3）控制元件：控制调节液压系统中油液压力、流量和流

3、动方向的装置，主要指各种控制阀。（4）辅助元件：上述三部分以外的其它装置，如油箱、滤油器、油管、油雾器等。（5）工作介质：传递能量的流体，即液压油。专业制造专业服务一、液压系统概述液压系统的图形符号：专业制造专业服务基本符号一、液压系统概述专业制造专业服务溢流阀减压阀先导式减压阀节流阀调速阀压力继电器带温度补偿的调速阀电磁换向阀液控单向阀一、液压系统概述专业制造专业服务多路阀平衡阀比例溢流阀一、液压系统概述专业制造专业服务第二章液压流体力学专业制造专业服务二、液压流体力学液压油液的性质*液压油两种作用：工作介质；润滑零件表面1、密度：单位 Kg/m30.870.89 Kg/m3水的密度1，水在

4、油箱底部。2、粘性（重点）液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力为了阻碍分子的相对运动而产生的一种内摩擦力。液体只在流动时才会呈现粘性，静止液体是不呈现粘性的专业制造专业服务粘度与压力、温度的关系压力增加，粘度增大。但在液压系统使用的压力范围内，增大数值很小，可忽略不计。温度升高,粘度下降。不同的油液有不同的粘度温度变化关系，这种关系叫做油液的粘温特性。油液粘度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量,因此希望粘度随温度的变化越小越好。温度：3060粘度：11030专业服务油液中有溶解空气油液能溶解的空气量与绝对压力成正比；常温常压下溶解有5-6体积的空气。油液的压缩性7的体积变化就会引起高达

5、10Mpa的压力变化考虑混入空气的可压缩性Kg；封闭容器受压变形引起的容积变化Kc；ab液体本身的可压缩性Ko。*液压传动不能实现精密定比传动的原因是泄漏和液体的可压缩性*液压冲击和空穴现象是液压系统产生振动和噪声的主要原因。专业制造专业制造专业服务现在通常使用的液压油：专业服务1Pa=1N/m21MPa=106Pa=106N/m2目前还采用的单位有巴，俗称公斤，kg/cm2符号为bar，即1bar=105N/m2= 105Pa=0.1MPa欧美常用psi：磅/平方英寸1bar=14.5 psi3000psi=210bar, 6000psi=420bar专业制造二、液压流体力学常用的压力单位：

6、国际单位：Pa 因Pa的单位太小，故常用MPa专业制造专业服务二、液压流体力学流态与雷诺数 ：*层流与紊流是两种不同的性质的流动状态，层流时液体流速较低，紊流时流速较高。专业制造专业服务当：Re临界雷诺数时为紊流对金属圆管：临界雷诺数=2300二、液压流体力学实验证明液体的流动状态与速度v、管径d及运动粘度有关，由v、d、 组成的数称为雷诺数。这说明只要Re相同，运动状态就相同；由层流变紊流时过渡状态的雷诺数称为临界雷诺数：专业制造专业服务第三章液压元件符号识别专业制造专业服务外啮合齿轮泵内啮合齿轮泵双作用叶片泵单作用叶片泵凸轮转子叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵定量泵定量泵定量泵变量泵定量泵变量泵

7、变量泵定量泵齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵1、液压泵*液压泵按结构分类专业制造专业服务专业服务专业制造28液压泵的图形符号1、液压泵专业制造专业服务齿轮泵多数是外啮合式的，但亦有内啮合式的1、液压泵齿轮泵专业制造专业服务30齿轮泵与其它形式的泵相比，具有如下的优、缺点：一、优点：1、结构上：结构简单、体积小、重量轻；2、性能上：工作可靠、自吸性好、对油液污染不敏感；3、其它方面：制造维修方便，价格低。二、缺点：1、流量、压力脉动大，引起的振动、噪声大；2、由于承受较大的不平衡径向力，因而磨损严重，泄漏大。专业制造专业服务叶片泵1、液压泵专业制造专业服务1、液压泵柱塞泵*通常斜盘式变量柱塞泵是靠调节斜

8、盘倾角来实现排量变化的缸体活塞和滑靴配油盘专业制造专业服务柱塞滑靴组缸体配流盘1、液压泵专业制造专业服务1、液压泵专业制造专业服务斜轴泵与斜盘泵相比较：(1)斜轴泵强度和耐冲击性好于斜盘泵。(2)斜轴泵抗污染性好于斜盘泵。(3)斜轴泵泄漏少，效率高。(4)斜轴泵倾角大于斜盘泵，变量范围大。(5)斜盘泵自吸性能好优于斜轴泵(6)斜盘泵体积小，重量轻；斜轴泵尺寸大，成本高。专业制造专业服务径向柱塞泵1、液压泵专业服务专业制造371、液压泵液压泵的主要性能参数1 、液压泵的压力(1) 吸入压力 : 泵进口处的压力，自吸泵的吸入压力低于大气压力。(2) 工作压力 : 液压泵实际工作时的输出压力，其大小

9、取决于负载。(3) 额定压力 : 在正常工作条件下，按试验标准连续运转的最高压力。(4) 最高允许压力(峰值压力)：在超过额定压力时，允许短暂运行的最高压力值。专业服务专业制造381、液压泵2 、液压泵的排量、流量（1）排量V液压泵每转一周，理论上所排出的油液体积，称为泵的排量，记为V 。常用单位为cm3/r （mL/r)。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关;排量可调的泵为变量泵排量不可调的泵为定量泵专业服务专业制造39qt =Vn单位为 m3/s和Lmin。(3)实际流量q： 液压泵在单位时间内实际排出的液体体积。在泵的出口压力不等于零时，因存在泄漏流量，因此实际流量q小于理论流量qt，即：q

10、qt ql1、液压泵(2)理论流量qt: 液压泵在单位时间内理论上排出的液体体积。它正比于泵的排量V和转速n，即 ：专业制造专业服务马达液压缸摆动缸摆动缸2、液压执行元件齿轮式叶片式柱塞式活塞缸柱塞缸专业制造专业服务2、液压执行元件（1）液压马达工作原理ns500r/min 为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达，螺杆马达。ns 500r/min 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）专业制造专业服务2、液压执行元件（2）液压马达的特性参数 工作压力 p ：马达输入油液的实际压力。大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达的压差p。

11、额定压力 ps ： 能使马达连续正常运转的最高压力。 扭矩：输出扭矩专业制造专业服务2、液压执行元件（3）液压马达图形符号专业制造专业服务径向柱塞马达：低速大扭矩马达，严禁在超低速(5rpm以下）大扭矩（250bar以上）下长时间运行，润滑不好容易造成柱塞磨损。专业制造专业服务专业服务河南科技大学专业制造职能符号：无杆腔进油腔有杆腔回油腔液压缸 Hydraulic cylinder单杆活塞缸*液压缸是把液体的压力能转换成机械能的能量转换装置；液压缸运动速度只取决于输入流量的大小，与压力无关。专业制造专业服务液压缸 Hydraulic cylinder单杆活塞缸的三种工作形式：*液压缸差动连接可

12、以使活塞的运动速度变快，但输出推力会相对变小。专业服务河南科技大学专业制造伸缩液压缸：适用于工程机械。由多个活塞缸套装而成，且前级缸的活塞杆是后级缸的缸筒。液压缸 Hydraulic cylinder其它形式液压缸专业制造专业服务123按用途按操纵方式按联接方式压力控制阀流量控制阀方向控制阀手动操纵阀液动操纵阀电动操纵阀管式联接板式式联接插装式联接叠加式联接3、液压控制元件专业制造专业服务专业制造专业服务3、液压控制元件方向控制阀用在液压系统中控制液流的方向。 单向阀有普通单向阀和液控单向阀。 换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等。专业制造专业服务工作原理:左端进

13、油，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右端流出；若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。要求：正向流动阻力小，反向不通，密封好。开启压力：0.35bar3、液压控制元件*单向阀的作用是控制油液单向流动，正向通油时应接通，反向时截止。图形符号专业制造专业服务ABX职能符号3、液压控制元件液控单向阀 pilot check valve液控单向阀的应用锁紧液压缸；用于液压系统保压。自由通过专业制造专业服务ABP溢流阀T液压泵A BTP换向阀 directional valve 换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动，使油路接通

14、或切断而改变油流方向的阀。专业制造专业服务PA一个方块代表一位，有几个方块就代表几位二位三位3、液压控制元件“位”：指换向阀所具有的工作位置。专业制造专业服务图中：p压力油口o回油口A、B工作油口表示油流方向 表示油道封闭3、液压控制元件“通”：指换向阀与外部连接的管道数；一个方块中有几个与外部连接的通道就是几通,有 二通、三通、四通及多通。专业服务 根据阀芯的定位方式分为：弹簧钢球定位式弹簧自动复位式专业制造3、液压控制元件手动换向阀 manually operated valve 阀芯运动是借助于机械外力实现的。其中，手动换向阀又分为手动和脚踏两种；特点是工作可靠，节省能源。专业制造专业服

15、务电磁换向阀3、液压控制元件专业制造专业服务3、液压控制元件液动换向阀（Y) pilot operated valve专业制造专业服务3、液压控制元件电液换向阀*因电磁换向阀电磁吸力有限，对大流量换向阀应选用液动换向阀或电液换向阀专业制造专业服务滑阀的中位机能三位滑阀在中位时各油口的连通方式体现了换向阀的控制机能，称之为滑阀的中位机能。专业服务顺序阀河南科技大学专业制造3、液压控制元件压力控制阀的分类溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。压力继电器专业制造专业服务PT3、液压控制元件溢流阀专业制造专业服务图形符号Tp3、液压控制元件专业制造专业服务作背压阀3、液压控制元件应用作溢流阀（常开） 作

16、安全阀（常闭）专业制造专业服务直动式先导式 分类 定值减压阀定差减压阀定比减压阀3、液压控制元件减压阀 pressure reducing valve*在液压系统中，减压阀能够保持出油口压力稳定专业制造专业服务3、液压控制元件定值减压阀专业制造专业服务PA =PF保持出口压力PA稳定的措施减压阀3、液压控制元件专业制造专业服务减压阀与溢流阀比较abce溢流阀保持进口压力不变内部回油阀口常闭一般并联于系统减压阀出口压力不变外部回油阀口常开一般串联于系统专业制造专业服务河南科技大学3、液压控制元件顺序阀 sequence valve1、结构：主要由阀体、阀芯、调压弹簧、控制活塞及上下端盖等零件组成

17、。2、工作原理：顺序阀是一种利用压力控制阀口通断的压力阀。专业制造专业服务3、液压控制元件专业制造专业服务3、液压控制元件流量控制阀的共性：通过改变阀口大小，从而改变液阻实现流量调节的阀。普通流量控制阀包括：节流阀、调速阀溢流节流阀、分流集流阀节流阀d 4128l专业服务2q cdAPq p综合考虑各种因素得节流口的流量公式：q KLApm式中：KL 由节流口形状和油液性质决定的系数A节流口的通流截面积p节流阀前、后压差m由节流口形状决定的指数 m=0.51专业制造3、液压控制元件流量控制原理由流体力学知薄壁孔和细长孔的流量公式分别为：专业制造专业服务调速阀专业制造专业服务节流阀：F变， p变

18、，q变。调速阀：F变，p不变， q不变。调速阀的工作原理p1一定，p3 hpR p2 ，p =C ;p3 hpRp2，p =C。减压缝隙的压力补偿pR=p1p2工作原理动画专业制造专业服务职能符号：详细职能符号简化职能符号*与节流阀相比较，调速阀的显著特点是流量稳定性好专业制造专业服务插装阀a）图 方向阀组件b）图压力阀组件 c）图流量阀组件专业制造专业服务叠加阀专业制造专业服务比例阀基本知识*电比例调速阀用于控制液压系统的流量，使输出流量与电信号成比例。专业制造专业服务管路和管接头油箱过滤器密封装置蓄能器压力表冷却器4、液压辅助元件专业制造专业服务accumulator蓄能器气囊式蓄能器特点

19、：惯性小，反应灵敏，但制造困难，受皮囊强度影响，只能在一定的温度范围内工作。专业制造专业服务蓄能器accumulator专业制造专业服务滤油器 filter1、吸油滤油器职能符号：2、高压滤油器3、回油滤油器*过滤器的滤孔尺寸越大，精度越低。专业制造专业服务滤油器 filter4、低压滤油器5、滤芯专业制造专业服务1、渐变孔径的滤材。2、适当的滤材纤维尺寸。3、滤材的空隙固结。15 to 25mto 15 m1010 to15 m 1 to 5m滤材流失专业制造专业服务油箱 oil reservoir职能符号：*油箱在液压系统中属于辅助元件，主要功用是储存液压系统所需的足够油液，散发油液中的热

20、量，分离油液中的气体杂质及沉淀物。专业服务热交换器冷却器 cooler职能符号：板式冷却器*对水冷却器来说，其进水流量越大，进水温度越低，其冷却效果越好。专业制造专业制造专业服务循环水使用降水，造成大量水垢，降低散热能力，严重时会破坏密封，水进入液压油中，造成油液乳化。专业制造专业服务管件液压系统常用油管有钢管、橡胶软管等。应当根据液压装置工作条件和压力大小来选择油管。吸油管路0.51.5 米/秒压力管路26 米/秒回油管路1.52.5 米/秒专业制造专业服务压力控制回路速度控制回路方向控制回路开式系统回路与闭式系统回路1234专业制造专业服务1、压力控制回路：压力控制回路是利用压力控制阀来控

21、制整个系统或局部支路的压力，以满足执行元件对力和转矩的要求，包括：调压回路卸载回路减压回路增压回路平衡回路保压回路泄压回路专业制造专业服务1.1、调压回路：a、单级调压回路b、远程调压回路专业制造专业服务1.2、卸载回路： 功用 在液压系统执行元件短时间不工作时，不频繁启动原动机而使泵在很小的输出功率下运转。卸载方式：压力卸载；流量卸载（仅适用于变量泵）专业制造专业服务a、 换向阀中位机能卸载回路专业制造专业服务b、 用先导式溢流阀的卸载回路专业制造专业服务c、 限压式变量泵的卸载回路d、 有蓄能器的卸载回路专业制造专业服务1.3、减压回路： 功用 减小系统压力到需要的稳定值，以满足机床的夹紧、定位、润滑及控制油路的要求。专业制造专业服务专业服务2、速度调节回路调速原理与分类：当不考虑液压油的压缩性和泄露的影响时，