一.液压系统原理
盾构机的绝大部分工作机构主要由液压系统驱动来完成，液压系统可以说是盾构机的心脏，起着非常重要的作用。这些系统按其机构的工作性质可分为：
2.刀盘切割旋转液压系统
3.管片拼装机液压系统
4.管片小车及辅助液压系统
5.螺旋输送机液压系统
6.液压油主油箱及冷却过滤系统
7.同步注浆泵液压系统
8.超挖刀液压系统
以上8个系统除同步注浆泵液压系统在1号拖车、超挖刀液压系统在盾壳前体为两个独立的系统外，其余6个液压系统都共用一个油箱，并安装在2号拖车上组成一个液压泵站。有的系统还相互有联系。下面就分别介绍一下以上8个液压系统的作用及工作原理。
（一）盾构机液压推进及铰接系统
1.盾构机液压推进
（1）盾构机液压推进系统的组成
盾构机液压推进系统由液压泵站，调速、调压机构，换向控制阀组及推进油缸组成，30个油缸分20组均布的安装在盾构中体内圆壁上（见图），并分为上、下、左、右四个可调整液压压力的区域，为盾构机前进提供推进力、推进速度，通过调整四个区域的压力差来实现盾构机的转弯调向及纠偏功能。铰接系统的主要作用是减小盾构机转弯或纠偏时的曲率半径上的
直线段，从而减少盾尾与管片、盾体与围岩间的摩擦阻力。 （2）推进系统液压泵站：
推进系统的液压泵站是由一恒压变量泵（1P001）和一定量泵（1P002） 组成的双联泵，功率为75KW ，恒压变量泵为盾构的前进提供恒定的动力。 恒压泵的压力可通过油泵上的电液比例溢流阀（A300 ）调整，流量在0-q max 范围内变化时，调整后的泵供油压力保持恒定。恒压式变量泵常用于
阀控系 统的恒压油源以避免溢流损失。
由恒压变量泵输出的高压油分别送达A 、B 、C 、D 四组并联的推进方向 控制阀组，经过阀组的流量、压力调整和换向后再去控制推进油缸，从而使 推进油缸的推进速度、推力大小及方向得到准确控制。因每组油缸的控制原 理都一样，下面就以B 组中的第一个油缸控制为例，介绍其作用和工作原理。
油泵输出的高压油经高压管路由B 组的P 口进入，一路径F1 （过滤） -A111 （流量调整）-A101 （压力调整）一经电液换向阀进入推进油缸。 缸的快进快退，提高工作效率。A783控制的插装阀。A403为推进油缸底端 预卸荷阀。阀组中还有液控单向阀、载荷溢流阀，以及A256压力传感器和 油缸行程传感器。四组阀组中的电液换向阀的液控油由定量泵（1P002 ）经 减压阀（1V034 ）提供。 2. 铰接装置工作模式分三种：
铰接装置的动力来源于推进系统的液压泵站中的定量泵（1P002 ），铰接
（2）铰接保持（HOLD 或FREE ）模式（浮动模式），该模式下（H001、
H002 ）都不得电截止。铰接油缸有杆腔的油被封闭，油量保持不变，被封闭
装置的加载和卸载由（A349 ）两位 两通电液阀控制。
（1）铰接回收 （PULL 或 RETRACTION ）
模式（减小铰接间 隙），定量泵输送来的高压油从阀 快（2C001 ） P 口进入，此时（H001） 不得电截止，（H002）得电导通， 高压油进入铰接油缸的有杆腔使 铰接油缸回收。中空板封边机
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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 时也对其进行了补油。 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
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的油在所有相互并联的有杆腔内互相补偿，直线推进时保持铰接间隙，转弯 时处于浮动状态。
（3）铰接释放（RELEASE 或LOOSE ）模式（伸长模式），当（H001）得 电导通，（H002 ）无电
截止时，铰接油缸有杆腔的油接通低压，在盾构机推 进时，因盾尾的阻力使铰接油缸被拉长，达到增大铰接间隙的目的。该油路 中还设有负载溢流阀（V2）、压力传感器（H005）及铰接间隙长度传感器。 另外可以通过（2V003、2V004、）的导通和截止达到铰接保持和铰接释放 功能。但当（2V003、2V004）两个阀的截止，在铰接油缸有杆腔的压力过 高时（盾构机推进时，盾尾如果被卡住），因无压力传感器的压力显示和载荷 溢流阀的溢流，可能会使铰接油缸损坏或油管爆裂。
（二）刀盘旋转液压系统
刀盘旋转系统可分为补油回路、主工作回路、外部控制供油泵、主泵夕卜 部控制回路、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。下面分别介绍各回路的作用及工作原理。 补油回路：因主
工作回路是闭式回路，加之系统功率大，需要进行补油 一 01
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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
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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。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 主泵斜盘伺服油缸及双向伺服控制阀，司服阀由外部控制回路调压控制，以 便实现换向和无级调速。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（1Z017）返回油箱。载荷溢流阀当载荷过大 时使过高的压力油泄至低压侧，以达到保护系统不受损坏。排放阀用于闭式
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系统多余的热油经低压侧排放回油箱。节流阀（1Z017）是保证排放出的压力油与油箱之间形成约20bar的压差。
主泵控制回路用于控制其斜盘的土角度，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（1V002）到达司服阀的左右端，使司服油缸的无杆腔进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。
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