姜成

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司 430074）

0 引言

盾構隧道機是一種現(xiàn)代建筑機械，致力于在各種地質條件下建造隧道。推力系統(tǒng)是機器的關鍵部分，由于其很大的力而由液壓系統(tǒng)驅動。地下條件是如此復雜，通常是不可預測的，以至于推力系統(tǒng)可能會暴露在極端的工作條件下并遇到?jīng)_擊載荷，例如從掘進工作面通過機器前的巖石傳遞的力。推力系統(tǒng)的順從性是推力過程中需要解決的最明顯的問題之一。一些研究人員已經(jīng)定義了盾構掘進機的合規(guī)性以進行分析和設計。他們定義了機械系統(tǒng)的剛度和隧道面的等效接觸剛度。該定義主要涉及機械結構和零件的載荷傳遞特性，因此相關研究因其工作重點不同而無法應用于液壓執(zhí)行器的動態(tài)過程。

由于其高耐用性，高功率重量比和快速響應，液壓驅動系統(tǒng)已在各種應用和行業(yè)中扮演著非常重要的角色。特別是對于重型機械以及在最惡劣或極端條件下運行的機械（例如建筑機械），液壓動力傳輸是最佳的解決方案，并且大多是獨家解決方案。在此類應用中的一個重要問題是執(zhí)行器與環(huán)境之間的適當相互作用，因為液壓系統(tǒng)不可避免地要承受相當大的沖擊載荷。在這種情況下，液壓系統(tǒng)應適應施加在其上的外部負載，并在消除沖擊能量并獲得所需工作壓力的同時，盡可能對環(huán)境做出穩(wěn)定的響應。正常狀態(tài)到?jīng)_擊響應之間的過渡可能會包含不希望有的沖擊力，這些沖擊力會使穩(wěn)定的操作系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至會對系統(tǒng)造成巨大損害?？梢詮膬蓚€角度來實現(xiàn)穩(wěn)定過渡運動期間的沖擊效果：①研究由壓力或流量反饋構建的封閉控制系統(tǒng)的動態(tài)響應特性；②通過增加能量存儲設備來改善系統(tǒng)，以吸收液壓沖擊或負載沖擊。

但是，到目前為止，尚無參數(shù)或變量可用于定義和評估系統(tǒng)響應特性是否足以通過特定的嚴格的工作條件，無論是定量還是定性。液壓系統(tǒng)的順應性只是解決了液壓動力傳輸中遇到的這個問題，也就是說，給定的液壓系統(tǒng)如何有效地減少由于外部沖擊負荷而造成的危害。

研究人員經(jīng)常關注機械系統(tǒng)的順應性理論和相應的評估方法。許多研究成果已應用于工業(yè)領域。這些研究主要針對工業(yè)機器人和機械手，要考慮機械裝置的剛度或柔韌性，并進行順應性控制以確保力或運動與操作環(huán)境相適應，例如在組裝過程中將螺栓插入孔中。不幸的是，液壓系統(tǒng)的柔韌性相差很大，因此在機械系統(tǒng)的設計和分析中采用的那些不適用于液壓系統(tǒng)。

1 盾構機常見液壓系統(tǒng)故障

1.1 液壓油被污染

液壓油的污染是盾構機液壓系統(tǒng)的主要問題。污染物通常會阻塞機油濾清器和管道，液壓油污染的主要原因有兩個：①周圍環(huán)境中的水或空氣混入了油中。實驗表明，空氣會從損壞的密封位置或漏油進入機油，從而加速機油的氧化變質。如果將水混入高溫高壓液壓油中，將立即導致油爆裂。在嚴重的情況下，它將對組件造成非常嚴重的損壞。②液壓元件被液壓元件的損壞或摩擦引起的金屬屑污染。

1.2 油溫超過規(guī)定溫度

當純液壓油以很高的速度通過液壓彎頭或換向閥時，由于護罩外部負載的可變性，諸如刀頭的驅動系統(tǒng)和推進系統(tǒng)之類的系統(tǒng)會經(jīng)常發(fā)生變化，這將導致一部分液壓能轉換為熱能，這會增加油溫。液壓系統(tǒng)的最佳油溫應在35℃～55℃的范圍內。當油溫高于此范圍時，會產生許多不利影響，會降低機油的粘度如圖1所示，并且摩擦會增加，這將導致零件發(fā)熱并增加泄漏的可能性。當溫度持續(xù)升高并達到一定水平時，也會導致執(zhí)行器動作緩慢。

圖1

2 盾構機液壓系統(tǒng)故障診斷方法

2.1 手動診斷方法

（1）目視檢查方法：要求相關檢查人員通過現(xiàn)場目視檢查設備的封閉狀態(tài)，以確定液壓系統(tǒng)的故障狀態(tài)。

（2）聽覺方法：由于不同的故障會產生不同的噪音，因此維護人員可以通過聽取液壓系統(tǒng)的反饋聲音來準確判斷故障的位置和深層原因。

（3）觸摸方式：通過這種方式，可以徹底了解設備實際操作過程中的振動和溫度等因素，并可以知道設備本身存在的故障。

（4）排除方法：逐一測試與系統(tǒng)故障相關的組件。通過不斷縮小故障范圍并最終找到故障點，該方法可以有效，準確地發(fā)現(xiàn)設備故障。

（5）比較方法：更換可能導致故障的局部零件，然后觀察更換效果。如果故障仍然存在，則表明故障產生的其他組件。如果故障已減少或消失，則說明該組件是故障的根本原因。此方法不適用于大規(guī)模故障檢查。

（6）綜合方法：是對上述方法進行綜合故障排除的方法。由于該方法可以從各個方面診斷故障，因此更適合對相對復雜的液壓系統(tǒng)進行故障排除。這種方法更常用于日常故障診斷。

2.2 借助PLC進行系統(tǒng)監(jiān)控

當液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，將便攜式計算機連接到PLC上以實時監(jiān)視電磁體的狀態(tài)，從而了解液壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而易于檢測到某個方面系統(tǒng)故障，但是，這種方法對技術人員的要求更高。

2.3 熟悉系統(tǒng)原理圖

在進行分析和故障排除時，可以采取“首先是兩側，然后是中間”的方法，從電源和執(zhí)行器開始，然后分析來自管道或液壓組件的故障，并注意各個管道發(fā)出的信號，組件隨時處于工作狀態(tài)時檢查每個組件。

3 盾構機液壓系統(tǒng)的正確維護方法

3.1 實施定期檢查制度

實施定期檢查制度可以有效保證盾構機的正常運行，并應根據(jù)盾構機的長期維修經(jīng)驗制定每日檢查，每周檢查和每月檢查的制度。日常檢查是對盾構機液壓系統(tǒng)的日常檢查。檢查主要包括：油管和接頭泄漏。每周檢查是每周定期對系統(tǒng)進行的大規(guī)模檢查。檢查關鍵零件的機油壓力和過濾器；每月檢查主要是針對液壓油的質量。

3.2 液壓系統(tǒng)的防護工作

（1）雜物進入系統(tǒng)。盾構機設備中使用的液壓系統(tǒng)具有零件精密的特點。在實際應用過程中，一旦雜質進入，肯定會影響液壓系統(tǒng)的運行質量，會引起各種故障問題。在實際的施工過程中，由于施工環(huán)境較為復雜，雜質進入設備內部的情況比較普遍。為了避免雜質進入對液壓系統(tǒng)功能的威脅，我們需要定期清潔內部。在清潔過程中，我們必須確保清潔工具的清潔度符合相應的標準。在拆卸液壓系統(tǒng)的過程中，還應采取相應的防塵措施，并對設備的外部進行徹底清潔，以確保在沒有灰塵的情況下不拆卸液壓系統(tǒng)。安裝過濾器和更換機油時的具體操作如下。同時，必須確保完全清除底部污漬，并且只有在用專業(yè)無塵紙擦拭后才能安裝過濾器。

（2）空氣進入液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)中存在空氣時，空氣會隨著液壓油箱中的壓力變化而發(fā)生不同的反應。當油箱中的壓力降低時，工作油中會出現(xiàn)氣體，而當壓力升高時，會在工作油表面形成氣泡，并且在壓力的作用下會發(fā)生破裂反應。會導致液壓油混濁，這將大大降低液壓系統(tǒng)的動力作用。因此，在維護期間，應盡可能消除液壓油中的氣體。

4 結束語

由此可見，不同的故障需要有不同的解決措施，我們要在實際的工作中不斷積累經(jīng)驗，對已經(jīng)發(fā)生的故障進行總結，對潛在的隱患進行防患于未然，運用不同的方法，另一方面提高技術人員的自身技術能力，利用自身過硬的理論素養(yǎng)指導實踐，以提高在盾構機液壓系統(tǒng)的故障解決中的效率。