Hydraulische systemen en magneetkleppen in tunnelboormachines (TBM)
Overzicht
Tunnel saaie machines (TBMS) zijn een belangrijke technologie in moderne civiele techniek, in staat om tunnels efficiënt en veilig te graven voor een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder transport en nutsvoorzieningen. De kern van de werking van een TBM zijn het hydraulische systeem en magneetkleppen die de nodige stroom, controle en precisie bieden voor de verschillende functies van de machine. Dit artikel onderzoekt de componenten, toepassingen en voordelen van hydraulische systemen en magneetkleppen in TBM's, evenals hun toekomstige trends.
Deze afbeelding toont een tunnelboormachine met behulp van Sun's Cartridge -klep.
1. Inleiding
De komst van TBMS heeft een revolutie teweeggebracht in de manier waarop ondergrondse tunnels zijn geconstrueerd, waardoor graven sneller en veiliger is dan traditionele methoden. Deze machines werken in uitdagende omgevingen die robuuste systemen vereisen die in staat zijn om hoog vermogen en precieze controle te leveren. Hydraulische systemen (verbeterd door solenoïde kleppen) spelen een sleutelrol bij het bereiken van de prestaties die nodig zijn voor een efficiënte tunnelconstructie.
2. Hydraulisch systeem van schildmachine
Het hydraulische systeem is van cruciaal belang bij het stimuleren van de verschillende bewegingen en functies van de TBM. Hydraulische systemen werken volgens de wet van Pascal, die stelt dat de druk die op een gesloten vloeistof wordt uitgeoefend gelijkmatig door de vloeistof wordt overgedragen.
2.1 Samenstelling van het hydraulisch systeem
De belangrijkste componenten van het hydraulische systeem dat door TBM wordt gebruikt, zijn onder meer:
Hydraulische pompen: deze apparaten zetten de mechanische energie van een elektromotor om in hydraulische energie en produceren de hoge drukvocht die nodig is om een hydraulische cilinder te bedienen. Afhankelijk van de vereiste stroom- en drukspecificaties worden verschillende soorten pompen gebruikt, zoals tandwielpompen en zuigerpompen.
Hydraulische cilinder: een hydraulische cilinder is verantwoordelijk voor het omzetten van hydraulische druk in mechanische beweging. Ze bieden de lineaire beweging die nodig is voor verschillende bewerkingen, waaronder het opzetten van de snijkop, het bevorderen van de TBM en het aanpassen van de positie van de machine.
Hydraulische olietank: de olietank slaat hydraulische olie op en maakt thermische expansie mogelijk. Het filtert ook verontreinigingen uit en zorgt voor een soepele werking van het systeem.
Hydraulische lijnen en fittingen: ze dragen hydraulische vloeistof tussen componenten en verbinden pompen, cilinders, kleppen en andere componenten. Juiste maat en routering zijn van cruciaal belang voor het handhaven van de efficiëntie en het minimaliseren van wrijvingsverliezen.
2.2 Werking van het hydraulisch systeem
De werking van een TBM -hydraulisch systeem omvat verschillende stappen:
Een hydraulische pomp trekt vloeistof uit een reservoir en onder druk. Vloeistof onder druk wordt geleverd door hydraulische lijnen aan cilinders of kleppen, afhankelijk van de gewenste werking. Hydraulische cilinders zetten vervolgens hydraulische energie om in mechanische beweging, waardoor de TBM taken kan uitvoeren zoals graven, besturing en stabilisatie.
3. Solenoïde kleppen in tunnelboormachines
Een magneetklep is een elektromechanisch apparaat dat de stroom en richting van hydraulische olie in een systeem regelt. Ze zijn een integraal onderdeel van de hydraulische werking van tunnelboormachines.
3.1 Functie van de magneetklep
Het werkende principe van de magneetklep is het elektromagnetische principe. Wanneer een elektrische stroom door een spoel in een klep gaat, creëert deze een magnetisch veld dat de plunjer of anker verplaatst, waardoor de klep wordt geopend of gesloten. Deze actie reguleert de stroom van hydraulische olie.
Solenoïde kleptype:
Tweewegen kleppen: deze kleppen regelen de stroom naar een enkele actuator, waardoor het kan openen of sluiten.
Driewegkleppen: deze kleppen kunnen de stroom naar twee verschillende actuatoren regelen, waardoor vloeistof naar het een of het ander wordt gericht, waardoor de beweging in meerdere richtingen wordt vergemakkelijkt.
Proportionele kleppen: deze kleppen zorgen voor variabele regeling van vloeistofstroom, waardoor precieze controle van de snelheid en positie van hydraulische actuatoren mogelijk is.
3.2 Toepassing van de magneetklep
In tunnelboormachines worden solenoïde kleppen gebruikt voor:
Stuwkrachtregeling: past de stuwkracht aan die door de hydraulische cilinder wordt uitgeoefend om de machine voort te stuwen.
Bewerking van de snijkop: regelt de positie en beweging van de snijkop voor efficiënt graven.
Stuurmechanisme: stuurt de hydraulische stroom om het traject van de machine tijdens het tunnelen aan te passen.
Veiligheidsvoorzieningen: implementeer noodopstellingsprocedures door de hydraulische olietoevoer snel af te snijden om ongevallen te voorkomen.
4. Voordelen van hydraulisch systeem en solenoïde klep
De integratie van hydraulische systemen en magneetkleppen in tunnelboormachines biedt vele voordelen:
4.1 Hoog vermogen / gewichtsverhouding
Hydraulische systemen kunnen enorme hoeveelheden kracht genereren met behoud van compacte dimensies, wat cruciaal is in de strakke ruimtes van de tunnelconstructie. Met deze mogelijkheid kan de TBM zware missies uitvoeren zonder gewicht toe te voegen.
4.2 Precisiebestrijding
Hydraulische beweging kan nauwkeurig worden gecontroleerd met behulp van solenoïde kleppen. Deze precisie is van cruciaal belang voor het handhaven van de afstemming van de TBM en het zorgen voor optimale snijprestaties, waardoor de algehele efficiëntie van het tunnelingproces wordt verhoogd.
4.3 Verbeterde beveiliging
Hydraulische systemen zijn ontworpen met veiligheidsfuncties, waaronder drukontlastingskleppen en noodstapsystemen. Deze functies minimaliseren het risico op ongevallen en zorgen voor een veilige werking in uitdagende omgevingen.
4.4 Flexibiliteit en aanpassingsvermogen
Het hydraulische systeem kan eenvoudig worden aangepast aan verschillende tunnelconstructieomstandigheden en -vereisten. Door de mogelijkheid om stroming en druk aan te passen, kunnen tunnelboormachines zich aanpassen aan verschillende geologische uitdagingen.
5. Future Trends
In de toekomst wordt verwacht dat de ontwikkeling van schildmachine hydraulische systemen en solenoïde kleppen zich op de volgende belangrijke gebieden zal concentreren:
5.1 Integratie met automatisering en IoT
De integratie van Internet of Things (IoT) -technologie in hydraulische systemen zal realtime monitoring en afstandsbediening mogelijk maken. Deze ontwikkeling zal de operationele efficiëntie verhogen en downtime verminderen door voorspellend onderhoud.
5.2 Geavanceerde materialen en vloeistoffen
Onderzoek naar nieuwe materialen voor hydraulische componenten en milieuvriendelijke hydraulische vloeistoffen zal de duurzaamheid van het systeem verhogen en de impact op het milieu verminderen. Innovaties in vloeistoftechnologie kunnen de prestaties verbeteren en onderhoudsbehoeften verminderen.
5.3 De energie -efficiëntie verbeteren
Naarmate duurzaamheid steeds belangrijker wordt, zal er een focus zijn op het ontwerpen van energiezuinige hydraulische systemen om het stroomverbruik te minimaliseren met behoud van de prestaties. Deze overgang kan de ontwikkeling van variabele verplaatsingspompen en energieherstelsystemen omvatten.
