中船重型装备有限公司 511470
摘要：该文介绍了一种超高压、手动变量型、斜轴式柱塞液压泵，并进而分析了其工作原理及盾构设备应用。
关键词：斜轴、手动变量
1 引言
与其它传动方式相比，液压传动具有其独特的优越性。例如，液压装置的结构紧凑、体积小、重量轻、功率与重量比大，利用液压传动容易获得很大的驱动力和转矩；液压传动工作比较平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向；液压传动能在大范围内实现无级调速，易于实现自动化。
液压泵作为液压系统的核心元件，其技术水平和性能的高低，在很大程度上决定了主机的整体性能和质量。
盾构机（隧道掘进机）是铁路、公路、水利、水电、城市地铁、越江、海底隧道等大批不同断面、不同隧道施工建设类工程机械。盾构机挖掘过程中的方向控制铰接系统，要完成小空间布置、大负载油缸伸缩动作，目前有效地采用了超高压、变量型、斜轴式柱塞泵。
本文主要针对超高压、变量型、斜轴式柱塞泵的原理、优势特性及盾构配套应用进行分析和介绍。
2 斜轴式轴向柱塞泵的工作原理
这种轴向柱塞泵的传功轴中心线与缸体中心线倾斜一个角度α，故称斜轴式轴向柱塞泵，目前应用比较广泛的是无铰斜轴式柱塞泵。如下图所示为该泵的工作原理。
当主轴1转动时，通过连杆2的侧面和柱塞3的内壁接触带动缸体4转动。同时，柱塞在缸体的柱塞孔中做往复运动，实现吸油和压油。其排量基本关系公式：
V=¼（πd2 D tanα Z）
式中d——柱塞直径；
D——柱塞在缸体上的分布圆直径；
α——缸体倾角；
Z——柱塞数量；
斜轴式轴向柱塞泵与直轴式轴向柱塞泵相比，优势特性如下：
a 柱塞的侧向力小，因而由此引起的摩擦损失很小。
b 主轴与缸体的轴线夹角较大，斜轴式泵的一般为25°，最大达40度；而直轴式泵的一般是15°，最大20°，所以斜轴式泵变量范围大。
c 主轴不穿过配油盘，故其球面配油盘的分布圆直径可以设计得较小，在同样压力的摩擦副的比功率值（pv）较小，因此可以提高泵的转速。
d 连杆球头和主轴盘连接比较牢固，故自吸能力较强。
e 转动部件的转动惯量小，启动特性好，启动效率高。
3 斜轴式轴向柱塞泵在盾构机应用中的应用分析
盾构机方向控制铰接系统中，动力单元液压泵采用川崎LVP017型号。这种型号为最适合高压千斤顶、隧道挖掘机等的超高压手动变量的斜轴式柱塞泵。
3.1规格特性
手动将流量调节螺钉L尺寸调节到28MM对应的17.4cm³的排量，按照盾构机配置18.5KW电机选型额定转速1465转/分钟。铰接油缸缸径杆径270/160mm，行程s=190mm，16根油缸已知条件。
主动铰接系统几何流量公式如下：
几何流量（L/min）/1000=几何排量（cm³/r）*轴转速（r/min）
系统流量经过计算为：
17.4x1465/1000=25.491L/min符合系统25L/min流量要求。
主动铰接单根油缸回缩几何力公式如下：
几何力（N）=有效面积（cm²）*压力（bar）*10
单根回缩力经过计算为：
π*（272-162）÷4x350x10÷1000=1300.23KN符合系统1300KN回缩力要求。
4 总结
斜轴式柱塞泵具有超高压、手动变量、结构紧凑等特性，适应于盾构设备铰接系统动力配置。通过对手动变量斜轴式柱塞泵的原理及应用进行分析，意在为盾构机液压泵初始状态调试提供参考，促进该类型液压泵在盾构掘进设备上的合理选用。
参考文献：
【1】路甬详.液压气动技术手册【M】.北京：机械工业出版社，2002.
【2】成大先.机械设计手册【M】.北京：北京理工大学出版社，1998.
论文作者:汪兴浩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/17
标签：盾构论文; 柱塞泵论文; 变量论文; 缸体论文; 液压泵论文; 柱塞论文; 液压论文; 《基层建设》2017年第18期论文;