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실드 추진 유압 시스템 밸브 테스트 벤치?
방패기는 다학과 기술을 하나로 모아 지하 터널 굴착을 전문으로 하는 대형 공사 설비이다. 발굴 속도, 품질, 노동 강도 낮음, 안전 높음, 지표 침하, 환경에 미치는 영향 감소 등의 특징을 갖추고 있어 기존 드릴링 터널 시공에 비해 뚜렷한 우세 [1, 2] 를 가지고 있습니다.
추진 시스템은 전체 방패 기계의 상승 임무를 맡고 있으며, 방패 기계의 회전, 곡선 이동, 자세 제어, 보정 및 동기화 운동을 완료해야 하며, 방패 기계가 예정된 노선을 따라 전진할 수 있도록 하는 것이 방패 기계의 핵심 시스템이다. 방패 기계는 고전력, 가변 부하, 장거리 전력 전송 및 제어 기능을 갖추고 있으며 추진 시스템은 유압 시스템을 사용하여 전력 전송, 분배 및 제어 [3] 를 수행합니다.
실드 추진 시스템의 열악한 작업 환경으로 인해 작업 공간이 제한되어 제어 시스템이 필요한 밸브는 통합 기술로 높은 신뢰성을 갖추고 있습니다. 추진 시스템 밸브 그룹 시험대의 작동 원리와 설계 계산을 주로 소개하고, 추진 시스템 밸브 그룹의 성능 테스트를 위한 테스트 플랫폼을 제공합니다.
1 추진 유압 시스템 밸브 테스트 벤치의 원리 설계
설계된 추진 시스템 밸브 그룹의 성능을 테스트하기 위해 밸브 그룹의 테스트 요구 사항에 따라 1 시험대가 설계되었습니다. 이 시험대는 다음과 같은 실험을 할 수 있다: 1) 밸브 블록 밀봉 성능 실험; 2) 비례 압력 밸브 압력 조절 성능 시험; 3) 비례 유량 밸브 속도 조절 성능 시험; 4) 유압 제어 체크 밸브 압축 성능 시험; 5) 카트리지 밸브 제어 테스트.
그림 1 은 설계된 추진 시스템 밸브 테스트 벤치의 다이어그램입니다. 그림에서 숫자 12 ~ 22 는 테스트 중인 추진 시스템의 통합 밸브 그룹 다이어그램입니다. 추진 유압 시스템은 전기 비례 릴리프 밸브가 있는 정압 가변 펌프를 동력원으로 사용하여 동시에 4 개 구역에 기름을 공급합니다. 구역 제어로 인해 네 개의 구역은 차폐 세그먼트 분포 위치만 다를 뿐 제어 방식과 작동 원리는 정확히 동일합니다 [4]. 그림과 같이 비례 릴리프 밸브 14 는 유압 실린더의 추진 압력을 조절하고 압력 센서에 의해 감지된 압력과 함께 압력 폐쇄 루프 피드백 제어를 형성하여 실시간으로 추진 압력을 제어합니다. 비례 속도 조절 밸브 22 는 시스템에 들어오는 흐름을 조정하고 유압 실린더 내장 변위 센서 감지의 변위와 속도 폐쇄 루프 피드백 제어를 형성하여 실시간으로 추진 속도를 제어합니다. 카트리지 밸브 12 와 두 개의 T 자형 전자기 방향 밸브 13 은 비례 속도 조절 밸브 22 를 단락시켜 유압 실린더의 빠른 움직임을 가능하게 하여 유압유가 유압 실린더로 들어갈 때 발생하는 압력 손실을 줄일 수 있습니다. 카트리지 밸브 2 1 및 2 개의 T 자형 전자기 방향 밸브 15 를 사용하여 유압 실린더를 빠르게 후진시켜 유압 오일의 역류 저항을 줄입니다. 3 개의 크로스 전자기 방향 밸브 20 은 작업 상태 전환을 완료하는 데 사용되며 유압 실린더의 전진, 후퇴 및 정지 상태를 추진할 수 있습니다. 릴리프 밸브 18 은 시스템 과부하 보호를 위해 사용됩니다. 추진되는 순간, 유압 실린더의 유입구에 순간 과부하가 발생할 수 있다. 이때 릴리프 밸브 18 이 즉시 열리면서 단락이 형성되고, 유입유와 리턴 회로가 자체 순환되어 과부하 유로가 완충됩니다. 두 개의 이통 전자기 방향 밸브 17 을 사용하여 고장 가동 중지 시 유압 실린더의 언로드 및 유지 관리를 수행함으로써 언로드 시 압력 충격을 줄일 수 있습니다. 두 개의 두 개의 전자기 방향 밸브 17 앞에 있는 댐핑 구멍은 두 개의 두 개의 전자기 방향 밸브 17 무부하 시 압력 충격을 방지합니다. 카트리지 밸브 12 및 2 1 전면 댐핑 구멍은 카트리지 밸브의 개방 속도를 조정하고, 카트리지 밸브의 정적 및 동적 특성을 변경하고, 유압 충격을 줄이는 데 사용됩니다. 댐핑 구멍 지름은 경험값에 따라 일반적으로 0.8~2.5 mm 입니다.
추진 시스템 통합 밸브 그룹의 작동 원리에 따라 시험대 시스템의 테스트 원리와 방법은 다음과 같습니다.
(1) 먼저 시험용 밸브 그룹을 가압하고, 밸브 그룹의 밀봉 성능을 점검하고, 밸브 그룹 회로가 원활한지 확인합니다.
⑵ 2 비트 4 방향 밸브 7 을 왼쪽에 배치하고, 3 비트 4 방향 밸브 20 을 왼쪽에 배치하고, 비례 속도 조절 밸브 22 를 최대 개방도에 배치하고, 스로틀 1 1 을 일정한 개방도에 두고, 유압 펌프를 가동하고, 비례 릴리프 밸브1을 조정합니다. 밸브 비례 릴리프 밸브의 조절 기능이 정상인지 여부는 압력계를 읽어서 확인할 수 있다.
⑶ 2 비트 크로스 방향 밸브 7 을 왼쪽에 배치하고, 3 비트 크로스 방향 밸브 20 을 왼쪽에 배치하고, 비례 릴리프 밸브를 최대로 조정하고, 스로틀 1 1 을 최대 개방도로 로드하고, 유압 펌프를 가동하고, 비례 속도 제어 밸브 22 를 조정합니다. 밸브 비례 속도 조절 밸브의 조절 기능이 정상인지 여부는 압력계를 읽어서 확인할 수 있다.
(4) 2 비트 크로스 방향 밸브 7 을 올바른 위치로 설정하고 유압 펌프를 작동시키고 비례 속도 조절 밸브 22 를 끄고 부하 스로틀 1 1 을 끄고 밸브 세트를 특정 값으로 가압하고 유압 펌프를 끄고 유압 제어 단방향 밸브/KLOC 를 감지합니다. 로드 스로틀 1 1 을 켜서 3 비트 크로스 밸브 20 의 밀봉성을 동시에 감지할 수 있습니다. 안전 밸브 18 을 조정하여 안전 밸브 18 의 과부하 및 언로드 기능을 감지할 수 있습니다. 2 비트 양방향 밸브 17 에 전원을 공급하고 압력 충격 소리가 있는지 감지하여 적절한 댐핑 구멍을 선택하고 압력 충격을 줄입니다.
5] 2 비트 크로스 밸브 7 을 왼쪽에 배치하고, 3 비트 크로스 밸브 20 을 오른쪽에 배치하고, 비례 릴리프 밸브 14 를 최대 압력에 배치하고, 비례 속도 조절 밸브 22 와 부하 스로틀 1 1 을 가동합니다 압력계를 읽어서 밸브를 검사할 수 있다.
2 테스트 시스템의 주요 매개 변수 계산
추진 시스템의 요구 사항에 따라 시험 시스템 압력은 추진 시스템의 설계 압력보다 크거나 같아야 합니다. 추진 시스템의 최대 작동 압력은 2 1.5 MPa 이므로 시험 시스템 압력은 22 MPa 입니다.
2. 1 시스템 유량 측정
시스템 액추에이터를 추진하는 유압 실린더 크기는 φ200/φ 160× 1 900mm 이고, 각 지역의 유압 실린더 최대 속도 v 는 1.4 m/min 이며, 아래쪽 영역은 다음과 같습니다
상구에는 6 개의 유압 실린더가 있어 유량이 95L/min 이어야 합니다. 왼쪽 및 오른쪽 두 구역에는 각각 8 개의 유압 실린더가 있으며 필요한 유량은 126.6 L/min 입니다.
이 테스트 시스템은 주로 추진 시스템 통합 밸브 그룹의 압력 제어 성능을 테스트합니다. 흐름 제어 성능은 상단 영역에서 6 개의 추진 유압 실린더의 흐름 제어 성능을 시뮬레이션하여 시스템 흐름이 95 L/min 임을 확인할 수 있습니다.
2.2 주 구동 펌프 매개 변수 계산 및 선택
계산된 흐름 및 시스템 압력에 따라 주 구동 유압 펌프를 선택합니다. 선택할 때 펌프의 정격 유량은 계산에 필요한 유량과 같아야 하며, 너무 많이 초과해서는 안 된다. 그러나 펌프의 정격 압력은 시스템 작동 압력의 25% 이상일 수 있습니다. 펌프 유량 공식에 따르면 펌프의 변위는 다음과 같습니다
형식 중: VG--유압 펌프의 이론적 변위 (mL/r)
Q 1- 시스템에 필요한 유량 (리터/분), Q 1 = 95 리터/분.
N- 모터 속도 (회전/분), n = 1 500 회전/분.
η v-유압 펌프의 부피 효율, ηv=0.9.
계산에 따르면 유압 펌프는 독일 포스 음악을 사용하며 모델 A 10VO7 1DR 입니다. 이 펌프는 개방형 시스템에 사용되는 가변 펌프입니다. 정격 압력 28 MPa, 최대 압력 35 MPa, 이론적 변위 7 1 mL/r 은 시스템의 작업 요구 사항을 충족합니다.
2.3 모터 전력 계산 및 선택
공식에 따르면 모터 전력은 다음과 같습니다
형식 중: n--필요한 모터 전력 (kW)
Qp- 펌프 정격 유량 (리터/분)
VG- 펌프 변위 (ml/r mL/r), VG = 71ml/r/R.
N- 모터 속도 (회전/분), n = 1 500 회전/분.
ηm- 펌프의 기계적 효율, ηm=0.9.
ηV- 펌프의 체적 효율, ηv=0.9.
△p- 시스템 차압 (MPa), △p =22 MPa.
계산에 따르면 ABB 사의 Y2- 250M- 4- B35 모터는 시스템 요구 사항을 충족하기 위해 55 kW 의 전력을 사용합니다.
2.4 연료 탱크 설계
연료 탱크는 개방형 연료 탱크를 사용하며, 상자 안의 액위는 대기와 통한다. 연료 탱크 상단에는 공기 필터가 장착되어 있으며 주유구로도 사용됩니다. 연료 탱크의 유효 용적은 일반적으로 분당 펌프의 3 ~ 7 배, 펌프는 분당 유량이
연료 탱크의 유효 부피는 95.8×7=670.6 L 이어야 하며, 유효 부피가 80% 이면 연료 탱크의 총 부피는 840 L 입니다. 탱크의 3 면 크기는1000mm ×1000mm × 850mm 입니다.
2.5 보조 부품 계산 및 선택
필터는 유압 시스템의 중요한 부품이다. 유압유의 오염물을 없애고, 기름의 청결도를 유지하고, 시스템 구성 요소의 신뢰성을 보장할 수 있다. 요구 사항에 따라 시스템 압력 파이프 필터는 온주 여명 회사의 ZU- H250× 10DFP 입니다.
연료 탱크의 유효 부피 670.6 L 에 따라 시스템 최대 유량 95 L/min, 여명 회사 필터 EF7- 100 을 사용합니다. 연료 흐름은 1 10 L/min 이고 공기 흐름은 1 055 L/min 입니다. 흡입관 유속 V 가 0.5 ~ 1.5 m/s 인 경우 흡입관 내경을 결정합니다.
표준 호스 지름 ф50mm 를 취하면 요구사항을 충족시킬 수 있습니다.
유압유관 유속 V 는 4 ~ 7 m/s 로 유압유관 내경을 결정합니다.
표준 호스 지름 ф 19mm 은 요구 사항을 충족합니다.
펌핑 스테이션 및 테스트 벤치의 3 차원 설계 및 솔리드 맵
시스템 설계의 정확성을 향상시키고 테스트 베드 시스템의 각 구성 요소 전체 어셈블리의 소형성과 견고성을 향상시키기 위해 3D 파라메트릭 설계 소프트웨어인 Pro/E 를 사용하여 만든 3D 솔리드는 각 물리적 구성 요소의 실제 특징을 완벽하게 재현할 수 있습니다. 따라서 솔리드의 가상 어셈블리 및 동작 분석을 쉽고 직관적으로 수행할 수 있습니다. 어셈블리의 다양한 부분을 관찰하고 설계의 정확성, 합리성 및 정확성을 검사하여 설계 단계에서 다양한 문제를 발견하고 해결하여 설계 효율성을 높입니다 [5]. 그림 2 는 Pro/E 가 설계한 시스템 펌프장 및 시험대의 3 차원 레이아웃 다이어그램으로, 그림 3 은 테스트할 추진 시스템 통합 밸브 블록 다이어그램이고 그림 4 는 추진 시스템 통합 밸브 블록 테스트 벤치입니다.
4 디버깅 결과 및 현장 홍보
실험대에서 디버깅을 통해 통합 밸브와 부품 간의 밀봉 성능이 우수하고 루프가 원활하다는 것을 알 수 있습니다. 22 MPa 의 시스템 작동 압력 하에서 장기간 작동할 수 있으며 최대 최대 최대 압력 35 MPa 를 견딜 수 있어 시스템의 밀봉 성능 요구 사항을 충족합니다. 비례 밸브 확대판의 전류를 조절하여 비례 속도 조절 밸브와 비례 릴리프 밸브는 0 ~ 100% 의 교정 범위 내에서 무단 속도를 조절할 수 있으며 시스템의 작업 요구 사항도 충족할 수 있습니다. 동시에, 플러그 밸브의 차단 기능, 릴리프 밸브의 과부하 하역 능력 및 방향 밸브의 압력 충격은 모두 설계 요구 사항을 충족합니다.
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