隨著地下連續(xù)墻在基礎建設中的廣泛應用，雙輪銑槽機作為地下連續(xù)墻施工設備在基礎施工中槽形規(guī)則、垂直精度高、防滲性好、安全環(huán)保，特別是復雜巖層條件下施工是首選的必要設備。雙輪銑槽機產(chǎn)品的核心技術之一是液壓系統(tǒng)的設計，因此深入研究雙輪銑槽機液壓系統(tǒng)，提高成槽施工效率，具有重要的現(xiàn)實意義。

1、裝置的液壓系統(tǒng)設計

銑削裝置液壓系統(tǒng)設計的要求是考慮滿足銑輪銑削工作的工藝要求，即銑輪轉矩和轉速都能在較大范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，并能單獨正、反方向回轉、功率損耗小。因此，銑削輪轉矩和轉速的調(diào)節(jié)，實際上是液壓馬達的輸出轉矩和轉速的調(diào)節(jié)。

銑槽機在進行工作時，左右兩個銑輪馬達同時帶動兩個銑削輪工作，兩個銑削輪馬達采用兩個主液壓油泵單獨供油。其液壓原理圖如圖1所示。由圖可知，銑削輪和泥漿液壓油泵的液壓系統(tǒng)中，主要由軸向柱塞變量液壓油泵、軸向柱塞變量馬達、溢流閥、多路閥、集成閥、平衡閥、梭閥、壓力補償法和蓄能器等組成的負載敏感系統(tǒng)。

銑削液壓系統(tǒng)中采用三個變量液壓油泵分別為兩個銑削輪和泥漿液壓油泵供油，變量液壓油泵7為左側銑削輪供油，變量液壓油泵12為泥漿液壓油泵供油，變量液壓油泵14為右銑削輪供油。進行銑削工作時，液壓變量馬達1、18的進油腔和變量液壓油泵7、14的排油腔相通，可通過調(diào)節(jié)溢流閥5、16的開啟壓力來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作壓力。

泥漿液壓油泵液壓系統(tǒng)，變量液壓油泵12提供的高壓油經(jīng)溢流壓力控制閥8，直接流入泥漿液壓油泵馬達6。安裝在馬達外側的單向閥并聯(lián)在馬達進出油路上，當泥漿液壓油泵不供油時可實現(xiàn)平穩(wěn)制動。通過改變變量液壓油泵12的流量來改變通過泥漿液壓油泵馬達6的流量，即改變泥漿液壓油泵馬達6的轉速，從而改變泥漿液壓油泵6的流量。變量液壓油泵12提供的高壓油經(jīng)過8溢流壓力平衡閥直接流入泥漿液壓油泵馬達6。泥漿液壓油泵馬達同時又并聯(lián)一個單向閥，可實現(xiàn)泥漿液壓油泵馬達的平穩(wěn)制動和在泥漿液壓油泵供油充足或不工作時，流入泥漿液壓油泵的油液流向集成閥2為其他系統(tǒng)補油或供油。

2、于AMESim銑削裝置的液壓仿真系統(tǒng)建立

根據(jù)銑削輪液壓系統(tǒng)原理和系統(tǒng)內(nèi)各元件的動態(tài)方程，建立銑削輪液壓系統(tǒng)模型。利用AMESim 軟件中的機械、液壓、信號控制以及HCD四個庫，建立起銑削液壓系統(tǒng)的AMESim仿真模型。

兩個銑削輪采用單獨油液壓油泵獨立供油，主油路獨立，故只對單個銑削輪液壓系統(tǒng)進行建模，根據(jù)圖1銑削輪液壓系統(tǒng)的原理圖，在AMESim仿真軟件草圖模式下建立系統(tǒng)的模型，其仿真模型如圖2所示。

3、系統(tǒng)的仿真分析

在外負載條件相同的情況下，設定液壓油泵的排量最大，改變控制換向閥閥芯開度的信號大小，改變馬達的流量，如圖3分析對比重載和輕載兩種工況，對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。負載1變化范圍為0-35kN.m，負載2的變化范圍為35-75kN.m，設定系統(tǒng)仿真時間為10s。

換向閥輸入信號CONSO具體數(shù)值如表1所示。輸入的為電信號，該信號在除以40，得到一個在-1和1之間的數(shù)值，即表示閥口開度，極值表示閥口全開，正負號表示閥芯所在的位置。

（1）負載1仿真

發(fā)動機開始啟動的瞬間，液壓油泵受到很大的沖擊，此時液壓油泵的出口壓力迅速增加如圖4所示，受到負載的沖擊，液壓油泵口壓力也在波動，由此說明系統(tǒng)中液壓油泵的響應速度快。閥口開度在12.5%和25%時，即曲線1和曲線2，系統(tǒng)壓力達到設定的系統(tǒng)壓力300bar，當壓力超過300bar時，溢流閥打開，開始泄油，保證系統(tǒng)壓力不高于300bar。而閥口開度在100%時，即曲線8，系統(tǒng)壓力不超過250bar。

馬達流量只有在閥芯開口為12.5%和25%時，流量發(fā)生小范圍波動，當閥芯開口逐漸增加，馬達流量一致達到最大，接近546L/min，相當于液壓油泵的流量，說明液壓油泵的流量損耗極少，發(fā)動機功率的利用率高。

（2）負載2仿真

發(fā)動機開始啟動的瞬間，液壓油泵受到很大的沖擊，此時液壓油泵的出口壓力迅速增加，受到負載的影響，液壓油泵口壓力也在波動。閥口開度在12.5%、25%、37.5%時，達到設定的系統(tǒng)壓力300bar，當壓力超過300bar時，系統(tǒng)溢流閥打開，開始泄油，起到保護系統(tǒng)的作用。而閥口開度在100%時，系統(tǒng)壓力不超過250bar。由圖6液壓油泵口壓力隨時間變化仿真曲線可以看出，在閥芯開口較小時，對液壓油泵的沖擊較大，液壓油泵長時間工作在這種環(huán)境下，會影響液壓油泵的壽命。

由圖7 馬達流量隨時間變化仿真曲線可以看出，閥芯開口在12.5%、25%時，馬達流量遠小于液壓油泵的流量，液壓油泵的排量除供給馬達外還有一部分直接流回油箱，造成能量的浪費。

5、結論

由在高、低兩種負載的外界輸入條件下，確定系統(tǒng)壓力300bar，仿真時間10s，對比主閥口在八種不同開度，銑輪馬達流量、液壓油泵口壓力隨時間的變化進行分析可知，銑削輪裝置液壓系統(tǒng)采用“變量液壓油泵-變量馬達”的調(diào)速方式，可實現(xiàn)銑削輪的轉速控制、扭矩控制，實現(xiàn)功率大和功率變化范圍寬，轉速調(diào)節(jié)范圍廣的要求，同時可提高功率利用率。