Sistemi idraulici e valvole a solenoidi in macchine noiose del tunnel (TBM)
Panoramica
Le macchine noiose di tunnel (TBMS) sono una tecnologia importante nella moderna ingegneria civile, in grado di scavare in modo efficiente e sicuro i tunnel per una varietà di usi, tra cui trasporti e servizi pubblici. Al centro del funzionamento di un TBM ci sono il sistema idraulico e le valvole del solenoide che forniscono la potenza, il controllo e la precisione necessari per le varie funzioni della macchina. Questo articolo esplora i componenti, le applicazioni e i vantaggi dei sistemi idraulici e delle valvole del solenoide in TBMS, nonché le loro tendenze future.
Questa immagine mostra una macchina noiosa tunnel che utilizza la valvola a cartuccia di Sun.
1. Introduzione
L'avvento di TBMS ha rivoluzionato il modo in cui vengono costruiti i tunnel sotterranei, rendendo lo scavo più veloce e più sicuro dei metodi tradizionali. Queste macchine operano in ambienti difficili che richiedono sistemi robusti in grado di fornire un controllo elevato e preciso. I sistemi idraulici (migliorati dalle valvole del solenoide) svolgono un ruolo chiave nel raggiungimento delle prestazioni richieste per una costruzione di tunnel efficiente.
2. Sistema idraulico della macchina dello scudo
Il sistema idraulico è fondamentale per guidare i vari movimenti e funzioni del TBM. I sistemi idraulici operano secondo la legge di Pascal, che afferma che la pressione esercitata su un fluido chiuso viene trasmessa uniformemente in tutto il fluido.
2.1 Composizione del sistema idraulico
I componenti principali del sistema idraulico utilizzato da TBM includono:
Pompe idrauliche: questi dispositivi convertono l'energia meccanica di un motore elettrico in energia idraulica, producendo il fluido ad alta pressione necessario per far funzionare un cilindro idraulico. A seconda del flusso richiesto e delle specifiche di pressione, vengono utilizzati diversi tipi di pompe, come pompe per ingranaggi e pompe a pistoni.
Cilindro idraulico: un cilindro idraulico è responsabile della conversione della pressione idraulica in movimento meccanico. Forniscono il movimento lineare richiesto per una varietà di operazioni, tra cui l'avanzamento della testa del taglierina, l'avanzamento del TBM e la regolazione della posizione della macchina.
Serbatoio di olio idraulico: il serbatoio dell'olio immagazzina olio idraulico e consente l'espansione termica. Filtra inoltre i contaminanti e garantisce un funzionamento regolare del sistema.
Linee e raccordi idraulici: trasportano fluido idraulico tra componenti e pompe di collegamento, cilindri, valvole e altri componenti. Il dimensionamento e il routing adeguati sono fondamentali per mantenere l'efficienza e ridurre al minimo le perdite di attrito.
2.2 Funzionamento del sistema idraulico
Il funzionamento di un sistema idraulico TBM prevede diversi passaggi:
Una pompa idraulica disegna fluido da un serbatoio e lo pressurizza. Il fluido pressurizzato viene erogato attraverso linee idrauliche a cilindri o valvole, a seconda del funzionamento desiderato. I cilindri idraulici convertono quindi l'energia idraulica in movimento meccanico, consentendo alla TBM di svolgere attività come scavare, sterzare e stabilizzazione.
3. Valvole del solenoide nelle macchine noiose del tunnel
Una valvola del solenoide è un dispositivo elettromeccanico che controlla il flusso e la direzione dell'olio idraulico in un sistema. Sono parte integrante del funzionamento idraulico delle macchine noiose del tunnel.
3.1 Funzione della valvola del solenoide
Il principio di lavoro della valvola del solenoide è il principio elettromagnetico. Quando una corrente elettrica passa attraverso una bobina in una valvola, crea un campo magnetico che muove lo stantuffo o l'armatura, aprendo o chiudendo la valvola. Questa azione regola il flusso di olio idraulico.
Tipo di valvola del solenoide:
Valvole a due vie: queste valvole controllano il flusso su un singolo attuatore, permettendogli di aprire o chiudere.
Valvole a tre vie: queste valvole possono controllare il flusso a due diversi attuatori, dirigendo il fluido verso l'uno o l'altro, facilitando così il movimento in più direzioni.
Valvole proporzionali: queste valvole forniscono un controllo variabile del flusso di fluido, consentendo un controllo preciso della velocità e della posizione degli attuatori idraulici.
3.2 Applicazione della valvola del solenoide
Nelle macchine noiose del tunnel, le valvole del solenoide vengono utilizzate per:
Controllo della spinta: regola la spinta esercitata dal cilindro idraulico per spingere la macchina.
Funzionamento della testa del cutter: controlla la posizione e il movimento della testa del taglierina per uno scavo efficiente.
Meccanismo di sterzo: dirige il flusso idraulico per regolare la traiettoria della macchina durante il tunneling.
Caratteristiche di sicurezza: implementare le procedure di arresto di emergenza tagliando rapidamente la fornitura di olio idraulico per prevenire gli incidenti.
4. Vantaggi del sistema idraulico e della valvola del solenoide
L'integrazione dei sistemi idraulici e delle valvole del solenoide nelle macchine noiose del tunnel offre molti vantaggi:
4.1 Rapporto ad alta potenza e peso
I sistemi idraulici possono generare enormi quantità di forza mantenendo dimensioni compatte, il che è cruciale negli spazi ristretti della costruzione del tunnel. Questa capacità consente alla TBM di eseguire missioni pesanti senza aggiungere peso.
4.2 Controllo di precisione
Il movimento idraulico può essere controllato con precisione usando valvole a solenoid. Questa precisione è fondamentale per mantenere l'allineamento del TBM e garantire prestazioni di taglio ottimali, aumentando così l'efficienza complessiva del processo di tunneling.
4.3 Sicurezza migliorata
I sistemi idraulici sono progettati con caratteristiche di sicurezza tra cui valvole a pressione e sistemi di arresto di emergenza. Queste caratteristiche minimizzano il rischio di incidenti e garantiscono un funzionamento sicuro in ambienti difficili.
4.4 Flessibilità e adattabilità
Il sistema idraulico può essere facilmente regolato per soddisfare le diverse condizioni e requisiti di costruzione del tunnel. La capacità di regolare il flusso e la pressione consente alle macchine noiose del tunnel di adattarsi a diverse sfide geologiche.
5. Tendenze di futura
In futuro, lo sviluppo di sistemi idraulici a macchina dello scudo e valvole del solenoide dovrebbe concentrarsi sulle seguenti aree chiave:
5.1 Integrazione con automazione e IoT
L'integrazione della tecnologia Internet of Things (IoT) nei sistemi idraulici consentirà il monitoraggio e il telecomando in tempo reale. Questo sviluppo aumenterà l'efficienza operativa e ridurrà i tempi di inattività attraverso la manutenzione predittiva.
5.2 Materiali e fluidi avanzati
La ricerca su nuovi materiali per componenti idraulici e fluidi idraulici ecologici aumenterà la durata del sistema e ridurrà l'impatto ambientale. Le innovazioni nella tecnologia fluida possono migliorare le prestazioni e ridurre le esigenze di manutenzione.
5.3 Migliora l'efficienza energetica
Man mano che la sostenibilità diventa sempre più importante, ci sarà un focus sulla progettazione di sistemi idraulici ad alta efficienza energetica per ridurre al minimo il consumo di energia mantenendo le prestazioni. Questa transizione può includere lo sviluppo di pompe di spostamento variabili e sistemi di recupero dell'energia.
