この記事では、TBMアプリケーションでのRexroth A4VSGシリーズAxial Piston変位ポンプの一般的な断層を体系的に分析し、作業原則、典型的な故障症状、診断方法、および予防維持手段をカバーします。この研究では、不十分な流れ、異常な圧力、過熱、振動/騒音、漏れなどの5つの主要な障害メカニズムに焦点を当て、TBMのユニークな動作条件を考慮した標的ソリューションを提案しています。オイルフィルムの負荷容量データセットと洗練された管理概念を組み込むことにより、このホワイトペーパーでは、トンネルボーリングマシンのA4VSGピストンポンプの信頼性とサービス寿命を改善するための実用的なガイダンスを提供します。
地下建設用のコア機器としての最新のトンネルボーリングマシンは、油圧システムに依存して、Cutterheadドライブ、スラストシステム、セグメントの勃起などの重要な機能を駆動します。油圧コンポーネントの中で、RexrothのA4VSGシリーズAxial Piston可変変位ポンプは、それらのために好ましい電源として際立っています高圧/高流容量、正確な変位制御、 そして例外的な信頼性。 350 bar（ピーク400 bar）の公称圧力と40〜355 ml/revの範囲の変位により、これらの閉ループポンプは理想的に適しています。連続し、安定しています頑丈なトンネルボーリングマシンのパフォーマンス需要。
ただし、厳しいトンネル環境、動的荷重の変動、および長期操作重要な耐久性の課題を引き起こします。統計によると、トンネルボーリングマシンの油圧システムの故障の約35％が軸ピストンポンプに直接関係しており、流れの変動、圧力異常、過熱、 そして漏れ。このような障害は、効率を低下させるだけでなく、カスケード効果を引き起こし、システム全体の安全性を危険にさらす可能性もあります。
この論文では、構造的特徴Rexroth A4VSG Axial Pistonポンプの分析典型的な障害モードTBMアプリケーションでは、に基づいて予防戦略を提案しますオイルフィルムの行動分析そして精密メンテナンス。理論と実践を組み合わせることで、包括的な障害診断とメンテナンスフレームワークを提供して、トンネルの品質と生産性を高めます。
Rexroth A4VSGシリーズTBMのような高負荷の可変デューティアプリケーション用に最適化された設計を備えた最先端の産業用油圧技術を表しています。スワッシュプレート変位メカニズムを利用して、そのコアコンポーネントには、シリンダーブロックピストンアセンブリ、ポートプレート、スワッシュプレート調整メカニズム、駆動シャフト、ベアリンググループが含まれます。モーターがポンプシャフトを回転させると、スワッシュプレートとスリッパの間の相互作用が往復運動でピストンを駆動し、流体の摂取と放電を可能にします。スワッシュプレート角を調整します無限に変化しますさまざまなトンネル段階で多様な流れ/圧力要件を満たすためのポンプの変位。
シールドマシンの油圧システムでは、A4VSGポンプが通常電力を供給しますシリンダーをスラストしますそしてカッターヘッドドライブモーター。スラストシステムには安定します低速/高トルクパフォーマンスは、カッターヘッドドライブには迅速な負荷適応が必要です。このような複雑な条件は、ポンプの3つの臨界摩擦ペア（ピストンシリンダーボア、スリッパスワッシュプレート、シリンダーブロックポートプレート）に極端な需要を課します。調査によると、一時的な条件下では、これらのペアのオイルフィルムの厚さが40％以上急激に低下する可能性があることが示されています。不十分なオイルフィルムの負荷容量は、金属間接触、摩耗の加速、および沈殿障害につながります。
表：rexroth a4vsg軸ピストンポンプの重要な技術パラメーター
| パラメーター | 仕様 | シールドマシンの要件 |
| 公称圧力 | 350バー | 高圧のニーズを満たします |
| ピーク圧力 | 400バー | 突然の負荷ショックを処理します |
| 変位範囲 | 40–355 ml/Rev | さまざまなシールドサイズに適応します |
| コントロールタイプ | 油圧サーボ | 正確なフロー規制を有効にします |
| 体積効率 | 95％以上 | エネルギー効率を保証します |
| 動作温度。範囲 | 30〜60°C | 地下条件に適しています |
トライボロジーの観点から、信頼性ボトルネックトンネルボーリングマシンのA4VSGポンプのものは、オイルフィルムの安定性にあります。 National Basic Science Data Centerのデータは、ステップロード条件下では、軸ピストンポンプ摩擦ペアのオイルフィルムの厚さが即座に40％減少し、直接的な金属接触リスクが大幅に増加する可能性があることを示しています。特に、不均一な層を通過するとき、暴力的なカッターヘッド荷重変動は、ポンプのスワッシュプレートメカニズムに伝達され、コントロールピストンの動きを不安定化し、流れ/圧力振動を引き起こします。
A4VSGポンプの設計と運用原則を理解することは、正確な障害診断の基本です。次のセクションでは、TBMアプリケーションで5つの一般的な障害カテゴリを掘り下げ、実用的なソリューションを提供します。
フローアノマリートンネルボーリングマシンで最も頻繁なA4VSGポンプの故障にランク付けされ、通常、緩慢または弱いアクチュエータの動き（たとえば、シリンダーやカッターヘッドモーターなど）、または完全な障害として表示されます。特性と根本原因に基づいて、フローの問題が分かれています」不十分な流れ" そして "流れの変動、「それぞれが明確な起源と救済策を持つ。
不十分な油圧液摂取トンネルのA4VSGポンプの流れ削減の主な原因です。閉じ込められたトンネルスペースは、しばしばコンパクトな油圧リザーバーを必要としますが、高い粉塵レベルは悪化します。
これらの問題は吸引抵抗を増加させ、ポンプチャンバー内の適切な真空形成を防ぎ、ピストンの収縮を損なう。 1つのメトロプロジェクトでは、吸引力が低いため、流れの欠陥の42％が発見されました。
摂取量の問題の解決策：
拡張された操作の原因摩擦ペアの摩耗、内部クリアランスと漏れの拡大 - もう1つの主要な流れの損失源。長期にわたる高負荷操作は、3つの重要なペア（ピストンボア、スリッパスワッシュプレート、ブロックポートプレート）で摩耗を加速します。汚染された液体は、表面をスコアリングする研磨粒子を導入し、漏れ経路を悪化させます。さらに、疲労したセンタースプリングは、ブロック間プレートクランプ力を減らし、シーリングを分解します。
内部漏れの診断：
漏れの修理については、優先順位を付けますポートプレートとブロック表面の改修。軽い摩耗は、精密粉砕（平坦度≤0.005mm）を介して修正することができます。重度のケースでは、完全なアセンブリ交換が必要です。フィールドデータは、適切なOEM部品とクリアランスが、ポンプを元の体積効率の92％以上に復元することを示しています。
トンネリング中、カッターヘッドの負荷のバリエーションは、A4VSGポンプを必要とします迅速に変位を調整します。ただし、汚染されたコントロール回路または摩耗したコンポーネントは、不安定なアクチュエータの速度または圧力計の変動に明らかな流れの不安定性を引き起こします。
一般的な変位メカニズムの障害：
1つのトンネルプロジェクトにより、フロー振動が±15％に±3％に減少しました。
*表：A4VSGフロー障害クイックリファレンスガイド*
| 症状 | 潜在的な原因 | 診断方法 | 解決 |
| 遅いアクチュエータ応答 | 詰まりインレットフィルター | フィルター全体でΔPを確認してください | フィルターをきれいに/交換します |
| 通常のロード、弱い負荷 | 摩耗したポートプレート | 体積効率を測定します | ポートプレートを粉砕/交換します |
| 不安定なフロー | コントロールピストンを獲得しました | 検査の分解 | ピストンを磨き/交換します |
| 高いノイズ +低流量 | インレットラインエアリーク | Shap Bubble Test | シールを締め/交換します |
| 高温 +フロードロップ | 過度の漏れ | 赤外線サーモグラフィ | オーバーホール摩擦ペア |
A4VSGフローアノマリーの体系的な分析により、迅速なトラブルシューティングが可能になります。特に、フロー障害の約70％が関連しています液体汚染、信頼できる運用の基礎として厳格な石油管理を強調しています。
圧力不規則性そして過熱トンネルボーリングマシンの相互に関連したA4VSG障害です。基本的な油圧パラメーターとして、異常な圧力シグナルはポンプの健康を劣化させる一方で、過熱はシールの分解と油の酸化を促進する複数の問題を反映しています。正確な診断により、途切れないトンネリングが保証されます。
弱いスラストまたは不十分なカッターヘッドトルクがしばしば示されます低圧出力。速度に影響を与える流れの欠陥とは異なり、圧力損失は十分な力/トルクの生成を防ぎます。システム全体の漏れも貢献する可能性があり、包括的なチェックが必要です。
ポンプ固有の低圧の原因：
是正措置：
逆に、原因不明の圧力スパイクまた、a4vsgポンプを悩ませます。ハードロックトンネルは合法的に負荷を増加させますが、定常負荷の信号障害の下で高圧を維持します。過度の圧力はエネルギーを無駄にし、成分の寿命を短くします。
一次高圧トリガー：
温度遠足複合A4VSG障害インジケーターです。周囲の令状調査より上35°C以上の住宅温度。過熱すると、油が酸化され、潤滑が分解され、フィードバックループが作成されます。熱源は機械的摩擦と油圧損失に分かれます。
機械式摩擦ホットスポット：
油圧損失主にから生じます内部漏れ、圧力を熱に変換します。 5％の体積効率低下は、温度を8〜10°C上昇させます。
過熱した対策：
の分析オイルフィルム負荷容量データセット（Wuhan科学技術大学）は、最適化された表面テクスチャがフィルムの安定性を改善し、トランネルボーリングマシンのA4VSGサーマルパフォーマンスのアップグレードに情報を与えているトランジェント中に、スリッパ温度を20％以上低下させることを明らかにしています。
赤外線サーモグラフィスキャンが確立されます温度ベースライン予測メンテナンス用。このアプローチを使用して、1人のオペレーターが予期しない障害を40％削減しました。
過度の振動/ノイズ一方、早期のA4VSG障害警告です漏れ効率と環境コンプライアンスに影響を与えます。閉じ込められたトンネルでは、振動はオペレーターの健康に害を及ぼし、他の断層を隠します。廃棄物液と汚染を漏れます。全体的なソリューションは、全体的な信頼性を高めます。
A4VSG機械的振動は由来します回転不均衡そしてクリアランスが拡大しました。外部トンネルの振動は、ポンプのゆるみを悪化させ、フィードバックループを作成します。周波数固有のノイズは、問題の診断に役立ちます。
一般的な振動が原因です：
振動削減戦術：
液体媒介ノイズ（高周波の泣き声/脈動）は、多くの場合、システムの設計や設定に結び付けられている機械的な音とは異なります。
ノイズトリガー：
ノイズ低減方法：
漏れタイプ内部（効率の損失）および外部（流体損失/環境危害）に分割します。
一般的なリークサイトと修正：
精密メンテナンスプログラム漏れを劇的に減らします。 Guangdong Pipeline Project II Phase II削減漏れ率は80％削減します。
振動、ノイズ、および漏れ制御の実装により、A4VSGが増加します運用安定性そして環境パフォーマンス。予防保守と組み合わせた状態モニタリングは、ポンプMTBFを30〜50％拡張します。
予防保守（PM）そして精密管理トンネルボーリングマシンにおけるA4VSGの信頼性にとって極めて重要です。リアクティブな修理と比較して、系統的PMは障害を40％以上削減し、計画外のダウンタイムは60％減少します。テーラード戦略は、プロジェクトの経済性を改善しながら、ポンプの寿命を延ばします。
オイルフィルムの完全性A4VSG摩擦ペアの寿命を決定します。 Wuhan Universityの「一時的な条件下での軸ピストンポンプのオイルフィルム負荷容量」などのデータセットは、予測的な維持費を可能にします。
オイルフィルム監視技術：
1つのトンネルプロジェクトは、PMをフィルム条件データと整列させることにより、A4VSGオーバーホール間隔を6,000〜8,000時間（35％のコスト削減）に延長しました。これは、データ駆動型の油圧資産管理のモデルです。
広州の南シナ海シールドトンネルプロジェクトは、精密管理の有効性を実証しました。その "正確で、綿密で、徹底的で、標準化されています「アプローチは各メンテナンスファセットを最適化します。
コア精密管理要素：
実装の例：
Rexrothガイドラインとトンネリングの経験は、以下を通知しますPMスケジュール：
表：A4VSG予防保守計画
| タスク | 毎日 | 500H | 2,000H | 6,000H |
| オイルレベル/状態 | ✓✓ | ✓✓ | ✓✓ | ✓✓ |
| インレットフィルター検査 | ✓✓ | 交換する | 交換する | 交換する |
| 住宅温度チェック | ✓✓ | 傾向 | IRスキャン | IRスキャン |
| 振動/ノイズ評価 | ✓✓ | fft | fft | フルディアグ |
| ファスナートルク | ✓✓ | 満杯 | 満杯 | 満杯 |
| 体積効率 | - | ✓✓ | ✓✓ | ✓✓ |
| ベアリングクリアランス | - | マニュアル | ダイヤルゲージ | 交換する |
| 変位関数 | - | ✓✓ | 詳細 | 詳細 |
| 摩擦ペアの摩耗 | - | - | オイル分析 | 分解 |
| シール状態 | - | ビジュアル | クリティカルを交換します | 完全な交換 |
運用上のベストプラクティスまた、ポンプの寿命を延ばします：
精密PMプログラムは、A4VSGサービスの寿命を30％以上改善し、障害を50％削減します。信頼できるシールドマシンのパフォーマンスを強化します。この体系的なアプローチは、最新の油圧機器管理基準を定義しています。
rexroth a4vsg軸ピストン可変ポンプは、マシンの油圧システムのパフォーマンスをシールドするために極めて重要であり、トンネルの安全性と効率に直接影響します。この研究の調査結果は、将来の革新を概説しながら、重要な結論をもたらします。科学的障害分析と予防戦略がA4VSGを大幅に強化することを証明する証拠信頼性そして耐久性厳しいトンネリング条件で。
包括的なA4VSG障害分析が明らかにします：
1液体汚染は障害を支配します：ポンプの断層の〜70％は、ISO 4406 18/16/13を超える清潔さ、特にポートプレートの摩耗とバルブの盗難と相関しています。オイル純度を維持することは、最も費用対効果の高い予防です。
2オイルフィルムの安定性は重要です：Wuhan Universityのデータは、40％以上の過渡的なオイルフィルムの厚さの減少が金属接触を引き起こすことを示しています。最適化された表面テクスチャは、フィルムの負荷容量を改善します。
3温度は複数の障害モードを統合します：異常な加熱は、ベアリングの摩耗、漏れ、または液体分解を反映しています。ベースライントレンドにより、早期検出が可能になります。
4精密メンテナンスはROIを提供します：広州の南シナ海プロジェクトは、標準化とデータ駆動型の決定により、漏れを80％、コストを35％削減します。
5予防は修理を上回る：PMは、A4VSGオーバーホール間隔を反応性修正に対して30〜50％延長します。条件ベースの予測メンテナンスは、将来を表します。
トンネルボーリングマシンの将来のA4VSG開発は次のとおりです。
1スマート監視システム：IoTを備えた統合温度/圧力/振動センサーがリアルタイム診断を可能にします。 Zhijiang Universityの研究では、ポンプ障害の80％について48時間の事前予測が示されています。
2高度な材料：セラミックコーティングとナノコンポジット（例えば、バルブハウジング用のウィントンZ63）は耐摩耗性を高めます。
3アクティブオイルフィルムコントロール：Aerospace Piston Pump Research（Project U1737110）に基づいて、次世代のポンプは、膜安定化のための表面テクスチャまたは電界変調を備えている場合があります。
4エネルギー最適化されたデザイン：義務固有の効率曲線と応答チューニングは、15〜20％のエネルギーを節約できます。
5再製造拡張：ブロック、ポートプレートなどの認定改修プロセスは、50％のコストで90％のパフォーマンスにポンプを復元します。
TBMオペレーターのベストプラクティス：
1包括的な流体管理を実装します：定期的なテスト、細かいろ過、およびスケジュールされた変更。プレミアム液トリプルポンプ寿命。
2専門のメンテナンスチームを開発します：トレーニングは、誤診を60％減少させます（業界データごと）。
3診断ツールを装備します：粒子カウンター、IRカメラ、および振動アナライザーがデータベースの決定を可能にします。
4OEMテクニカルサポートを活用します：複雑な問題と更新については、Rexrothと提携します。
5業界の知識共有に参加します：協会やフォーラムを介してピアエクスペリエンスから学びます。
トンネルがより深く、より長く、より複雑になるにつれて、シールドマシンの油圧システムはエスカレートの需要に直面します。コアパワーコンポーネントとして、rexroth A4VSG軸ピストンポンプは、プロジェクトの実行可能性に直接影響します。厳密な障害分析、科学的メンテナンス、および新興技術を通じて、そのパフォーマンスは進歩を続け、世界中の効率的で信頼性の高い地下建設を促進します。
