一種雙模式切換的tbm推進(jìn)液壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙模式切換的TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)。包括油源，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推進(jìn)模塊和實(shí)現(xiàn)模式切換的兩位四通電磁換向閥。雙模式中的四個(gè)推進(jìn)缸共同控制方式，在直線隧洞開挖工況時(shí)控制容易，解決了長時(shí)間分組控制帶來的控制復(fù)雜問題，四個(gè)油缸出力大小相等，嚴(yán)格地保證了合力沿主梁方向，消除了單獨(dú)控制帶來的偏離預(yù)定軌跡的誤差；雙模式中的左右模塊分組控制方式，大幅度降低了TBM在隧洞彎道處，以及調(diào)向時(shí)的內(nèi)力，使合力沿主梁方向，解決了油缸推進(jìn)力不平衡帶來的TBM機(jī)構(gòu)件和液壓元件的損傷問題以及隧道偏離預(yù)定曲線的問題。
【專利說明】一種雙模式切換的TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)，尤其涉及實(shí)現(xiàn)四個(gè)液壓缸共同控制與分組控制的一種雙模式切換TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Boring Machine,簡稱TBM)。TBM采用機(jī)械式破巖,通過推進(jìn)系統(tǒng)使刀盤壓緊巖石，刀盤在變頻電機(jī)或液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，巖石在刀盤上的刀具擠壓作用下破碎，從而使隧道一次成型。TBM是集隧道施工的開挖、出碴、通風(fēng)除塵、敷設(shè)隧道軌線以及風(fēng)水電延伸于一體，具有快速、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)保等施工特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)長大隧道施工的工廠化作業(yè)的大型機(jī)械裝備。
[0003]開敞式TBM廣泛用于硬巖地質(zhì)條件，其中水平支撐的TBM更具代表性，應(yīng)用也更加廣泛。TBM推進(jìn)系統(tǒng)主要在刀盤破巖過程中提供推力，在刀盤后退時(shí)提供拉力，在換步過程中實(shí)現(xiàn)推進(jìn)缸快速收回。
[0004]目前的TBM推進(jìn)系統(tǒng)，由四個(gè)液壓缸一起提供推力，且四個(gè)液壓缸并聯(lián)共同控制，因此四個(gè)推進(jìn)液壓缸出力相同，在實(shí)際施工中，尤其在彎道處由于四個(gè)液壓缸出力相同，使得合力不沿主梁方向，容易發(fā)生十字銷軸損壞，鞍架與主梁間的軌道損壞嚴(yán)重，主梁焊縫斷裂，所開挖的隧道偏離預(yù)定曲線，液壓推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生氣穴以及局部超高壓等危害液壓元件的一系列不利現(xiàn)象。因此，目前的TBM推進(jìn)系統(tǒng)降低了 TBM整機(jī)的使用壽命和隧道的開挖精度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為克服現(xiàn)有的TBM施工過程中，尤其在曲線隧道開挖過程中的隧道偏離預(yù)定曲線，以及TBM機(jī)械構(gòu)件易損傷，推進(jìn)系統(tǒng)中液壓元件易損壞等問題，同時(shí)兼顧四個(gè)液壓缸并聯(lián)，控制簡單，且在直線隧道開挖過程中精度更高的優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙模式切換的TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]本實(shí)用新型包括油源，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推進(jìn)模塊和實(shí)現(xiàn)模式切換的兩位四通電磁換向閥；
[0008]每個(gè)推進(jìn)模塊包括:比例減壓閥、比例節(jié)流閥、三位四通電磁換向閥、兩個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸、壓力表、壓力傳感器和溢流閥；比例減壓閥的進(jìn)油口與油源中的第二單向閥出油口相連，比例減壓閥的出油口與比例節(jié)流閥的的進(jìn)油口相連，比例節(jié)流閥的出油口與三位四通電磁換向閥的進(jìn)油口 P9連通，三位四通電磁換向閥的回油口 T9與油箱接通，三位四通電磁換向閥第一工作油口 A9與兩個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸有桿腔接通，第二工作油口 B9與兩個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的無桿腔接通，壓力表，壓力傳感器均與推進(jìn)油缸的無桿腔接通，溢流閥的進(jìn)油口與推進(jìn)油缸的無桿腔接通，溢流閥的出油口與油箱接通；
[0009]兩位四通電磁換向閥與兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推進(jìn)模塊的連接關(guān)系為:一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的無桿腔與兩位四通電磁換向閥的進(jìn)油口 P13接通，兩位四通電磁換向閥的第一工作油口 A13與另一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的無桿腔接通，一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的有桿腔與兩位四通換向閥的回油口 T13接通，兩位四通換向閥的第二工作油口 B13與另一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的有桿腔接通。
[0010]所述油源包括:電動(dòng)機(jī)、彈性聯(lián)軸器、變量泵、過濾器、第一單向閥、第二單向閥、安全閥和油箱；電動(dòng)機(jī)通過彈性聯(lián)軸器與變量泵固連，變量泵的進(jìn)油口與油箱相連，變量泵的出油口與過濾器的進(jìn)油口相連，第一單向閥跨接在過濾器的進(jìn)油口與過濾器的出油口之間，第二單向閥的進(jìn)油口與過濾器的出油口接通，第二單向閥的出油口與安全閥的進(jìn)油口相連，安全閥的出油口與油箱相連。
[0011]本實(shí)用新型與【背景技術(shù)】相比，具有的有益效果是:
[0012]I)雙模式中的四個(gè)推進(jìn)缸共同控制方式，在直線隧洞開挖工況時(shí)控制容易，解決了長時(shí)間分組控制帶來的控制復(fù)雜問題，四個(gè)油缸出力大小相等，嚴(yán)格地保證了合力沿主梁方向，消除了單獨(dú)控制帶來的偏離預(yù)定軌跡的誤差。
[0013]2)雙模式中的左右模塊分組控制方式，大幅度降低了 TBM在隧洞彎道處，以及調(diào)向時(shí)的內(nèi)力，使合力沿主梁方向，解決了油缸推進(jìn)力不平衡帶來的TBM機(jī)構(gòu)件和液壓元件的損傷問題以及隧道偏離預(yù)定曲線的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是雙模式切換的TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1.電動(dòng)機(jī)，2.彈性聯(lián)軸器，3.變量泵，4.過濾器，5.第一單向閥，6.第二單向閥，7.比例減壓閥，8.比例節(jié)流閥，9.三位四通電磁換向閥，10.推進(jìn)油缸，11.壓力表，12.壓力傳感器，13.二位四通電磁換向閥，14.溢流閥，15.安全閥，16.油箱。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型包括油源，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推進(jìn)模塊和實(shí)現(xiàn)模式切換的兩位四通電磁換向閥13 ；
[0018]每個(gè)推進(jìn)模塊包括:比例減壓閥7、比例節(jié)流閥8、三位四通電磁換向閥9、兩個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸10、壓力表11、壓力傳感器12和溢流閥14 ;比例減壓閥7的進(jìn)油口與油源中的第二單向閥6出油口相連，比例減壓閥7的出油口與比例節(jié)流閥的8的進(jìn)油口相連，比例節(jié)流閥8的出油口與三位四通電磁換向閥9的進(jìn)油口 P9連通，三位四通電磁換向閥9的回油口 T9與油箱接通，三位四通電磁換向閥9第一工作油口 A9與兩個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸10有桿腔接通，第二工作油口 B9與兩個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸10的無桿腔接通，壓力表11，壓力傳感器12均與推進(jìn)油缸10的無桿腔接通，溢流閥14的進(jìn)油口與推進(jìn)油缸10的無桿腔接通，溢流閥14的出油口與油箱16接通；
[0019]兩位四通電磁換向閥13與兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推進(jìn)模塊的連接關(guān)系為:一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸10的無桿腔與兩位四通電磁換向閥13的進(jìn)油口 P13接通，兩位四通電磁換向閥13的第一工作油口 A13與另一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的無桿腔接通，一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的有桿腔與兩位四通換向閥13的回油口 T13接通，兩位四通換向閥的第二工作油口 B13與另一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的有桿腔接通。
[0020]所述油源包括:電動(dòng)機(jī)1、彈性聯(lián)軸器2、變量泵3、過濾器4、第一單向閥5、第二單向閥6、安全閥15和油箱16 ;電動(dòng)機(jī)I通過彈性聯(lián)軸器2與變量泵3固連，變量泵3的進(jìn)油口與油箱16相連，變量泵3的出油口與過濾器4的進(jìn)油口相連，第一單向閥5跨接在過濾器4的進(jìn)油口與過濾器4的出油口之間，第二單向閥6的進(jìn)油口與過濾器4的出油口接通，第二單向閥6的出油口與安全閥15的進(jìn)油口相連，安全閥15的出油口與油箱16相連。
[0021]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0022]TBM在開挖曲線隧道，或是在直線推進(jìn)時(shí)需要輕微調(diào)向時(shí)，二位四通換向閥13的電磁鐵失電，換向閥13的下位(右位)接入系統(tǒng)，將左右推進(jìn)模塊的油缸分隔開，四個(gè)推進(jìn)油缸分為左右兩組，分別控制，其中左推進(jìn)模塊的控制為:電動(dòng)機(jī)I得電啟動(dòng)，通過彈性聯(lián)軸器2將扭矩傳遞給變量泵3，變量泵3轉(zhuǎn)動(dòng)，通過吸油口從油箱吸油，變量泵3泵出的壓力油經(jīng)過過濾器4進(jìn)入第二單向閥6，與過濾器4并聯(lián)的第一單向閥5對過濾器4起保護(hù)作用，當(dāng)過濾器4兩端壓力過高時(shí)第一單向閥5開啟，從而降低過濾器兩端的壓力，第二單向閥6對泵起保護(hù)作用，防止反向壓力油對泵產(chǎn)生沖擊。從第二單向閥6流出的壓力油進(jìn)入比例減壓閥7的入口，通過對比例減壓閥7輸入不同的信號，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)推進(jìn)油缸無桿腔的壓力。壓力油從比例減壓閥7的出口進(jìn)入比例節(jié)流閥8的進(jìn)口，通過比例節(jié)流閥8對通入推進(jìn)油缸無桿腔的流量進(jìn)行控制，從而控制推進(jìn)速度。從比例節(jié)流閥8流出的壓力油進(jìn)入三位四通電磁換向閥9，當(dāng)三位四通電磁換向閥9右側(cè)電磁鐵得電時(shí)，三位四通電磁換向閥9右位接入系統(tǒng)，壓力油直接進(jìn)入推進(jìn)油缸10無桿腔，推進(jìn)油缸10的活塞桿伸出，推進(jìn)刀盤前進(jìn)，當(dāng)三位四通電磁換向閥9左側(cè)電磁鐵得電時(shí)，三位四通電磁換向閥9的左位接入系統(tǒng)，壓力油進(jìn)入推進(jìn)油缸10的有桿腔，使刀盤后退或完成換步過程。壓力表11接在推進(jìn)油缸10的無桿腔，顯示推進(jìn)缸10無桿腔的壓力。壓力傳感器12同樣接在推進(jìn)油缸10的無桿腔，并將壓力信號傳回給控制系統(tǒng)。溢流閥14接在推進(jìn)油缸10的無桿腔，限制無桿腔的最高工作壓力，起安全作用。右推進(jìn)模塊的控制如前面所述的左推進(jìn)模塊的控制過程，通過調(diào)節(jié)左右推進(jìn)模塊各自的比例減壓閥，使左右推進(jìn)缸的合力沿主梁方向，從而消除由于共同控制帶來的內(nèi)力問題，減輕對TBM構(gòu)件的損傷，提高隧道的開挖精度。
[0023]TBM在直線推進(jìn)時(shí)，二位四通電磁換向閥13的電磁鐵得電，二位四通電磁換向閥13的上位(左位)接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)四個(gè)油缸的并聯(lián)，四個(gè)油缸共用左推進(jìn)模塊的比例減壓閥7，比例節(jié)流閥8，三位四通電磁換向閥9實(shí)現(xiàn)共同控制，具體方法與前面所述的分組控制中的左推進(jìn)模塊的單獨(dú)控制方法相同，這樣解決了占大多數(shù)時(shí)間的直線推進(jìn)工況控制復(fù)雜的問題以及由于控制誤差帶來的開挖軌跡偏離預(yù)定曲線的問題。
【權(quán)利要求】
1.一種雙模式切換的TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)，其特征在于:包括油源，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推進(jìn)模塊和實(shí)現(xiàn)模式切換的兩位四通電磁換向閥(13)； 每個(gè)推進(jìn)模塊包括:比例減壓閥(7)、比例節(jié)流閥(8)、三位四通電磁換向閥(9)、兩個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸(10)、壓力表(11)、壓力傳感器(12)和溢流閥(14);比例減壓閥(7)的進(jìn)油口與油源中的第二單向閥(6)出油口相連，比例減壓閥(7)的出油口與比例節(jié)流閥的(8)的進(jìn)油口相連，比例節(jié)流閥(8)的出油口與三位四通電磁換向閥(9)的進(jìn)油口 P9連通，三位四通電磁換向閥(9)的回油口 T9與油箱接通，三位四通電磁換向閥(9)第一工作油口 A9與兩個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸(10)有桿腔接通，第二工作油口 B9與兩個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸(10)的無桿腔接通，壓力表(11)，壓力傳感器(12)均與推進(jìn)油缸(10)的無桿腔接通，溢流閥(14)的進(jìn)油口與推進(jìn)油缸(10)的無桿腔接通，溢流閥(14)的出油口與油箱(16)接通； 兩位四通電磁換向閥(13)與兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的推進(jìn)模塊的連接關(guān)系為:一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸(10)的無桿腔與兩位四通電磁換向閥(13)的進(jìn)油口 P13接通，兩位四通電磁換向閥(13)的第一工作油口 A13與另一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的無桿腔接通，一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的有桿腔與兩位四通換向閥(13 )的回油口 T13接通，兩位四通換向閥的第二工作油口 B13與另一側(cè)并聯(lián)的推進(jìn)油缸的有桿腔接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙模式切換的TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)，其特征在于:所述油源包括:電動(dòng)機(jī)(I)、彈性聯(lián)軸器(2)、變量泵(3)、過濾器(4)、第一單向閥(5)、第二單向閥(6)、安全閥(15)和油箱(16);電動(dòng)機(jī)(I)通過彈性聯(lián)軸器(2)與變量泵(3)固連，變量泵(3)的進(jìn)油口與油箱(16)相連，變量泵(3)的出油口與過濾器(4)的進(jìn)油口相連，第一單向閥(5)跨接在過濾器(4)的進(jìn)油口與過濾器(4)的出油口之間，第二單向閥(6)的進(jìn)油口與過濾器(4)的出油口接通，第二單向閥(6)的出油口與安全閥(15)的進(jìn)油口相連，安全閥(15)的出油口與油箱(16)相連。
【文檔編號】E21D9/00GK203939503SQ201420289469
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】龔國芳, 張振, 饒?jiān)埔? 吳偉強(qiáng), 劉統(tǒng), 楊華勇, 張千里 申請人:浙江大學(xué)