高效高精度流量可控的tbm支撐液壓系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種TBM支撐液壓系統(tǒng)，尤其涉及一種高效高精度流量可控的TBM支撐液壓系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]TBM支撐液壓系統(tǒng)是硬巖掘進設備的關鍵子系統(tǒng)之一，承擔著TBM的支撐圍巖的任務，它可以完成快速伸出，高壓撐緊，快速退回和調姿四大功能，從而為TBM的推進工作做好準備?，F(xiàn)有的TBM支撐液壓系統(tǒng)的高壓回路在高壓進油和泄壓的過程中會因為大流量波動和沖擊而損壞液壓管路；在低壓回路中，單作用支撐缸的伸出速度不高；調姿模塊中通過三位四通電磁換向閥和可調節(jié)流閥來調節(jié)單作用支撐缸的有桿腔流量的方式具有調節(jié)精度低和承受液壓沖擊能力弱的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有TBM支撐液壓系統(tǒng)高壓回路流量不可控、單作用支撐缸快速伸出速度不高和調姿精度低的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高效高精度流量可控的TBM支撐液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用在高壓進油路和泄油油路安裝單向節(jié)流閥和節(jié)流閥來控制流量，采用二位三通電磁換向閥實現(xiàn)單作用支撐缸的差動工作方式，并采用三位四通電液比例換向閥實現(xiàn)高精度調姿。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
本發(fā)明包括高壓分區(qū)、低壓分區(qū)和調姿模塊；高壓分區(qū)內(nèi)的三位四通電液換向閥的9A出油口與第二液控單向閥的正向油口相連，裝有左側位移傳感器的的左側單作用支撐缸和裝有右側位移傳感器的的右側單作用支撐缸的無桿腔的油口同時與第二液控單向閥的反向油口相連，左側兩位三通電磁換向閥的16A油口和16B油口分別與第二液控單向閥的反向油口和左側單作用支撐缸的有桿腔的油口相連，右側兩位三通電磁換向閥的21A油口和21B油口分別和第二液控單向閥的反向油口和右側單作用支撐缸的有桿腔的油口相連，兩位兩通電磁換向閥的進油口和出油口分別連接第二液控單向閥的反向油口和比例溢流閥的進油口，比例溢流閥的出油口連接油箱，從而形成高壓進油油路；左側兩位三通電磁換向閥的16P油口和右側兩位三通電磁換向閥的2IP油口分別與第二安全閥和第三安全閥的進油口相連，第二安全閥和第三安全閥的出油口相連，并與高壓分區(qū)中的第二單向閥的正向油口相連，從而形成高壓回油油路；低壓分區(qū)中的低壓油源與三位四通電磁換向閥的29P油口相連，三位四通電磁換向閥的29B油口與第三液控單向閥的正向油口相連，第三液控單向閥的反向油口和第二液控單向閥反向油口連接，形成低壓油路；調姿模塊中的三位四通電液比例換向閥的IIP油口與高壓油源相連，三位四通電液比例換向閥的IIA油口與左側兩位三通電磁換向閥的16P油口相連，三位四通電液比例換向閥的IlB油口和右側兩位三通電磁換向閥的21P油口相連，從而通過左側兩位三通電磁換向閥的16B油口和右側兩位三通電磁換向閥的2IB油口與左側單作用支撐缸和右側單作用支撐缸的有桿腔的油口相連，三位四通電液比例換向閥的IlT油口與油箱相連；左側位移傳感器的和右側位移傳感器的的信號口分別與各自控制模塊的輸入口相連，控制模塊的輸出口與三位四通電液比例換向閥的信號輸入口相連。
[0005]所述高壓分區(qū)中的高壓油源與第一單向閥的正向油口相連，第一單向閥的反向油口與第二截止閥的進油口相連，第二截止閥的出油口同時與連接蓄能器和第一安全閥的進油口相連，第一截止閥并聯(lián)于第一安全閥的進油口和出油口，第一截止閥和第一安全閥的出油口連接油箱，單向節(jié)流閥的進油口與第一單向閥的反向油口相連，單向節(jié)流閥的出油口與三位四通電液換向閥的9P油口相連，第二單向閥的反向油口與三位四通電液換向閥的9B油口相連，三位四通電液換向閥的9T油口與節(jié)流閥的進油口相連，節(jié)流閥的出油口連接油箱。
[0006]所述控制模塊的兩個輸入端輸入的信號經(jīng)過第一比較器比較后與第二比較器的一個輸入端相連，第二比較器的另一個輸入端與設定值模塊相連，第二比較器的輸出端與PID控制器的輸入端相連，PID控制器的輸出端是控制器模塊的輸出端。
[0007]左側二位三通電磁換向閥和右側的二位三通電磁換向閥同時動作，信號均來源于壓力傳感器；低壓進油油路中，左側二位三通電磁換向閥和右側的二位三通電磁換向閥均失電，高壓進油油路時，左側二位三通電磁換向閥和右側的二位三通電磁換向閥均得電。
[0008]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明的TBM支撐系統(tǒng)在快速伸出過程中，通過單作用支撐缸的差動連接，加速單作用支撐缸的伸出，提高工作效率；通過控制高壓進油油路和泄油油路的流量，減少液壓管路和液壓元件的損耗；通過三位四通電液比例換向閥的高精度控制來提高TBM水平姿態(tài)的調整精度，提高TBM的施工質量。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)原理圖。
[0010]圖中:1、高壓油源，2、第一單向閥，3、油箱，4、第一截止閥，5、第二截止閥，6、第一安全閥，7、蓄能器，8、單向節(jié)流閥，9、三位四通電液換向閥，10、節(jié)流閥，11、三位四通電液比例換向閥，12、第二單向閥，13、第一液控單向閥，14、第二安全閥，15、第二液控單向閥，16、左側二位三通電磁換向閥，17、左側單作用支撐缸，18、左側位移傳感器，19、右側位移傳感器，20、右側單作用支撐缸，21、右側二位三通電磁換向閥，22、二位二通電磁換向閥，23、比例溢流閥，24、控制模塊，25、壓力傳感器，26、第三液控單向閥，27、第四液控單向閥，28、第三安全閥，29、三位四通電磁換向閥，30、低壓油源，31、設定值模塊，1、高壓分區(qū)，I1、低壓分區(qū)，II1、調姿模塊。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明包括高壓分區(qū)1、低壓分區(qū)II和調姿模塊III ;高壓分區(qū)I內(nèi)的三位四通電液換向閥9的9A出油口與第二液控單向閥15的正向油口相連，裝有左側位移傳感器的18的左側單作用支撐缸17和裝有右側位移傳感器的19的右側單作用支撐缸20的無桿腔的油口同時與第二液控單向閥15的反向油口相連，左側兩位三通電磁換向閥16的16A油口和16B油口分別與第二液控單向閥15的反向油口和左側單作用支撐缸17的有桿腔的油口相連，右側兩位三通電磁換向閥21的21A油口和21B油口分別和第二液控單向閥15的反向油口和右側單作用支撐缸20的有桿腔的油口相連，兩位兩通電磁換向閥22的進油口和出油口分別連接第二液控單向閥15的反向油口和比例溢流閥23的進油口，比例溢流閥23的出油口連接油箱3，從而形成高壓進油油路；左側兩位三通電磁換向閥16的16P油口和右側兩位三通電磁換向閥21的21P油口分別與第二安全閥14和第三安全閥28的進油口相連，第二安全閥14和第三安全閥28的出油口相連，并與高壓分區(qū)I中的第二單向閥12的正向油口相連，從而形成高壓回油油路；低壓分區(qū)II中的低壓油源30與三位四通電磁換向閥29的29P油口相連，三位四通電磁換向閥29的29B油口與第三液控單向閥26的正向油口相連，第三液控單向閥26的反向油口和第二液控單向閥15反向油口連接，形成低壓油路；調姿模塊III中的三位四通電液比例換向閥11的IlP油口與高壓油源I相連，三位四通電液比例換向閥11的IlA油口與左側兩位三通電磁換向閥16的16P油口相連，三位四通電液比例換向閥11的IlB油口和右側兩位三通電磁換向閥21的21P油口相連，從而通過左側兩位三通電磁換向閥16的16B油口和右側兩位三通電磁換向閥21的21B油口與左側單作用支撐缸17和右側單作用支撐缸20的有桿腔的油口相連，三位四通電液比例換向閥11的IlT油口與油箱3相連；左側位移傳感器的18和右側位移傳感器的19的信號口分別與各自控制模塊24的輸入口相連，控制模塊24的輸出口與三位四通電液比例換向閥11的信號輸入口相連。
[0013]所述高壓分區(qū)I中的高壓油源I與第一單向閥2的正向油口相連，第一單向閥2的反向油口與第二截止閥5的進油口相連，第二截止閥5的出油口同時與連接蓄能器7和第一安全閥6的進油口相連，第一截止閥4并聯(lián)于第一安全閥6的進油口和出油口，第一截止閥4和第一安全閥6的出油口連接油箱3，單向節(jié)流閥8的進油口與第一單向閥2的反向油口相連，單向節(jié)流閥8的出油口與三位四通電液換向閥9的9P油口相連，第二單向閥12的反向油口與三位四通電液換向閥9的9B油口相連，三位四通電液換向閥9的9T油口與節(jié)流閥10的進油口相連，節(jié)流閥10的出油口連接油箱3。
[0014]所述控制模塊24的兩個輸入端輸入的信號經(jīng)過第一比較器比較后與第二比較器的一個輸入端相連，第二比較器的另一個輸入端與設定值模塊31相連，第二比較器的輸出端與PID控制器的輸入端相連，PID控制器的輸出端是控制器模塊24的輸出端。
[0015]左側二位三通電磁換向閥16和右側的二位三通電磁換向閥21同時動作，信號均來源于壓力傳感器25 ;低壓進油油路中，左側二位三通電磁換向閥16和右側的二位三通電磁換向閥21均失電，高壓進油油路時，左側二位三通電磁換向閥16和右側的二位三通電磁換向閥21均得電。
[0016]本發(fā)明的工作原理如下:
第一，低壓分區(qū)執(zhí)行工作，實現(xiàn)左側單作用支撐缸17和右側單作用支撐缸20的快速伸出；第二，高壓分區(qū)執(zhí)行工作，實現(xiàn)進油路的壓力流量控制；第三，調姿模塊執(zhí)行工作，實現(xiàn)左側單作用支撐缸17和右側單作用支撐缸20的有桿腔流量的高精度調節(jié)；第四，高壓分區(qū)執(zhí)行泄油工作，實現(xiàn)泄油路的流量控制；第五，低壓分區(qū)執(zhí)行工作，實現(xiàn)左側單作用支撐缸17和右側單作用支撐缸20的回退。
[0017]TBM支撐過程中，低壓分區(qū)的工作原理:左側兩位三通電磁換向閥16和右側兩位三通電磁換向閥21失電，低壓油源30供油，三位四通電磁換向閥29的左位得電，并通過三位四通電磁換向閥29B油口向第三液控單向閥26的正向油口供油，