本發(fā)明涉及全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TBM節(jié)能型襯砌系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)簡稱TBM，隨著人力成本的逐漸增加，山嶺隧道的鉆爆法施工也逐漸被鑿山巨龍—TBM機(jī)械化施工代替，TBM施工的重要工序隧道襯砌系統(tǒng)也越來越受到重視，隧道襯砌是TBM刀盤掘進(jìn)后的關(guān)鍵工序。隧道襯砌系統(tǒng)包括混噴系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)?；靽娨郧爸饕侨斯姖{，不僅不節(jié)能，而且反彈高，混凝土損耗大，又不好收集，造成施工現(xiàn)場噴漿環(huán)境差、環(huán)保性差，粉塵污染嚴(yán)重；沒有采用機(jī)械式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，靈活度和精確度較低，不易控制和監(jiān)控；此外現(xiàn)有的TBM的襯砌系統(tǒng)一直處于高壓待機(jī)和節(jié)流工作的高耗能狀態(tài)，輸送管路長易出現(xiàn)堵塞，故障率高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述背景技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種TBM節(jié)能型襯砌系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中TBM不節(jié)能，耗能大，混凝土損耗大，靈活度和精確度較低，不易控制和監(jiān)控，輸送管路易堵塞的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種TBM節(jié)能型襯砌系統(tǒng)，包括大臂系統(tǒng)、托泵系統(tǒng)、環(huán)形軌道系統(tǒng)、與拖車主體相連接的臂架泵站、電氣控制柜；大臂系統(tǒng)安裝在環(huán)形軌道系統(tǒng)的上方，環(huán)形軌道系統(tǒng)與拖車主體相連接，托泵系統(tǒng)安裝在拖車主體上且位于環(huán)形軌道系統(tǒng)的一側(cè)，電氣控制柜安裝在拖車主體上且與大臂系統(tǒng)、托泵系統(tǒng)、環(huán)形軌道系統(tǒng)、臂架泵站相連接；大臂系統(tǒng)包括大臂、伸縮油缸，伸縮油缸與大臂相連接，大臂上設(shè)有240°擺動(dòng)馬達(dá)、60°擺動(dòng)馬達(dá)和刷動(dòng)馬達(dá)；托泵系統(tǒng)包括托泵支架、擺缸泵、主油缸泵、擺缸、控制泵、主油缸，托泵支架與拖車主體相連接，擺缸泵安裝在托泵支架上且與擺缸相連接，主油缸泵安裝在托泵支架上且與主油缸相連接，托泵支架上設(shè)有托泵油箱和主控制閥組，托泵油箱分別與擺缸泵、控制泵、主油缸泵相連接，主控制閥組分別與擺缸泵、控制泵、主油缸泵相連接；環(huán)形軌道系統(tǒng)包括環(huán)形軌道、環(huán)軌馬達(dá)、平移油缸，環(huán)形軌道通過平移油缸與拖車主體相連接，環(huán)軌馬達(dá)安裝在環(huán)形軌道上且與大臂相連接。

所述臂架泵站包括臂架支座、臂架控制閥組，臂架支座安裝在拖車主體上，臂架支座上設(shè)有臂架油箱和臂架泵，臂架油箱與臂架泵相連接，臂架控制閥組安裝在臂架支座上且分別與環(huán)軌馬達(dá)、平移油缸、240°擺動(dòng)馬達(dá)、60°擺動(dòng)馬達(dá)和刷動(dòng)馬達(dá)相連接。

所述臂架控制閥組與臂架泵之間連接有LS反饋管路。

所述電氣控制柜包括柜體和主控制器，柜體安裝在拖車主體上，主控制器安裝在柜體內(nèi)。

所述主油缸泵的出口設(shè)有壓力傳感器。

主控制器分別與壓力傳感器、LS反饋管路相連接。

工作原理為：電氣控制柜控制托泵系統(tǒng)的主控制閥組，主控制閥組協(xié)調(diào)控制主油缸和擺缸進(jìn)行泵送混凝土，與此同時(shí)，電氣控制柜同時(shí)控制大臂系統(tǒng)的大臂沿環(huán)形導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)和環(huán)形軌道做前后移動(dòng)；此時(shí)托泵系統(tǒng)泵送出的混凝土可以順著環(huán)形軌道和大臂到達(dá)噴嘴,和速凝劑充分混合后在低壓空氣的作用下噴出,進(jìn)行TBM施工后隧道的加固襯砌工作；工作過程中電氣控制柜根據(jù)LS反饋管路的反饋，實(shí)時(shí)自適應(yīng)的調(diào)節(jié)臂架泵總成壓力和流量與工況相匹配，當(dāng)混噴系統(tǒng)處于工序銜接的停機(jī)階段時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整到低壓待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)壓力傳感器檢測到壓力異常升高到警戒值時(shí)，立即控制主控制閥組啟動(dòng)反泵反抽一兩次，壓力降到正常值后繼續(xù)泵送。

本發(fā)明采用自適應(yīng)工況的多自由度協(xié)同工作的節(jié)能負(fù)載敏感大臂系統(tǒng)節(jié)能效果非常明顯，經(jīng)有效對比節(jié)能至少30%以上。此外，智能超前反泵的托泵系統(tǒng)能將泵送過程中經(jīng)常出現(xiàn)的堵管故障消除在萌芽狀態(tài)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)能將原每班堵管兩三次有效控制在幾乎不堵管，節(jié)約了堵管造成的停機(jī)疏通，混凝土損耗等能量損失，減小了輸送管路堵塞概率，是一項(xiàng)不可多得的節(jié)能環(huán)保綠色發(fā)明。本發(fā)明具有智能調(diào)節(jié)性、非線性、自適應(yīng)的時(shí)變特點(diǎn)，調(diào)節(jié)智能靈活，實(shí)時(shí)感應(yīng)準(zhǔn)確，有效降低了襯砌系統(tǒng)能耗和混凝土損耗，提高工作效率，具有較高的實(shí)用性和市場價(jià)值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明平面布置圖。

圖3為本發(fā)明控制系統(tǒng)圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：如圖1-3所示，一種TBM節(jié)能型襯砌系統(tǒng)，包括大臂系統(tǒng)1、托泵系統(tǒng)2、環(huán)形軌道系統(tǒng)3、與拖車主體6相連接的臂架泵站4、電氣控制柜5；大臂系統(tǒng)1安裝在環(huán)形軌道系統(tǒng)3的上方，環(huán)形軌道系統(tǒng)3與拖車主體6相連接，托泵系統(tǒng)2安裝在拖車主體6上且位于環(huán)形軌道系統(tǒng)3的一側(cè)，電氣控制柜5安裝在拖車主體6上且位于臂架泵站4的一側(cè)且與大臂系統(tǒng)1、托泵系統(tǒng)2、環(huán)形軌道系統(tǒng)3、臂架泵站4相連接，電氣控制柜5控制大臂系統(tǒng)1、托泵系統(tǒng)2、環(huán)形軌道系統(tǒng)3、臂架泵站4的相關(guān)動(dòng)作。大臂系統(tǒng)1包括大臂101、伸縮油缸102，伸縮油缸102與大臂101相連接，大臂上設(shè)有240°擺動(dòng)馬達(dá)103、60°擺動(dòng)馬達(dá)104和刷動(dòng)馬達(dá)105；托泵系統(tǒng)2包括托泵支架201、擺缸泵202、控制泵203、主油缸泵204、擺缸205、主油缸206，托泵支架201與拖車主體6相連接，擺缸泵202安裝在托泵支架201上且與擺缸205相連接，主油缸泵204安裝在托泵支架201上且與主油缸206相連接，托泵支架201上設(shè)有托泵油箱207和主控制閥組209，托泵油箱207分別與擺缸泵202、控制泵203、主油缸泵204相連接，主控制閥組分別與擺缸泵、控制泵、主油缸泵相連接；環(huán)形軌道系統(tǒng)3包括環(huán)形軌道301、環(huán)軌馬達(dá)302、平移油缸303，環(huán)形軌道301通過平移油缸303與拖車主體6相連接，環(huán)軌馬達(dá)302安裝在環(huán)形軌道301上且與大臂101相連接。

實(shí)施例2：如圖1-3所示，一種TBM節(jié)能型襯砌系統(tǒng)，包括大臂系統(tǒng)1、托泵系統(tǒng)2、環(huán)形軌道系統(tǒng)3、與拖車主體6相連接的臂架泵站4、電氣控制柜5；大臂系統(tǒng)1安裝在環(huán)形軌道系統(tǒng)3的上方，環(huán)形軌道系統(tǒng)3與拖車主體6相連接，托泵系統(tǒng)2安裝在拖車主體6上且位于環(huán)形軌道系統(tǒng)3的一側(cè)，電氣控制柜5安裝在拖車主體6上且位于臂架泵站4的一側(cè)且與大臂系統(tǒng)1、托泵系統(tǒng)2、環(huán)形軌道系統(tǒng)3、臂架泵站4相連接；大臂系統(tǒng)1包括大臂101、伸縮油缸102，伸縮油缸102與大臂101相連接，大臂自身可通過伸縮油缸實(shí)現(xiàn)大臂相對環(huán)形軌道的前后移動(dòng)；大臂一端上設(shè)有240°擺動(dòng)馬達(dá)103、60°擺動(dòng)馬達(dá)104、刷動(dòng)馬達(dá)105和噴嘴106，240°擺動(dòng)馬達(dá)103，可以左右擺動(dòng)240°，60°擺動(dòng)馬達(dá)104可以前后擺動(dòng)60°240°擺動(dòng)馬、60°擺動(dòng)馬達(dá)及刷動(dòng)馬達(dá)105的單項(xiàng)運(yùn)動(dòng)和其復(fù)合運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)噴嘴的多自由度靈活運(yùn)動(dòng)。托泵系統(tǒng)2包括托泵支架201、擺缸泵202、控制泵203、主油缸泵204、擺缸205、主油缸206，托泵支架201與拖車主體6相連接，擺缸泵202安裝在托泵支架201上且與擺缸205相連接，擺缸泵為擺缸的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，擺缸實(shí)現(xiàn)托泵系統(tǒng)泵送和反泵功能；主油缸泵204安裝在托泵支架201上且與主油缸206相連接，主油缸泵為主油缸的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力并為其供油，主油缸用于托泵系統(tǒng)泵送混凝土；托泵支架201上設(shè)有托泵油箱207和主控制閥組209，托泵油箱207分別與擺缸泵202、控制泵203、主油缸泵204相連接為其供油；控制泵203為主油缸泵斜盤變量提供動(dòng)力。主控制閥組209與擺缸泵202、控制泵203、主油缸泵204相連接，通過主控制閥組可實(shí)現(xiàn)主油缸泵換向、排量調(diào)節(jié)和壓力保護(hù)，電氣控制柜通過主控制閥組控制主油缸泵換向來實(shí)現(xiàn)主油缸換向，同時(shí)在主油缸運(yùn)動(dòng)到預(yù)設(shè)位置后控制擺缸自動(dòng)換向，實(shí)現(xiàn)托泵系統(tǒng)泵送和反泵功能。環(huán)形軌道系統(tǒng)3包括環(huán)形軌道301、環(huán)軌馬達(dá)302、平移油缸303，環(huán)形軌道301通過平移油缸303與拖車主體6相連接，實(shí)現(xiàn)環(huán)形軌道的前后運(yùn)動(dòng)；環(huán)軌馬達(dá)302安裝在環(huán)形軌道301上且與大臂101相連接，大臂在環(huán)軌馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)作用下可在環(huán)形軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)靈活噴漿。

所述臂架泵站4包括臂架支座401、臂架控制閥組404，臂架支座401安裝在拖車主體6上，臂架支座401上設(shè)有臂架油箱402和臂架泵403，臂架油箱402與臂架泵403相連接，為臂架泵供油；臂架控制閥組404安裝在臂架支座401上且分別與環(huán)軌馬達(dá)302、平移油缸303、240°擺動(dòng)馬達(dá)103、60°擺動(dòng)馬達(dá)104和刷動(dòng)馬達(dá)105相連接，通過臂架控制閥組對環(huán)軌馬達(dá)302、平移油缸303、240°擺動(dòng)馬達(dá)103、60°擺動(dòng)馬達(dá)104和刷動(dòng)馬達(dá)105的控制，可以實(shí)現(xiàn)噴嘴的靈活運(yùn)動(dòng)和均勻噴漿。所述臂架控制閥組404與臂架泵403之間連接有LS反饋管路，可實(shí)現(xiàn)臂架相關(guān)動(dòng)作的自適應(yīng)負(fù)載敏感控制。根據(jù)工況、噴射方量和噴射厚度的多變性，實(shí)時(shí)自適應(yīng)的調(diào)節(jié)臂架泵總成壓力和流量與工況相匹配，當(dāng)混噴系統(tǒng)處于工序銜接的停機(jī)階段時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整到低壓待機(jī)狀態(tài)。所述電氣控制柜5包括柜體501和主控制器502，柜體501安裝在拖車主體6上，主控制器502安裝在柜體501內(nèi)，主控制器可對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。所述主油缸泵204的出口設(shè)有壓力傳感器208，主控制器502與壓力傳感器208相連接，當(dāng)電氣控制柜采集壓力傳感器信號，檢測到壓力異常升高到警戒值時(shí)，立即控制主控制閥組啟動(dòng)反泵反抽一兩次，壓力降到正常值后繼續(xù)泵送。電氣控制柜通過主控制器502與臂架控制閥組404相連接，可實(shí)現(xiàn)對大臂前后和圓周運(yùn)動(dòng)的控制。

工作過程：電氣控制柜控制托泵系統(tǒng)的主控制閥組，主控制閥組協(xié)調(diào)控制主油缸和擺缸進(jìn)行泵送混凝土，與此同時(shí)，電氣控制柜同時(shí)控制大臂系統(tǒng)的大臂沿環(huán)形導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)和環(huán)形軌道做前后移動(dòng)；此時(shí)托泵系統(tǒng)泵送出的混凝土可以順著環(huán)形軌道和大臂到達(dá)噴嘴,和速凝劑充分混合后在低壓空氣的作用下噴出,進(jìn)行TBM施工后隧道的加固襯砌工作；工作過程中電氣控制柜根據(jù)LS反饋管路的反饋，實(shí)時(shí)自適應(yīng)的調(diào)節(jié)臂架泵總成壓力和流量與工況相匹配，當(dāng)混噴系統(tǒng)處于工序銜接的停機(jī)階段時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整到低壓待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)壓力傳感器檢測到壓力異常升高到警戒值時(shí)，立即控制主控制閥組啟動(dòng)反泵反抽一兩次，壓力降到正常值后繼續(xù)泵送。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。