一種順應(yīng)突變載荷的tbm實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種順應(yīng)突變載荷的TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)。包括高低壓油源，高低壓控制油路和包括四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸的進(jìn)出口油路。高低壓控制油路的一端分別與各自的高、低壓油源連接，高低壓控制油路的另一端分別與四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸的有桿腔和無(wú)桿腔連接。低壓油路控制TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)快速推進(jìn)和快速?gòu)?fù)位過(guò)程；高壓油路控制TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)高壓推進(jìn)和回退過(guò)程。正常推進(jìn)工況下，各推進(jìn)液壓缸可實(shí)現(xiàn)比例減壓閥控制模式和比例單向節(jié)流閥加比例溢流閥控制模式的切換；在比例單向節(jié)流閥加比例溢流閥控制模式下，結(jié)合連接在推進(jìn)液壓缸無(wú)桿腔的蓄能器可以順應(yīng)在推進(jìn)過(guò)程中遇到的突變載荷，從而緩沖瞬間的壓力沖擊，延長(zhǎng)系統(tǒng)液壓元件的使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種順應(yīng)突變載荷的TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及推進(jìn)液壓系統(tǒng)，尤其涉及一種順應(yīng)突變載荷的TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(jiǎn)稱(chēng)TBM),是一種高智能化,集機(jī)、電、液、光、計(jì)算機(jī)等的隧道施工重大技術(shù)工程裝備。在發(fā)達(dá)國(guó)家，使用隧道掘進(jìn)機(jī)施工已經(jīng)占隧道總量的90%以上。隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程不斷加快，中國(guó)城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道和鐵路隧道等將需要大量的隧道掘進(jìn)機(jī)。
[0003]TBM推進(jìn)系統(tǒng)主要具備在刀盤(pán)破巖時(shí)提供高壓推力，在刀盤(pán)后退時(shí)提供后撤力，在空載時(shí)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)缸快速伸出和換步過(guò)程中實(shí)現(xiàn)推進(jìn)缸快速回收等功能。推進(jìn)系統(tǒng)作為T(mén)BM的關(guān)鍵組成部分，最重要的任務(wù)就在承載著從刀盤(pán)傳遞來(lái)的外界載荷高壓推進(jìn)，由于圍巖環(huán)境不確定性，當(dāng)出現(xiàn)大偏載或者突變載荷時(shí)，就需要通過(guò)推進(jìn)液壓系統(tǒng)中的液壓溢流元件、工作介質(zhì)壓縮、液壓管道變形等去順應(yīng)外界的突變載荷。
[0004]實(shí)際TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)是一般由減壓閥控制模式控制四個(gè)推進(jìn)液壓缸，四個(gè)缸聯(lián)動(dòng)保持同步性；這樣的推進(jìn)液壓系統(tǒng)在遇到大偏載或者突變載荷時(shí)，不能瞬時(shí)大量的溢流，也沒(méi)有液壓元件來(lái)緩沖突變載荷造成的波動(dòng)，所以其順應(yīng)突變載荷的能力將較差，推進(jìn)系統(tǒng)不能很好地消化和衰減外界突變載荷，導(dǎo)致系統(tǒng)受損，液壓元件壽命減少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有的TBM推進(jìn)液壓系統(tǒng)中不能很好順應(yīng)突變載荷和大偏載的問(wèn)題，同時(shí)滿(mǎn)足硬巖掘進(jìn)施工的要求，本實(shí)用新型的目的在于提供了一種順應(yīng)突變載荷的TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)，在正常推進(jìn)工況下，各推進(jìn)液壓缸可實(shí)現(xiàn)比例減壓閥控制模式和比例單向節(jié)流閥加比例溢流閥控制模式的切換；在比例單向節(jié)流閥加比例溢流閥控制模式下，實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)壓力流量復(fù)合控制，結(jié)合連接在推進(jìn)液壓缸無(wú)桿腔的蓄能器可以順應(yīng)在推進(jìn)過(guò)程中遇到的突變載荷和大偏載，從而緩沖瞬間的壓力沖擊，延長(zhǎng)系統(tǒng)液壓元件的使用壽命。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]本實(shí)用新型包括高、低壓油源，高、低壓控制油路和推進(jìn)液壓缸進(jìn)、出口油路；其中:
[0008]高壓控制油路，包括:兩位三通換向閥、比例減壓閥、比例單向節(jié)流閥、比例溢流閥、第一單向閥、第二單向閥和第一個(gè)三位四通換向閥；兩位三通換向閥的A3 口經(jīng)比例單向節(jié)流閥后分為兩路，一路經(jīng)第一單向閥和第一三位四通換向閥的Pl 口連接，另一路經(jīng)比例溢流閥接油箱，兩位三通換向閥的B3 口經(jīng)比例減壓閥和第二單向閥后接第一個(gè)三位四通換向閥的Pl 口，第一個(gè)三位四通換向閥的Tl 口、Al 口和BI 口分別接油箱，四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸的無(wú)桿腔和四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸的有桿腔，第一個(gè)三位四通換向閥的BI 口經(jīng)安全閥接油箱，兩位三通換向閥的P3 口接高壓油源。
[0009]低壓控制油路，包括:節(jié)流閥和第二個(gè)三位四通換向閥；第二個(gè)三位四通換向閥的P2 口經(jīng)節(jié)流閥接低壓油源油箱，第二個(gè)三位四通換向閥的T2 口、A2 口和B2 口分別連接油箱，四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸的無(wú)桿腔和四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸的有桿腔。
[0010]推進(jìn)液壓缸進(jìn)出口油路，包括:四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸、蓄能器、高壓截止閥、安全閥和壓力表；四個(gè)推進(jìn)液壓缸的有桿腔并接經(jīng)安全閥接油箱，四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸的無(wú)桿腔裝有壓力表和蓄能器，蓄能器一路經(jīng)一個(gè)高壓截止閥連接到推進(jìn)液壓缸的無(wú)桿腔，蓄能器另一路通過(guò)另一個(gè)高壓截止閥接油箱。
[0011]所述高壓油源，包括:油箱、第一電動(dòng)機(jī)、第一彈性聯(lián)軸器、高壓變量泵、第一過(guò)濾器和高壓安全閥；高壓變量泵的進(jìn)油口接油箱，高壓變量泵的出油口經(jīng)第一過(guò)濾器后分為兩蛤，一路接兩位三通換向閥的P3 口，另一路經(jīng)高壓安全閥接油箱，高壓變量泵經(jīng)第一彈性聯(lián)軸器與第一電動(dòng)機(jī)連接。
[0012]所述低壓油源，包括:油箱、第二電動(dòng)機(jī)、第二彈性聯(lián)軸器、低壓變量泵、第二過(guò)濾器和低壓安全閥；低壓變量泵的進(jìn)油口接油箱，低壓變量泵的出油口經(jīng)第二過(guò)濾器后分為兩路，一路接節(jié)流閥，另一路經(jīng)低壓安全閥接油箱，低壓變量泵經(jīng)第二彈性聯(lián)軸器與第二電動(dòng)機(jī)連接。
[0013]本實(shí)用新型與【背景技術(shù)】相比，具有的有益效果是:
[0014]I)在正常推進(jìn)工況下，各推進(jìn)液壓缸可實(shí)現(xiàn)比例減壓閥控制模式和比例單向節(jié)流閥加比例溢流閥控制模式的切換。
[0015]2)在比例單向節(jié)流閥加比例溢流閥控制模式下，實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)壓力流量復(fù)合控制，結(jié)合連接在推進(jìn)液壓缸無(wú)桿腔的蓄能器還可以順應(yīng)在推進(jìn)過(guò)程中遇到的突變載荷或大偏載，從而緩沖瞬間的壓力沖擊，延長(zhǎng)系統(tǒng)液壓元件的使用壽命。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是順應(yīng)突變載荷的TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1、低壓安全閥，2、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，3、兩個(gè)彈性聯(lián)軸器，4、低壓變量泵，5、兩個(gè)過(guò)濾器，6、高壓變量泵，7、高壓安全閥，8、兩位三通換向閥，9、比例單向節(jié)流閥，10、比例溢流閥，11、比例減壓閥，12、兩個(gè)單向閥，13、兩個(gè)三位四通換向閥，14、四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸，
15、蓄能器，16、高壓截止閥，17、壓力表，18、安全閥，19、節(jié)流閥，20、油箱。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖1和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型包括高、低壓油源，高、低壓控制油路和推進(jìn)液壓缸進(jìn)、出口油路；其中:
[0020]高壓控制油路，包括:兩位三通換向閥8、比例減壓閥11、比例單向節(jié)流閥9、比例溢流閥10、第一單向閥12、第二單向閥12和第一個(gè)三位四通換向閥13 ;兩位三通換向閥8的A3 口經(jīng)比例單向節(jié)流閥9后分為兩路，一路經(jīng)第一單向閥12和第一個(gè)三位四通換向閥13的Pl 口連接，另一路經(jīng)比例溢流閥10接油箱20，兩位三通換向閥8的B3 口經(jīng)比例減壓閥11和第二單向閥12后接第一個(gè)三位四通換向閥13的Pl 口，第一個(gè)三位四通換向閥13的Tl 口、Al 口和BI 口分別接油箱20，四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸14的無(wú)桿腔和四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸14的有桿腔，第一個(gè)三位四通換向閥13的BI 口經(jīng)安全閥18接油箱20，兩位三通換向閥8的P3 口接高壓油源。
[0021]低壓控制油路，包括:節(jié)流閥19和第二個(gè)三位四通換向閥13 ;第二個(gè)三位四通換向閥13的P2 口經(jīng)節(jié)流閥19接低壓油源，第二個(gè)三位四通換向閥13的T2 口、A2 口和B2 口分別連接油箱，四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸14的無(wú)桿腔和四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸14的有桿腔。
[0022]推進(jìn)液壓缸進(jìn)出口油路，包括:四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸14、蓄能器15、高壓截止閥
16、安全閥18和壓力表17 ;四個(gè)推進(jìn)液壓缸14的有桿腔并接經(jīng)安全閥18接油箱20，四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸14的無(wú)桿腔裝有壓力表17和蓄能器1，蓄能器I 一路經(jīng)一個(gè)高壓截止閥16連接到推進(jìn)液壓缸14的無(wú)桿腔，蓄能器I另一路通過(guò)另一個(gè)高壓截止閥16接油箱20。
[0023]所述高壓油源包括:油箱20、第一電動(dòng)機(jī)2、第一彈性聯(lián)軸器3、高壓變量泵6、第一過(guò)濾器5和高壓安全閥7 ;高壓變量泵6的進(jìn)油口接油箱20，高壓變量泵6的出油口經(jīng)第一過(guò)濾器5后分為兩蛤，一路接兩位三通換向閥8的P3 口，另一路經(jīng)高壓安全閥7接油箱20，高壓變量泵6經(jīng)第一彈性聯(lián)軸器3與第一電動(dòng)機(jī)2連接。
[0024]所述低壓油源包括:油箱20、第二電動(dòng)機(jī)2、第二彈性聯(lián)軸器3、低壓變量泵4、第二過(guò)濾器5和低壓安全閥I ;低壓變量泵4的進(jìn)油口接油箱20，低壓變量泵4的出油口經(jīng)第二過(guò)濾器5后分為兩路，一路接節(jié)流閥19，另一路經(jīng)低壓安全閥7接低壓油源，低壓變量泵4經(jīng)第二彈性聯(lián)軸器3與第二電動(dòng)機(jī)2連接。
[0025]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0026]與低壓變量泵4連接的第二電動(dòng)機(jī)2得電，通過(guò)第二彈性聯(lián)軸器3將扭矩傳給低壓變量泵4，低壓變量泵4轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)其吸油口從油箱20吸油，打出的壓力油經(jīng)過(guò)第二過(guò)濾器5后分別進(jìn)入低壓控制油路，低壓安全閥I可以在系統(tǒng)壓力過(guò)高時(shí)，溢流回油箱20，保護(hù)低壓變量泵4。當(dāng)?shù)蛪嚎刂朴吐返娜凰耐〒Q向閥13左側(cè)電磁鐵得電時(shí)，其左位接入系統(tǒng)，壓力油通過(guò)節(jié)流閥19后進(jìn)入推進(jìn)液壓缸14的無(wú)桿腔，推動(dòng)液壓缸前進(jìn)，此時(shí)有桿腔內(nèi)的油可回流到油箱20，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥19的閥口大小就可以實(shí)現(xiàn)TBM在空載時(shí)的快速推進(jìn)；當(dāng)?shù)蛪嚎刂朴吐返娜凰耐〒Q向閥13右側(cè)電磁鐵得電時(shí)，其右位接入系統(tǒng)，壓力油通過(guò)節(jié)流閥19后進(jìn)入推進(jìn)液壓缸14的有桿腔，推動(dòng)液壓缸后退，此時(shí)無(wú)桿腔內(nèi)的油可回流到油箱20，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥19的閥口大小就可以實(shí)現(xiàn)TBM在支撐換步時(shí)的推進(jìn)缸快速?gòu)?fù)位。
[0027]與高壓變量泵6連接的第二電動(dòng)機(jī)2得電，通過(guò)第二彈性聯(lián)軸器3將扭矩傳給高壓變量泵6，高壓變量泵6轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)其吸油口從油箱20吸油，打出的壓力油經(jīng)過(guò)第二過(guò)濾器5后分別進(jìn)入高壓控制油路，高壓安全閥7可以在系統(tǒng)壓力過(guò)高時(shí)，溢流回油箱20，保護(hù)高壓變量泵6。當(dāng)兩位三通換向閥8的電磁鐵失電，高壓控制油路的三位四通換向閥左側(cè)電磁鐵得電時(shí)，兩位三通換向閥8的P3 口和A3 口連通，三位四通換向閥13的左位接入系統(tǒng)，壓力油通過(guò)比例單向節(jié)流閥9后，一路進(jìn)入比例溢流閥10的進(jìn)油口，另一路通過(guò)第一單向閥12后進(jìn)入推進(jìn)液壓缸14的無(wú)桿腔，此時(shí)選擇了比例單向節(jié)流閥加比例溢流閥控制模式來(lái)控制推進(jìn)液壓缸，通過(guò)調(diào)節(jié)比例溢流閥10和比例單向節(jié)流閥9可以實(shí)現(xiàn)對(duì)推進(jìn)液壓缸的壓力流量復(fù)合控制，實(shí)現(xiàn)了 TBM的高壓推進(jìn)工作過(guò)程；特別地，當(dāng)?shù)侗P(pán)遇到大偏載或突變載荷時(shí)，可以通過(guò)比例溢流閥10和高壓安全閥7的瞬時(shí)大量溢流，結(jié)合連接在推進(jìn)液壓缸14無(wú)桿腔的蓄能器，可以有效的緩沖、消化和衰減掉部分外界載荷從而減小甚至避免大偏載或突變載荷給系統(tǒng)造成的損壞，實(shí)現(xiàn)了 TBM順應(yīng)突變載荷。當(dāng)兩位三通換向閥8的電磁鐵和高壓控制油路的三位四通換向閥13左側(cè)電磁鐵同時(shí)得電時(shí)，兩位三通換向閥8的P3 口和B3 口連通，三位四通換向閥13的左位接入系統(tǒng)，壓力油依次通過(guò)比例減壓閥11和第二單向閥12后進(jìn)入推進(jìn)液壓缸的無(wú)桿腔，此時(shí)選擇了比例減壓閥控制模式來(lái)控制推進(jìn)液壓缸，通過(guò)調(diào)節(jié)比例減壓閥11可以控制推進(jìn)缸壓力流量(這是現(xiàn)有的TBM推進(jìn)液壓缸常用的控制模式)，實(shí)現(xiàn)了模擬現(xiàn)有TBM高壓推進(jìn)工況；當(dāng)高壓控制油路的三位四通換向閥13右側(cè)電磁鐵得電時(shí)，三位四通換向閥13右位接入系統(tǒng)，壓力油進(jìn)入推進(jìn)液壓缸的有桿腔，此時(shí)可以不管兩位三通換向閥8的得電與否，因?yàn)檫@是要實(shí)現(xiàn)在TBM撐緊圍巖時(shí)，將刀盤(pán)回退，這個(gè)工況是針對(duì)本TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)護(hù)臂套長(zhǎng)度有限而設(shè)計(jì)的，不需要對(duì)壓力油進(jìn)行控制，只要有壓力油進(jìn)入推進(jìn)液壓缸無(wú)桿腔，能推動(dòng)液壓缸桿回退即可，為防止此時(shí)有桿腔壓力過(guò)大，并接了一個(gè)安全閥18保護(hù)系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種順應(yīng)突變載荷的TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)，其特征在于:包括高、低壓油源，高、低壓控制油路和推進(jìn)液壓缸進(jìn)、出口油路；其中: 高壓控制油路，包括:兩位三通換向閥(8)、比例減壓閥(11)、比例單向節(jié)流閥(9)、比例溢流閥(10)、第一單向閥、第二單向閥和第一個(gè)三位四通換向閥；兩位三通換向閥(8)的A3 口經(jīng)比例單向節(jié)流閥(9)后分為兩路，一路經(jīng)第一單向閥和第一個(gè)三位四通換向閥的Pl口連接，另一路經(jīng)比例溢流閥(10 )接油箱，兩位三通換向閥(8 )的B3 口經(jīng)比例減壓閥(11)和第二單向閥后接第一個(gè)三位四通換向閥的Pl 口，第一個(gè)三位四通換向閥的Tl 口、Al 口和BI 口分別接油箱，四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸(14)的無(wú)桿腔和四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸(14)的有桿腔，第一個(gè)三位四通換向閥的BI 口經(jīng)安全閥(18)接油箱，兩位三通換向閥(8)的P3口接高壓油源； 低壓控制油路，包括:節(jié)流閥(19)和第二個(gè)三位四通換向閥；第二個(gè)三位四通換向閥的P2 口經(jīng)節(jié)流閥(19)接低壓油源，第二個(gè)三位四通換向閥的T2 口、A2 口和B2 口分別連接油箱，四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸(14)的無(wú)桿腔和四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸(14)的有桿腔； 推進(jìn)液壓缸進(jìn)、出口油路，包括:四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸(14)、蓄能器(15)、高壓截止閥(16)、安全閥(18)和壓力表(17);四個(gè)推進(jìn)液壓缸(14)的有桿腔并接經(jīng)安全閥(18)接油箱，四個(gè)并聯(lián)的推進(jìn)液壓缸(14)的無(wú)桿腔裝有壓力表(17)和蓄能器(1)，蓄能器(I) 一路經(jīng)一個(gè)高壓截止閥連接到推進(jìn)液壓缸(14)的無(wú)桿腔，蓄能器(I)另一路通過(guò)另一個(gè)高壓截止閥接油箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種順應(yīng)突變載荷的TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓油源，包括:油箱、第一電動(dòng)機(jī)、第一彈性聯(lián)軸器、高壓變量泵(6)、第一過(guò)濾器和高壓安全閥(7);高壓變量泵(6)的進(jìn)油口接油箱，高壓變量泵(6)的出油口經(jīng)第一過(guò)濾器后分為兩路，一路接兩位三通換向閥(8)的P3 口，另一路經(jīng)高壓安全閥(7)接油箱，高壓變量泵(6)經(jīng)第一彈性聯(lián)軸器與第一電動(dòng)機(jī)(2)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種順應(yīng)突變載荷的TBM實(shí)驗(yàn)臺(tái)推進(jìn)液壓系統(tǒng)，其特征在于:所述低壓油源，包括:油箱、第二電動(dòng)機(jī)、第二彈性聯(lián)軸器、低壓變量泵(4)、第二過(guò)濾器和低壓安全閥(I);低壓變量泵(4)的進(jìn)油口接油箱，低壓變量泵(4)的出油口經(jīng)第二過(guò)濾器后分為兩路，一路接節(jié)流閥(19)，另一路經(jīng)低壓安全閥(7)接油箱，低壓變量泵(4)經(jīng)第二彈性聯(lián)軸器與第二電動(dòng)機(jī)連接。
【文檔編號(hào)】F15B11/17GK203939787SQ201420295699
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】龔國(guó)芳, 饒?jiān)埔? 張振, 吳偉強(qiáng), 楊華勇 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)