CN101576107B - 盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置 - Google Patents

盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101576107B
CN101576107B CN2009100992932A CN200910099293A CN101576107B CN 101576107 B CN101576107 B CN 101576107B CN 2009100992932 A CN2009100992932 A CN 2009100992932A CN 200910099293 A CN200910099293 A CN 200910099293A CN 101576107 B CN101576107 B CN 101576107B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mouth
hydraulic
pump
energy
valve
Prior art date
Application number
CN2009100992932A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101576107A (zh
Inventor
龚国芳
施虎
杨华勇
朱北斗
Original Assignee
浙江大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 浙江大学 filed Critical 浙江大学
Priority to CN2009100992932A priority Critical patent/CN101576107B/zh
Publication of CN101576107A publication Critical patent/CN101576107A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101576107B publication Critical patent/CN101576107B/zh

Links

Abstract

本发明公开了一种盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置。包括电机、泵、单向阀、液压马达/泵、溢流阀、蓄能器、三位四通换向阀、液压变压器和液压缸。该系统采用马达/泵、蓄能器、液压变压器作为能量转换和回收元件,将盾构管片拼装机周向回转和垂直升降运动中的部分机械能转换为液压能储存,供拼装作业利用。液压系统的执行元件马达/泵工作在马达状态时驱动拼装机转动,工作在泵状态时将负载能量回馈到蓄能器中。通过切换液压变压器的工作状态实现升降液压缸的升降动作及重力负载能量回收。由于系统中没有节流元件,能量传递效率高,避免了节流调速系统中的能量损失,具有明显的节能效果。

Description

盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置
技术领域
[0001] 本发明涉及流体压力执行机构,尤其涉及一种盾构管片拼装驱动系统中的能量回 收装置。
背景技术
[0002] 管片拼装是隧道掘进成形的关键步骤。管片拼装系统作为盾构掘进机的一大组成 部分,承担着将预制管片沿盾构开挖隧洞拼装成形的任务。在管片拼装过程中,拼装机通常 需具有足够数量的自由度以到达环形隧洞任意位置实施拼装作业。位置和姿态自由借助于 拼装驱动液压系统中各执行元件的动作来实现。在管片拼装诸多动作中,周向回转与垂直 升降这两个动作在竖直平面内完成,因此系统承受典型的重力负载。管片拼装机构本身往 往重达数吨,即使在拼装完每块管片之后空机下降到隧道底端,其自身重力势能也相当可 观,因此其自重也可以看作是一种重力负载。传统管片拼装液压系统中这两个动作的控制 均借助于节流元件实现,在对重力做功和重力做功的情况下,系统均有节流损失,且重力负 载能量全部浪费。因此,如何在确保管片拼装系统正确高效完成拼装任务的情况下更加有 效利用液压系统的能量是一个关键问题。
发明内容
[0003] 为了克服背景技术中存在的问题兼顾系统节能的要求,本发明的目的在于提供一 种盾构管片拼装驱动系统能量回收装置,将管片拼装机作业时回转和升降运动中可回收的 重力负载能量回收,采用液压马达/泵和液压变压器作为能量转换元件,将回收能量存储 在蓄能器中再利用,从而达到节能的目的。
[0004] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
[0005] 本发明的电机与泵刚性连接,泵的吸油口与油箱连接,泵的出油口与单向阀进油 口和溢流阀进油口连接,单向阀出油口与蓄能器进油口、溢流阀控制油口、第一个三位四通 换向阀的Pl 口、液压变压器的P 口和A 口、第一单向阀和第二单向阀出油口、执行机构相 连,第三单向阀、第四单向阀进油口连接油箱,第一个三位四通换向阀的Al 口与液压马达/ 泵一端油口、第一单向阀进油口和第三单向阀出油口相接,第一个三位四通换向阀的Bl 口 与液压马达/泵另一端油口、第二单向阀进油口和第四单向阀出油口相接,第一个三位四 通换向阀的Tl 口连接回油路,液压马达/泵的输出轴驱动管片拼装机旋转,液压变压器的 T 口连接回油路,B 口连接第二个三位四通换向阀的P2 口,第二个三位四通换向阀的A2 口 与两个并联的液压缸无杆腔相连,第二个三位四通换向阀的B2 口与两个并联的液压缸有 杆腔相连,第二个三位四通换向阀的T2 口连接回油路。
[0006] 本发明具有的有益效果是:
[0007] 液压系统的执行元件马达/泵工作在马达状态时驱动拼装机转动,工作在泵状态 时将负载能量回馈到蓄能器中。通过切换液压变压器的工作状态实现升降液压缸的升降动 作及重力负载能量回收。由于系统中没有节流元件,能量传递效率高,避免了节流调速系统中的能量损失,具有明显的节能效果。 附图说明
[0008] 附图是本发明的的结构原理示意图。
[0009] 图中:1.油箱,2.电机,3.泵,4.单向阀,5.溢流阀,6.蓄能器,7、11为三位四通 换向阀,8. 1、8. 2、8. 3、8. 4为单向阀,9.液压马达/泵,10.液压变压器,12、13为液压缸。
具体实施方式
[0010] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0011] 如附图所示,本发明中的电机2与泵3刚性连接,泵3的吸油口与油箱1连接,泵3 的出油口与单向阀4进油口和溢流阀5进油口连接,单向阀4出油口与蓄能器6进油口、溢 流阀5控制油口、第一个三位四通换向阀7的Pl 口、液压变压器10的P 口和A 口、第一单 向阀8. 1和第二单向阀8. 2出油口、执行机构相连,第三单向阀8. 3、第四单向阀8. 4进油口 连接油箱1,第一个三位四通换向阀7的Al 口与液压马达/泵9 一端油口、第一单向阀8. 1 进油口和第三单向阀8.3出油口相接,第一个三位四通换向阀7的Bl 口与液压马达/泵9 另一端油口、第二单向阀8. 2进油口和第四单向阀8. 4出油口相接,第一个三位四通换向阀 7的Tl 口连接回油路,液压马达/泵9的输出轴驱动管片拼装机旋转,液压变压器10的T 口连接回油路,B 口连接第二个三位四通换向阀11的P2 口,第二个三位四通换向阀11的 A2 口与两个并联的液压缸12、13无杆腔相连,第二个三位四通换向阀11的B2 口与两个并 联的液压缸12、13有杆腔相连,第二个三位四通换向阀11的T2 口连接回油路。
[0012] 本发明的工作原理如下:
[0013] 电机2得电启动,驱动泵3转动,泵3吸油口从油箱1中吸油,变量泵3打出的压 力油送到溢流阀5和单向阀4进油口,通过单向阀4送到蓄能器6的进油口、第一个三位四 通换向阀7的Pl 口、液压变压器10的P 口和A 口以及管片拼装系统的其它执行机构。
[0014] 拼装管片时,首先由升降液压缸将管片抓举机构降低到待拼管片堆放位置。
[0015] 调节液压变压器10中变量泵/马达排量,使得变量泵/马达处于“马达”状态,P 口压力油经T 口到回油路,定量泵/马达处于“泵”状态。当第二个三位四通换向阀11左端 电磁铁通电时,来自液压缸12和13无杆腔的压力油经第二个三位四通换向阀11的A2 口、 P2 口进入液压变压器10的B 口,并经过定量泵/马达至液压变压器A 口,将下降过程的重 力势能转化为液压能储存在蓄能器6里。液压缸12、13的有杆腔经第二个三位四通换向阀 11的B2 口、T2 口、回油路从油箱吸油。
[0016] 待管片固定在抓取机构之上后,升降液压缸将管片拼装机构提起。
[0017] 调节液压变压器10中变量泵/马达排量,使得变量泵/马达处于“泵”状态,经T 口通过回油路从油箱吸油,定量泵/马达处于“马达”状态。当第个二三位四通换向阀11左 端电磁铁通电时,来自液压变压器10的A 口并经过定量泵/马达至液压变压器B 口的压力 油经第二个三位四通换向阀11的P2 口、A2 口进入液压缸12和13无杆腔,将拼装机构提 升到一定高度。液压缸12、13有杆腔中的液压油经第二个三位四通换向阀11的B2 口、T2 口到回油路。
[0018] 待管片拼装机将管片提起之后,需旋转一定角度以到达圆形隧道上安装管片的特定位置,此时旋转角度只能达到一半圆周。
[0019] 第一个三位四通换向阀7左位电磁铁得电,Pl 口的高压油经第一个三位四通换向 阀7的Al 口流进液压马达/泵9 一端油口,液压马达/泵9另一端油口液压油经第一个三 位四通换向阀7的Bl 口、Tl 口流到回油路。Pl 口的高压油一部分至第一单向阀8. 1进油 口。由于单向阀4出油口的压力略高于经换向阀口节流损失之后液压油的压力,因此第一 单向阀8. 1不打开。此时液压马达/泵驱动管片机顺时针方向转动将管片送到圆周指定位 置。转动速度可以通过液压马达/泵9的排量来调节。
[0020] 待管片拼装机将管片在圆周指定位置拼装好之后,需沿逆时针方向旋转一定角度 下降到初始位,准备抓取下一块管片。
[0021] 第一个三位四通换向阀7所有电磁铁断电,由于管片拼装机自身重力矩作用,液 压马达/泵9将工作在泵工况,经过第四单向阀8. 4从油箱吸油,并经过第一单向阀8. 1将 液压油充给蓄能器6,实现能量回收。
[0022] 当管片拼装机在隧道圆形断面的另一半圆周工作时,旋转一定角度以到达圆形隧 道上安装管片的特定位置。
[0023] 第一个三位四通换向阀7右位电磁铁得电,Pl 口的高压油经第一个三位四通换向 阀7的Bl 口流进液压马达/泵9另一端油口,液压马达/泵9 一端油口液压油经第一个三 位四通换向阀7的Al 口、Tl 口流到回油路。Pl 口的高压油一部分至第二单向阀8. 2进油 口。由于单向阀4出油口的压力略高于经换向阀口节流损失之后液压油的压力,因此第二 单向阀8. 2不打开。此时液压马达/泵驱动管片机逆时针方向转动将管片送到圆周指定位 置。转动速度可以通过液压马达/泵9的排量来调节。
[0024] 待管片拼装机将管片在圆周指定位置拼装好之后,需沿顺时针方向旋转一定角度 下降到初始位,准备抓取下一块管片。
[0025] 第一个三位四通换向阀7所有电磁铁断电,由于管片拼装机自身重力矩作用,液 压马达/泵9将工作在泵工况,经过第四单向阀8. 3从油箱吸油,并经过第一单向阀8. 2将 液压油充给蓄能器6,实现能量回收。
[0026] 当升降液压缸12、13由于管片拼装机旋转而倒置时,其升降动作与上述过程相 反,此时第二个三位四通换向阀11右边电磁铁得电,工作在右位。
[0027] 当第一个三位四通换向阀7和第二个三位四通换向阀11两端电磁铁都断电时,阀 工作在中位截至状态,回转和升降运动停止,管片拼装机停留在特定位置保持静止。
[0028] 溢流阀5的启闭通过蓄能器6中压力油压力大小来控制。当蓄能器6中的压力达 到设定值时,泵3通过溢流阀5卸荷。当蓄能器力6的压力降低后不足以维持执行机构工 作所需动力时,溢流阀5关闭,泵3向蓄能器充油。

Claims (1)

1. 一种盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置,其特征在于:电机(2)与泵(3)刚 性连接,泵⑶的吸油口与油箱⑴连接,泵(3)的出油口与单向阀⑷进油口和溢流阀 (5)进油口连接,单向阀⑷出油口与蓄能器(6)进油口、溢流阀(5)控制油口、第一个三位 四通换向阀⑵的Pl 口、液压变压器(10)的P 口和A 口、第一单向阀(8. 1)和第二单向阀 (8. 2)出油口、执行机构相连,第三单向阀(8. 3)、第四单向阀(8. 4)进油口连接油箱(1),第 一个三位四通换向阀(7)的Al 口与液压马达/泵(9) 一端油口、第一单向阀(8. 1)进油口 和第三单向阀(8.3)出油口相接,第一个三位四通换向阀(7)的Bl 口与液压马达/泵(9) 另一端油口、第二单向阀(8. 2)进油口和第四单向阀(8. 4)出油口相接,第一个三位四通换 向阀(7)的Tl 口连接回油路,液压马达/泵(9)的输出轴驱动管片拼装机旋转,液压变压 器(10)的T 口连接回油路,B 口连接第二个三位四通换向阀(11)的P2 口,第二个三位四 通换向阀(11)的A2 口与两个并联的液压缸(12、13)无杆腔相连,第二个三位四通换向阀 (11)的B2 口与两个并联的液压缸(12、13)有杆腔相连,第二个三位四通换向阀(11)的T2 口连接回油路。
CN2009100992932A 2009-06-01 2009-06-01 盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置 CN101576107B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100992932A CN101576107B (zh) 2009-06-01 2009-06-01 盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100992932A CN101576107B (zh) 2009-06-01 2009-06-01 盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101576107A CN101576107A (zh) 2009-11-11
CN101576107B true CN101576107B (zh) 2011-07-13

Family

ID=41271131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100992932A CN101576107B (zh) 2009-06-01 2009-06-01 盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101576107B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102213642A (zh) * 2011-04-15 2011-10-12 中国铁建重工集团有限公司 一种用于盾构刀盘主驱动性能的测试装置

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101956405A (zh) * 2010-07-15 2011-01-26 吉林大学 一种工程机械动臂下降的重力势能回收装置
CN102425426B (zh) * 2011-12-14 2013-09-18 浙江大学 推进进油口侧安装蓄能器的节能盾构液压推进系统
CN102734235B (zh) * 2012-07-12 2013-05-01 三一重工股份有限公司 一种能量回收液压系统和混凝土输送泵
CN102734236B (zh) * 2012-07-12 2013-04-03 三一重工股份有限公司 一种泵送换向液压控制系统、控制方法及混凝土输送泵
CN103671300B (zh) * 2012-09-23 2016-03-30 山重建机有限公司 一种液压系统升压装置
CN103032397B (zh) * 2013-01-06 2015-01-07 浙江大学 多自由度并行管片拼装定位电液控制系统及其方法
CN103267045A (zh) * 2013-05-23 2013-08-28 山河智能装备股份有限公司 一种工作装置能量回收利用液压系统
CN103671317B (zh) * 2013-12-13 2015-11-25 中联重科股份有限公司 基础桩施工用起重机及其液压系统
CN104386616A (zh) * 2014-09-18 2015-03-04 芜湖高昌液压机电技术有限公司 剪式举升机卸荷溢流阀卸荷回路
CN105697474B (zh) * 2014-12-11 2020-10-16 罗伯特·博世有限公司 用于做功机械的液压的设备和用于液压的设备的方法
CN105041786B (zh) * 2015-08-14 2017-06-20 南京工程学院 一种基于液压变压器、蓄能器变刚度机构的液压激振装置
CN105485069B (zh) * 2016-02-16 2017-04-12 江苏师范大学 一种用于负载敏感比例控制系统的电控液压节能装置及工作方法
RU189563U1 (ru) * 2018-11-07 2019-05-28 АО "СУЭК-Кузбасс" Гидрофицированная крепь с регулируемым сопротивлением и рекуперацией энергии

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1584346A (zh) * 2004-06-16 2005-02-23 浙江大学 比例反馈控制及蓄能器补油的盾构螺旋输送机液压系统
CN101408107A (zh) * 2008-11-11 2009-04-15 浙江大学 采用分区控制的节能型盾构推进液压系统
CN201460907U (zh) * 2009-06-01 2010-05-12 浙江大学 一种盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1584346A (zh) * 2004-06-16 2005-02-23 浙江大学 比例反馈控制及蓄能器补油的盾构螺旋输送机液压系统
CN101408107A (zh) * 2008-11-11 2009-04-15 浙江大学 采用分区控制的节能型盾构推进液压系统
CN201460907U (zh) * 2009-06-01 2010-05-12 浙江大学 一种盾构管片拼装驱动系统中的能量回收装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPJP特开2004-100810A 2004.04.02
施虎等.采用液压变压器的盾构推进节能系统设计.《工程机械》.2009,第40卷36-39. *
施虎等.隧道盾构液压系统及相关节能技术.《工程机械》.2007,第38卷56-59. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102213642A (zh) * 2011-04-15 2011-10-12 中国铁建重工集团有限公司 一种用于盾构刀盘主驱动性能的测试装置
CN102213642B (zh) * 2011-04-15 2012-07-11 中国铁建重工集团有限公司 一种用于盾构刀盘主驱动性能的测试装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101576107A (zh) 2009-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9850916B2 (en) Fail-safe actuation system
US8151563B2 (en) Hydraulic drive system
ES2523240T3 (es) Accionador electrohidráulico para controlar el paso de una pala de turbina eólica
CN103649554B (zh) 基于优先权将流体从多个泵分配至多个液压功能的系统
US6789387B2 (en) System for recovering energy in hydraulic circuit
CN104196080B (zh) 变转速容积直驱纯电液压挖掘机驱动及能量回收系统
EP2391829B1 (en) Hydraulic energy storage system with accumulator and method of varying charge of same
EP2607717B1 (en) Electro-hydraulic drive system for a work machine
CN100567730C (zh) 液压驱动流体泵
KR101879881B1 (ko) 에너지 회생용 제어회로 및 작업기계
CN201962040U (zh) 带优先和卸荷功能的叉车液压系统
US6005360A (en) Power unit for the supply of hydraulic actuators
CN104203799B (zh) 用于工作机器的推进回路和工作回路组合
CN100520087C (zh) 一种变转速驱动盾构刀盘节能液压控制系统
CN102704524B (zh) 一种液压挖掘机回转节能系统
EP2799727A1 (en) Power regeneration device for work machine and work machine
CN201321358Y (zh) 起重机卷扬控制系统及起重机
JPWO2006090709A1 (ja) バッテリ式産業車両の荷役回生システム
RU2529298C2 (ru) Гидравлическая система и способ подачи гидравлической жидкости в гидравлическую систему
CN101392772B (zh) 作业机械的液压控制装置
EP2458201A1 (en) Wind turbine with hydraulic blade pitch system
KR20110031905A (ko) 하이브리드 건설기계의 제어장치
CN101723274B (zh) 一种旋挖钻机主卷扬收放控制系统及旋挖钻机
CN1818382A (zh) 闭式电液控制系统
CN102620040B (zh) 太阳能小功率供电驱动大型角行程阀门电液系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110713

Termination date: 20170601