CN102268996A - 盾构刀盘驱动液压系统 - Google Patents

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郭泗祥
董炳坤
许汉中
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Beijing Sany Heavy Machinery Co Ltd
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Abstract

本发明盾构刀盘驱动液压系统涉及一种多泵控多马达系统。其目的是为了提供一种可实现无级变速，具有节省能源，换向灵活，同步性好，结构简单等优点液压控制系统。本发明盾包括至少两个液压泵站和若干个双向液压马达，液压泵站的吸油口S分别油箱相连通，其中还包括与液压泵站数量相等的三位四通换向阀，三位四通换向阀的进油口P1分别与液压泵站的出油口A相连通，三位四通换向阀的工作油口A1所有双向液压马达的工作油口R相连通，三位四通换向阀的工作油口B1与所有双向液压马达的工作油口L相连通，三位四通换向阀的回油口T1与油箱相连通，液压泵站都包括泵站电机和柱塞式电液比例变量泵，柱塞式电液比例变量泵为带有压力切断功能的恒功率变量泵。

Description

盾构刀盘驱动液压系统
技术领域
本发明涉及一种液压控制系统，特别是涉及一种用于控制盾构刀盘的多泵多马达开式液压回路。
背景技术
盾构刀盘驱动系统具有功率大、功率变化范围宽的特点。刀盘负载随着挖掘断面的土质状况变化，切削硬岩和软岩所需的切削力矩及转速的变化很大，如果采用阀控马达的系统形式，系统功率必须按所需的最大功率设计，在遇到欠负载工况时，系统效率低下，大量的功率通过热的形式耗散，使系统发热严重。
现有技术当中，盾构刀盘的驱动形式主要分两种，一种是电机变频驱动，例如中国实用新型专利CN200920000948公开的一种盾构刀盘驱动变频控制系统，通过变频电机驱动刀盘转动以满足不同的刀盘转速，保持土压稳定。但是其缺点是功率体积比小、占用空间大、脱困扭矩较小，即过载能力差。另一种是液压闭式系统驱动，例如中国实用新型专利CN200820167913公开的一种采用马达串并联混合驱动的盾构刀盘液压系统，其缺点是闭式系统需要加装补油系统、冲洗系统和冷却系统，效率较低，多泵并联供油时换向不容易同步。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多泵控多马达系统，本系统可实现无级变速，具有节省能源，换向灵活，同步性好，结构简单等优点。
本发明盾构刀盘驱动液压系统，包括至少两个液压泵站和若干个双向液压马达，液压泵站的吸油口S分别通过吸油管路与油箱相连通，其中还包括与液压泵站数量相等的三位四通换向阀，所述三位四通换向阀的进油口P1分别通过单向阀与液压泵站的出油口A相连通，三位四通换向阀的工作油口A1之间相互连通后通过第一工作油管与所有双向液压马达的工作油口R相连通，三位四通换向阀的工作油口B1之间相互连通后通过第二工作油管与所有双向液压马达的工作油口L相连通，三位四通换向阀的回油口T1通过回油管路与油箱相连通，所述液压泵站的结构相同，都包括泵站电机和柱塞式电液比例变量泵，所述柱塞式电液比例变量泵为带有压力切断功能的恒功率变量泵。
本发明盾构刀盘驱动液压系统，其中一个所述三位四通换向阀的中位为Y型机能。
本发明盾构刀盘驱动液压系统，其中所述油箱内设置有过滤冷却油管，所述过滤冷却油管上依次串联有截止阀、过滤油泵、过滤器和散热器，所述过滤油泵与过滤电机相连接。
本发明盾构刀盘驱动液压系统，其中所述油箱内设置有过滤冷却油管，所述过滤冷却油管上依次串联有截止阀、过滤油泵、过滤器和散热器，所述过滤油泵与过滤电机相连接。
本发明盾构刀盘驱动液压系统，其中所述过滤油泵的吸油口和出油口之间连接有第一溢流阀。
本发明盾构刀盘驱动液压系统，其中所述液压泵站的出油口A通过安全溢流阀与回油管路相连通；所述第一工作油管与第二工作油管之间通过第二溢流阀和第三溢流阀相连通。
本发明盾构刀盘驱动液压系统，其中所述吸油管路上连接有吸油过滤器和第三高压球阀；所述回油管路上连接有回油过滤器。
本发明盾构刀盘驱动液压系统，其中所述三位四通换向阀为电液三位四通换向阀。
本发明盾构刀盘驱动液压系统与现有技术不同之处在于本发明盾构刀盘驱动液压系统的液压泵站采用电液比例变量泵，具有恒功率控制、压力切断功能，将双向液压马达通过换向阀与液压泵站连接组成开式液压回路，在刀盘负载变化大的情况下进行无级变速，并且具有过载保护功能，以及节能性好的优点。
下面结合附图对本发明的盾构刀盘驱动液压系统作进一步说明。
附图说明
图1为本发明盾构刀盘驱动液压系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明盾构刀盘驱动液压系统包括两个液压泵站1、1’、两个电液三位四通换向阀2、2’和若干个双向液压马达3，两个液压泵站1、1’的结构相同，都包括泵站电机4、4’和柱塞式电液比例变量泵5，柱塞式电液比例变量泵5为带有压力切断功能的恒功率变量泵，其中一个电液三位四通换向阀2的中位为Y型机能。液压泵站1、1’的吸油口S分别通过吸油管路6、6’与油箱7相连通，吸油管路6、6’上连接有吸油过滤器8、8’和第三高压球阀9。电液三位四通换向阀2、2’的进油口P1分别通过单向阀10、10’与液压泵站1、1’的出油口A相连通，电液三位四通换向阀2、2’的工作油口A1之间相互连通后通过第一工作油管11与所有双向液压马达3的工作油口R相连通，电液三位四通换向阀2、2’的工作油口B1之间相互连通后通过第二工作油管12与所有双向液压马达3的工作油口L相连通，电液三位四通换向阀2、2’的回油口T1通过回油管路13与油箱7相连通，回油管路13上连接有回油过滤器14。第一工作油管11和第二工作油管12上分别安装有第一高压球阀15和第二高压球阀16，第一工作油管11与第二工作油管12之间通过第二溢流阀17和第三溢流阀18相连通。液压泵站1、1’的出油口A通过安全溢流阀19、19’与回油管路13相连通。
油箱7内设置有过滤冷却油管20，过滤冷却油管20上依次串联有截止阀21、过滤油泵22、过滤器23和散热器24，过滤油泵22与过滤电机25相连接。过滤油泵22的吸油口和出油口之间连接有第一溢流阀26。
本发明的工作原理如下：
首先启动与中位为Y型机能的电液三位四通换向阀2相连通的液压泵站1的泵站电机4，然后再启动其他液压泵站1’的泵站电机4’，带动柱塞式电液比例变量泵5转动，通过吸油口S从油箱7中吸油，液压泵站1、1’打出的压力油通过出油口A进入电液三位四通换向阀2、2’的进油口P1。当需要刀盘正转时，控制两个电液三位四通换向阀2、2’的左侧电磁阀同时得电，电液三位四通换向阀2、2’的工作油口B1与进油口P1相连通，工作油口A1与回油口T1相连通，此时液压马达3的工作油口L为高压油口，工作油口R为低压油口，液压马达3正转，压力油通过电液三位四通换向阀2、2’的回油口T1进入回油管路13，然后回油箱7。当需要刀盘反转时，控制两个电液三位四通换向阀2、2’的右侧电磁阀同时得电，电液三位四通换向阀2、2’的工作油口A1与进油口P1相连通，工作油口B1与回油口T1相连通，此时液压马达3的工作油口R为高压油口，工作油口L为低压油口，液压马达3反转，压力油通过电液三位四通换向阀2、2’的回油口T1进入回油管路13，然后回油箱7。在整个系统停车时，要首先关闭后开启的泵站电机4’，最后关闭与中位为Y型机能的电液三位四通换向阀2相连通的液压泵站1的泵站电机4。
刀盘切削硬岩时，刀盘转速高，扭矩小，液压泵站1、1’的输出流量变大，但系统压力降低；刀盘切削软岩时，刀盘转速低，扭矩大，液压泵站1、1’的输出流量变小，但系统压力升高。当需要刀盘停转时，控制两个电液三位四通换向阀2、2’的阀芯回到中位，由于其中一个电液三位四通换向阀2的中位为Y型机能，所以在回到中位时使液压马达3的两个工作油口相连通，从而消除了刀盘的惯性冲击。当需要人员进入土压仓作业时，要关闭第一工作油管11和第二工作油管12上的第一高压球阀15和第二高压球阀16，防止刀盘转动。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种盾构刀盘驱动液压系统，包括至少两个液压泵站和若干个双向液压马达，液压泵站的吸油口S分别通过吸油管路与油箱相连通，其特征在于：还包括与液压泵站数量相等的三位四通换向阀，所述三位四通换向阀的进油口P1分别通过单向阀与液压泵站的出油口A相连通，三位四通换向阀的工作油口A1之间相互连通后通过第一工作油管与所有双向液压马达的工作油口R相连通，三位四通换向阀的工作油口B1之间相互连通后通过第二工作油管与所有双向液压马达的工作油口L相连通，三位四通换向阀的回油口T1通过回油管路与油箱相连通，所述液压泵站的结构相同，都包括泵站电机和柱塞式电液比例变量泵，所述柱塞式电液比例变量泵为带有压力切断功能的恒功率变量泵。
2.根据权利要求1所述的盾构刀盘驱动液压系统，其特征在于：其中一个所述三位四通换向阀的中位为Y型机能。
3.根据权利要求1所述的盾构刀盘驱动液压系统，其特征在于：所述第一工作油管和第二工作油管上分别安装有第一高压球阀和第二高压球阀。
4.根据权利要求1所述的盾构刀盘驱动液压系统，其特征在于：所述油箱内设置有过滤冷却油管，所述过滤冷却油管上依次串联有截止阀、过滤油泵、过滤器和散热器，所述过滤油泵与过滤电机相连接。
5.根据权利要求4所述的盾构刀盘驱动液压系统，其特征在于：所述过滤油泵的吸油口和出油口之间连接有第一溢流阀。
6.根据权利要求1所述的盾构刀盘驱动液压系统，其特征在于：所述液压泵站的出油口A通过安全溢流阀与回油管路相连通；所述第一工作油管与第二工作油管之间通过第二溢流阀和第三溢流阀相连通。
7.根据权利要求1所述的盾构刀盘驱动液压系统，其特征在于：所述吸油管路上连接有吸油过滤器和第三高压球阀；所述回油管路上连接有回油过滤器。
8.根据权利要求1所述的盾构刀盘驱动液压系统，其特征在于：所述三位四通换向阀为电液三位四通换向阀。
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