CN103016017A - 变频驱动盾构推进液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变频驱动盾构推进液压系统。它包括油箱、过滤器、变频器、变频电机、n个定量泵、n个单向阀、安全阀、n个结构相同的推进分区；每个分区均由其各自的定量泵独立供油，所有供油用定量泵同轴连接在一起并由同一变频电机驱动。每一个推进分区均包括比例溢流阀和i个相同的推进缸液压系统支路，该液压系统支路包括三位四通电磁换向阀、两位两通电磁换向阀、安全阀、2个执行单向阀和推进缸。本发明工作中，调节变频电机转速来控制盾构的推进速度，避免调速阀的阀控损失，且变转速控制相比变排量控制具有更好地节能效果；不同推进分区采用不同的定量泵供油，可以解决不同分区共用同一个油源引起的流量耦合问题。

Description

变频驱动盾构推进液压系统
技术领域
本发明涉及一种盾构推进液压系统，尤其涉及一种基于变频驱动级联定量泵的节能型盾构推进液压系统。
背景技术
盾构推进液压系统是盾构掘进设备的关键子系统之一，承担着盾构机的顶进任务，它可以完成曲线行进、纠偏以及姿态控制等相关复杂任务，从而实现盾构机沿着设定轨迹行进。现有盾构推进系统按照推进缸控制模式可以分为变量泵+调速阀+溢流阀模式与变量泵+减压阀模式，这两种方式均为通过控制推进压力来实现盾构的推进与纠偏任务。但是，变量泵+调速阀+溢流阀模式具有油源溢流损失的特点，变量泵+减压阀模式具有不同分组推进缸之间流量耦合大的特点，且两种控制模式均采用变量泵空油源，因此均具有能效低的特点。
发明内容
为了克服现有盾构推进液压系统能效低与推进分区间耦合大的不足，本发明提供一种变频驱动盾构推进液压系统，该系统采用变频电机驱动定量泵供油的方法实现高能效，并采用不同推进分区使用不同定量泵供油的方法来实现推进分区间无耦合。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种变频驱动盾构推进液压系统，其特征在于：包括油箱、过滤器、变频器、变频电机、n个定量泵、n个单向阀、安全阀、n个结构相同的推进分区；变频电机的输入端与变频器相连，变频电机的输出端与n个定量泵级联，n个定量泵的进油口经过滤器接油箱，n个定量泵的出油口分别分为两路，一路与各自的单向阀的进油口连接，另一路与各自的结构相同的推进分区连接，n个单向阀的出油口汇接于安全阀的进油口，安全阀的出油口接油箱。所述的n个数均相同，n个为3～4个。
所述的结构相同的推进分区，均包括比例溢流阀和i个结构相同的推进缸液压系统支路，每个推进缸液压系统支路均包括三位四通电磁换向阀、两位两通电磁换向阀、安全阀、第一执行单向阀、第二执行单向阀和推进缸；比例溢流阀的出油口接油箱，比例溢流阀的进油口分别与各自的定量泵的出油口和各自推进缸液压系统支路中的三位四通电磁换向阀的进油口连接，每个三位四通电磁换向阀的回油口接油箱，每个三位四通电磁换向阀的一个出油口与各自的两位两通电磁换向阀的进油口相连，另一出油口与各自的推进缸的有杆腔相连，每个两位两通电磁换向阀的出油口与各自的推进缸的无杆腔相连，每个推进缸液压系统支路的第一执行单向阀与第二执行单向阀的进油口分别连接于所在液压系统支路的推进缸的无杆腔与有杆腔，两个执行单向阀的出油口汇接于所在液压系统支路的安全阀的进油口，每个安全阀的出油口相连后接于油箱。所述的结构相同的推进缸液压系统支路的i为1～15。
本发明的有益效果是： 
在盾构推进过程中，通过调节变频电机转速来控制盾构的推进速度，避免了调速阀的阀控损失，且变转速控制相比变排量控制具有更好地节能效果，实现了高能效；不同推进分区采用不同的定量泵供油，可以解决不同分区共用同一个油源引起的流量耦合问题。
附图说明
图1是本发明的液压系统原理图。
图中：1、油箱，2、过滤器，3、变频器，4、变频电机，5、定量泵， 6、单向阀， 7、安全阀 ，8、比例溢流阀， 9、三位四通电磁换向阀， 10、两位两通电磁换向阀，11、安全阀，12、第一执行单向阀，13、第二执行单向阀，14、推进缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明包括油箱1、过滤器2、变频器3、变频电机4、n个定量泵5、n个单向阀6、安全阀7、n个结构相同的推进分区；变频电机4的输入端与变频器3相连，变频电机4的输出端与n个定量泵5级联，n个定量泵5的进油口经过滤器2接油箱1，n个定量泵5的出油口分别分为两路，一路与各自的单向阀6的进油口连接，另一路与各自的结构相同的推进分区连接，n个供油单向阀6的出油口汇接于安全阀7的进油口，安全阀7的出油口接油箱1。所述的n个数均相同，n个为3～4个。
所述的结构相同的推进分区，均包括比例溢流阀8和i个结构相同的推进缸液压系统支路，每个推进缸液压系统支路均包括三位四通电磁换向阀9、两位两通电磁换向阀10、安全阀11、第一执行单向阀12、第二执行单向阀13和推进缸14；比例溢流阀8的出油口接油箱1，比例溢流阀8的进油口分别与各自的定量泵5的出油口和各自推进缸液压系统支路中的三位四通电磁换向阀9的进油口连接，每个三位四通电磁换向阀9的回油口接油箱1，每个三位四通电磁换向阀9的一个出油口与各自的两位两通电磁换向阀10的进油口相连，另一出油口与各自的推进缸14的有杆腔相连，每个两位两通电磁换向阀10的出油口与各自的推进缸14的无杆腔相连，每个推进缸液压系统支路的第一执行单向阀12与第二执行单向阀13的进油口分别连接于所在液压系统支路的推进缸14的无杆腔与有杆腔，两个执行单向阀的出油口汇接于所在液压系统支路的安全阀11的进油口，每个安全阀11的出油口相连后接于油箱1。所述的结构相同的推进缸液压系统支路的i为1～15。
本发明的工作原理如下：
电机驱动n个定量泵5转动，每个定量泵5的吸油口经过滤器2从油箱1吸油，每个定量泵5输出的压力油进入各自的单向阀6的进油口及各自的推进分区。通过调节变频电机的转速，可以实现对盾构最大推进速度的控制及推进缸快退速度的调节。
盾构推进过程中，每个结构相同的推进分区具有相同的工作原理：压力油进入比例溢流阀8的进油口与每一个三位四通电磁换向阀9的进油口，每个三位四通电磁换向阀9右位得电，并通过9A出油口向各自的两位两通电磁换向阀10的进油口提供压力油，每个两位两通电磁换向阀10得电并向各自的推进缸14的无杆腔和各自的第一执行单向阀12的进油口供油，每个推进缸14在液压油的作用下向前推进并将有杆腔侧液压油输送到各自的第二执行单向阀13的进油口与各自的三位四通电磁换向阀9的9B出油口，每个三位四通电磁换向阀9通过回油口向油箱1回油。通过对每个比例溢流阀8的调节，可以实现对每个推进分区的系统压力的控制。
盾构推进缸快退过程中，每个含有需要回退的推进缸的推进分区具有相同的工作原理：压力油进入比例溢流阀8的进油口与每一个三位四通电磁换向阀9的进油口，每一个需要回退的推进缸的三位四通电磁换向阀9左位得电，并通过9B出油口向各自的推进缸14的有杆腔和各自的第二执单向阀13的进油口供油，每个需要回退的推进缸14在液压油的作用下回缩并将无杆腔侧液压油输送到各自的第一执行单向阀12的进油口与各自的两位两通电磁换向阀10的出油口，每一个需要回退的推进缸的两位两通电磁换向阀10得电，并通过进油口将液压油输送到各自的三位四通电磁换向阀9的9A出油口，每一个需要回退的推进缸的三位四通电磁换向阀9通过回油口向油箱1回油；每一个不需要回退的推进缸的三位四通电磁换向阀9左右位均不得电，且其各自的两位两通电磁换向阀10均不得电。通过对每个比例溢流阀8的调节，可以实现对每个推进分区的系统压力的控制。
盾构推进缸快退过程中，每个不含有需要回退的推进缸的推进分区具有相同的工作原理：压力油进入比例溢流阀8的进油口与每一个三位四通电磁换向阀9的进油口，每一个三位四通电磁换向阀9左右位均不得电，且其各自的两位两通电磁换向阀10均不得电，比例溢流阀8的设定压力为零，比例溢流阀8通过回油口向油箱1回油。

Claims (4)

1.一种变频驱动盾构推进液压系统，其特征在于：包括油箱（1）、过滤器（2）、变频器（3）、变频电机（4）、n个定量泵（5）、n个单向阀（6）、安全阀（7）、n个结构相同的推进分区；变频电机（4）的输入端与变频器（3）相连，变频电机（4）的输出端与n个定量泵（5）级联，n个定量泵（5）的进油口经过滤器（2）接油箱（1），n个定量泵（5）的出油口分别分为两路，一路与各自的单向阀（6）的进油口连接，另一路与各自的结构相同的推进分区连接，n个单向阀（6）的出油口汇接于安全阀（7）的进油口，安全阀（7）的出油口接油箱（1）。
2.根据权利要求1所述的一种变频驱动盾构推进液压系统，其特征在于：所述的结构相同的推进分区，均包括比例溢流阀（8）和i个结构相同的推进缸液压系统支路，每个推进缸液压系统支路均包括三位四通电磁换向阀（9）、两位两通电磁换向阀（10）、安全阀（11）、第一执行单向阀（12）、第二执行单向阀（13）和推进缸（14）；比例溢流阀（8）的出油口接油箱（1），比例溢流阀（8）的进油口分别与各自的定量泵（5）的出油口和各自推进缸液压系统支路中的三位四通电磁换向阀（9）的进油口连接，每个三位四通电磁换向阀（9）的回油口接油箱（1），每个三位四通电磁换向阀（9）的一个出油口与各自的两位两通电磁换向阀（10）的进油口相连，另一出油口与各自的推进缸（14）的有杆腔相连，每个两位两通电磁换向阀（10）的出油口与各自的推进缸（14）的无杆腔相连，每个推进缸液压系统支路的第一执行单向阀（12）与第二执行单向阀（13）的进油口分别连接于所在液压系统支路的推进缸（14）的无杆腔与有杆腔，两个执行单向阀的出油口汇接于所在液压系统支路的安全阀（11）的进油口，每个安全阀（11）的出油口相连后接于油箱（1）。
3.根据权利要求1所述的一种变频驱动盾构推进液压系统，其特征在于：所述的n个数均相同，n个为3～4个。
4.根据权利要求1所述的一种变频驱动盾构推进液压系统，其特征在于：所述的结构相同的推进缸液压系统支路的i为1～15。
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