CN107060797B - 硬岩掘进机水平姿态调整液压系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硬岩掘进机水平姿态调整液压系统。包括电机、高压泵、电磁卸荷阀、六个单向阀、三个比例减压阀、一个三位四通电磁比例换向阀、两个两位三通电磁换向阀、一个两位两通电磁换向阀、一个定差减压阀、一个梭阀、两个调速阀、两个比例溢流阀、一个平衡阀、两个三位四通电磁换向阀、一个两位四通电磁换向阀、位移传感器、两个压力传感器、六个液压油缸和油箱。该硬岩掘进机水平姿态调整液压系统能够减小负载压力波动对撑靴液压油缸位移的影响，快速纠正轨迹姿态偏差，降低硬岩掘进机在水平姿态调整时的干扰力，解决隧道偏离预定轨道的问题，提高隧道成型质量，加快施工进度。
Description
技术领域
本发明涉及一种水平姿态调整液压系统，尤其涉及一种硬岩掘进机水平姿态调整液压系统。
背景技术
硬岩掘进机姿态调整是指根据预定隧道轨迹，通过姿态调整机构调整主梁与隧道设计轴线的角度，获得良好的隧道开挖精度。在进行水平姿态调整时，撑靴撑紧洞壁，撑靴油缸大腔通有高压油，通过对撑靴油缸小腔油液的控制来实现撑靴油缸缸筒不同方向的移动，从而带动主梁转动实现水平姿态调整。
硬岩掘进机的姿态控制在施工过程中起着至关重要的作用。机身姿态控制的精准是否直接关系着开挖隧道的质量。机身姿态控制不够精准则造成隧道超挖或欠挖，隧道出现蛇行现象，严总情况下直接造成隧道失效。
现有的硬岩掘进机水平姿态调整液压系统左推进油缸和右推进油缸采用并联控制，左推进油缸和右推进油缸出力相同，在隧道转弯处进行水平姿态调整时，合力不沿主梁方向，产生干扰力，产生机械元件损伤和隧道偏离预定轨迹的问题。
发明内容
为了克服现有的硬岩掘进机水平姿态调整中存在的液压油缸位移受负载压力波动影响大，机械元件损伤和隧道偏离预定轨迹的问题，本发明提供了一种硬岩掘进机水平姿态调整液压系统，采用了比例换向阀对硬岩掘进机水平姿态进行调整，同时对左推进油缸和右推进油缸采用分组控制方式，提高了隧道成型质量，加快了施工进度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括电机、高压泵、电磁卸荷阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、第六单向阀、第一比例减压阀、第二比例减压阀、第三比例减压阀、三位四通电磁比例换向阀、第一两位三通电磁换向阀、第二两位三通电磁换向阀、两位两通电磁换向阀、定差减压阀、梭阀、第一调速阀、第二调速阀、第一比例溢流阀、第二比例溢流阀、平衡阀、第一三位四通电磁换向阀、第二三位四通电磁换向阀、两位四通电磁换向阀、位移传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、撑靴液压油缸、左推进油缸、右推进油缸和油箱。电机带动高压泵工作，高压泵的进油口接油箱，高压泵的出油口同时与电磁卸荷阀的进油口和单向阀的进油口相连，电磁卸荷阀的出油口与油箱相连，单向阀的出油口分别与第一比例减压阀的进油口、定差减压阀的进油口、第一两位三通电磁换向阀的第一油口和第二两位三通电磁换向阀的第一油口相连，第一比例减压阀的出油口与两位两通电磁换向阀的进油口相连，两位两通电磁换向阀的出油口连接第二单向阀的进油口，第二单向阀的出油口与撑靴液压油缸的无杆腔的油口相连，定差减压阀的控制油口与梭阀的第三油口相连，定差减压阀的出油口连接三位四通电磁比例换向阀的第一油口，三位四通电磁比例换向阀的第二油口同时与梭阀的第一油口和平衡阀的第一油口相连，平衡阀的第二油口与撑靴液压油缸的左侧有杆腔的油口相连，撑靴液压油缸的右侧有杆腔的油口与平衡阀的第三油口相连，平衡阀的第四油口同时与梭阀的第二油口和三位四通电磁比例换向阀的第三油口相连，三位四通电磁比例换向阀的第四油口与油箱相连，第一两位三通电磁换向阀的第二油口连接第二比例减压阀的进油口，第二比例减压阀的出油口与第三单向阀的进油口相连，第一两位三通电磁换向阀的第三油口连接第一调速阀的进油口，第一调速阀的出油口同时与第四单向阀的进油口和第一比例溢流阀的进油口相连，第一比例溢流阀的出油口与油箱相连，第四单向阀的出油口同时与第三单向阀的出油口和第一三位四通电磁换向阀的第一油口相连，第一三位四通电磁换向阀的第二油口同时与左推进油缸的有杆腔油口和两位四通电磁换向阀的第三油口相连，左推进油缸的无杆腔油口同时与两位四通电磁换向阀的第一油口和第一三位四通电磁换向阀的第三油口相连，第一三位四通电磁换向阀的第四油口与油箱相连，第二两位三通电磁换向阀的第二油口连接第二调速阀的进油口，第二调速阀的出油口同时与第二比例溢流阀的进油口和第五单向阀的进油口相连，第二比例溢流阀的出油口与油箱相连，第二两位三通电磁换向阀的第三油口与第三比例减压阀的进油口相连，第三比例减压阀的出油口连接第六单向阀的进油口，第六单向阀的出油口同时与第五单向阀的出油口和第二三位四通电磁换向阀的第四油口相连，第二三位四通电磁换向阀的第三油口同时与右推进油缸的无杆腔油口和两位四通电磁换向阀的第二油口相连，右推进油缸的有杆腔油口同时与两位四通电磁换向阀的第四油口和第二三位四通电磁换向阀的第二油口相连，第二三位四通电磁换向阀的第一油口与油箱相连；位移传感器安装在撑靴液压油缸上，第一压力传感器和第二压力传感器分别安装在左推进油缸和右推进油缸的无杆腔油口上；其中，撑靴液压油缸的无杆腔的油口相互连通，左推进油缸和右推进油缸的无杆腔油口和有杆腔油口分别相互连通。
定差减压阀、梭阀、三位四通电磁比例换向阀组成压力补偿回路。
通过判断第一压力传感器和第二压力传感器测量值，然后分别给第二比例减压阀和第三比例减压阀不同的开度信号，实现对左推进油缸和右推进油缸的分组控制。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
本发明提出的硬岩掘进机水平姿态调整液压系统，采用了比例换向阀对硬岩掘进机水平姿态进行调整，同时对左推进油缸和右推进油缸采用分组控制方式，提高了隧道成型质量，加快了施工进度。
附图说明
图1是本发明的液压系统原理图。
图中：1、电机，2、高压泵，3、单向阀，4、电磁卸荷阀，5、油箱，6、第一比例减压阀，7、三位四通电磁比例换向阀，8、第一两位三通电磁换向阀，9、第二两位三通电磁换向阀，10、两位两通电磁换向阀，11、定差减压阀，12、梭阀，13、第二比例减压阀，14、第一调速阀，15、第一比例溢流阀，16、第二比例溢流阀，17、第二调速阀，18、第三比例减压阀，19、第二单向阀，20、第三单向阀，21、第四单向阀，22、第五单向阀，23、第六单向阀，24、平衡阀，25、第一三位四通电磁换向阀，26、第二三位四通电磁换向阀，27、两位四通电磁换向阀，28、撑靴液压油缸，29、左推进油缸，30、右推进油缸，31、位移传感器，32、第一压力传感器，33、第二压力传感器。
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。
如图1所示，本发明包括包括电机1、高压泵2、电磁卸荷阀4、第一单向阀3、第二单向阀19、第三单向阀20、第四单向阀21、第五单向阀22、第六单向阀23、第一比例减压阀6、第二比例减压阀13、第三比例减压阀18、三位四通电磁比例换向阀7、第一两位三通电磁换向阀8、第二两位三通电磁换向阀9、两位两通电磁换向阀10、定差减压阀11、梭阀12、第一调速阀14、第二调速阀17、第一比例溢流阀15、第二比例溢流阀16、平衡阀24、第一三位四通电磁换向阀25、第二三位四通电磁换向阀26、两位四通电磁换向阀27、位移传感器31、第一压力传感器32、第二压力传感器33、撑靴液压油缸28、左推进油缸29、右推进油缸30和油箱5；电机1带动高压泵2工作，高压泵2的进油口P2接油箱5，高压泵2的出油口T2同时与电磁卸荷阀4的进油口P4和单向阀3的进油口P3相连，电磁卸荷阀4的出油口T4与油箱5相连，单向阀3的出油口T3分别与第一比例减压阀6的进油口P6、定差减压阀11的进油口P11、第一两位三通电磁换向阀8的第一油口A8和第二两位三通电磁换向阀9的第一油口A9相连，第一比例减压阀6的出油口T6与两位两通电磁换向阀10的进油口P10相连，两位两通电磁换向阀10的出油口T10连接第二单向阀19的进油口P19，第二单向阀19的出油口T19与撑靴液压油缸28的无杆腔的油口X28相连，定差减压阀11的控制油口X11与梭阀12的第三油口C12相连，定差减压阀11的出油口T11连接三位四通电磁比例换向阀7的第一油口A7，三位四通电磁比例换向阀7的第二油口B7同时与梭阀12的第一油口A12和平衡阀24的第一油口A24相连，平衡阀24的第二油口B24与撑靴液压油缸28的左侧有杆腔的油口P28相连，撑靴液压油缸28的右侧有杆腔的油口T28与平衡阀24的第三油口C24相连，平衡阀24的第四油口D24同时与梭阀12的第二油口B12和三位四通电磁比例换向阀7的第三油口C7相连，三位四通电磁比例换向阀7的第四油口D7与油箱5相连，第一两位三通电磁换向阀8的第二油口B8连接第二比例减压阀13的进油口P13，第二比例减压阀13的出油口T13与第三单向阀20的进油口P20相连，第一两位三通电磁换向阀8的第三油口C8连接第一调速阀14的进油口P14，第一调速阀14的出油口T14同时与第四单向阀21的进油口P21和第一比例溢流阀15的进油口P15相连，第一比例溢流阀15的出油口T15与油箱5相连，第四单向阀21的出油口T21同时与第三单向阀20的出油口T20和第一三位四通电磁换向阀25的第一油口A25相连，第一三位四通电磁换向阀25的第二油口B25同时与左推进油缸29的有杆腔油口P29和两位四通电磁换向阀27的第三油口C27相连，左推进油缸29的无杆腔油口T29同时与两位四通电磁换向阀27的第一油口A27和第一三位四通电磁换向阀25的第三油口C25相连，第一三位四通电磁换向阀25的第四油口D25与油箱5相连，第二两位三通电磁换向阀9的第二油口B9连接第二调速阀17的进油口P17，第二调速阀17的出油口T17同时与第二比例溢流阀16的进油口P16和第五单向阀22的进油口P22相连，第二比例溢流阀16的出油口T16与油箱5相连，第二两位三通电磁换向阀9的第三油口C9与第三比例减压阀18的进油口P18相连，第三比例减压阀18的出油口T18连接第六单向阀23的进油口P23，第六单向阀23的出油口T23同时与第五单向阀22的出油口T22和第二三位四通电磁换向阀26的第四油口D26相连，第二三位四通电磁换向阀26的第三油口C26同时与右推进油缸30的无杆腔油口T30和两位四通电磁换向阀27的第二油口B27相连，右推进油缸30的有杆腔油口P30同时与两位四通电磁换向阀27的第四油口D27和第二三位四通电磁换向阀26的第二油口B26相连，第二三位四通电磁换向阀26的第一油口A26与油箱5相连；位移传感器31安装在撑靴液压油缸28上，第一压力传感器32和第二压力传感器33分别安装在左推进油缸29和右推进油缸30的无杆腔油口上；其中，撑靴液压油缸28的无杆腔的油口相互连通，左推进油缸29和右推进油缸30的无杆腔油口和有杆腔油口分别相互连通。
定差减压阀11、梭阀12、三位四通电磁比例换向阀7组成压力补偿回路。
通过判断第一压力传感器32和第二压力传感器33测量值，然后分别给第二比例减压阀13和第三比例减压阀18不同的开度信号，实现对左推进油缸29和右推进油缸30的分组控制。
本发明的工作原理如下：
硬岩掘进机在直线推进时，电磁卸荷阀4得电，两位两通电磁换向阀10得电，第一三位四通电磁换向阀25的先导阀电磁铁a25得电，阀25工作在左位，两位四通电磁换向阀27得电，从高压泵2的出油口T2流出的液压油一部分流向单向阀3的P3口，另一部分经过电磁卸荷阀4的P4口和T4口流回油箱，从单向阀3的T3口流出的液压油分别流向第一比例减压阀6的P6口和第一两位三通电磁换向阀8的A8口，从第一比例减压阀6的T6口流出的液压油流经两位两通电磁换向阀10的P10和T10口以及第二单向阀19的P19口和T19口，流向撑靴液压油缸28的X28口，从第一两位三通电磁换向阀8的B8口流出的液压油流经第二比例减压阀13的P13口和T13口以及第三单向阀20的P20口和T20口后流向第一三位四通电磁换向阀25的A25口，从第一三位四通电磁换向阀25的C25口流出的液压油分别流向左推进油缸29的无杆腔的油口T29和右推进油缸30的无杆腔的油口T30，从左推进油缸29的有杆腔的油口P29和右推进油缸30的有杆腔的油口P30流出的液压油汇合后经过第一三位四通电磁换向阀25的B25口和D25口流回油箱。
硬岩掘进机在转弯或者在直线推进需要轻微调向时，两位四通电磁换向阀27失电，第一三位四通电磁换向阀25的先导阀电磁铁a25得电，阀25工作在左位，第二三位四通电磁换向阀26的先导阀电磁铁b26得电，阀26工作在右位，当需要向左调向时，三位四通电磁比例换向阀7的先导阀电磁铁b7得电，阀7工作在右位，液压油流经定差减压阀11的P11和T11口后流向三位四通电磁比例换向阀7的A7口，然后从三位四通电磁比例换向阀7的B7口流经平衡阀24的A24口和B24口流向撑靴液压油缸28的P28口，从撑靴液压油缸28的T28口流出的液压油流经平衡阀24的C24和D24以及三位四通电磁比例换向阀7的C7口和D7口流回油箱，当需要向右调向时，三位四通电磁比例换向阀7的先导阀电磁铁a7得电，阀7工作在左位，液压油流经定差减压阀11的P11和T11口后流向三位四通电磁比例换向阀7的A7口，然后从三位四通电磁比例换向阀7的C7口流经平衡阀24的D24口和C24口流向撑靴液压油缸28的T28口，从撑靴液压油缸28的P28口流出的液压油流经平衡阀24的B24和A24以及三位四通电磁比例换向阀7的B7口和D7口流回油箱；将左推进油缸29和右推进油缸30分隔开，进行分组控制，从单向阀3流出的液压油流经第一两位三通电磁换向阀8的A8口和B8口后，进入第二比例减压阀13的P13口，通过判断第一压力传感器32的压力值对第二比例减压阀13输入不同的信号，液压油流经第一三位四通电磁换向阀25的A25口和C25口后流向左推进油缸29的T29口，调节左推进油缸29无杆腔的压力，若要控制推进油缸的速度，第一两位三通电磁换向阀8得电，阀8工作在右位，液压油流经第一两位三通电磁换向阀8的A8口和C8口后流向第一调速阀14的P14口，对第一调速阀14输入不同信号调节左推进油缸29的推进速度，从单向阀3流出的液压油流经第二两位三通电磁换向阀9的A9口和C9口后，进入第三比例减压阀18的P18口，通过判断第二压力传感器33的压力值对第三比例减压阀18输入不同的信号，液压油流经第二三位四通电磁换向阀26的D26口和C26口后流向右推进油缸30的T30口，调节右推进油缸30无杆腔的压力，若要控制推进油缸的速度，第二两位三通电磁换向阀9得电，阀9工作在左位，液压油流经第二两位三通电磁换向阀9的A9口和B9口后流向第二调速阀17的P17口，对第二调速阀17输入不同信号调节右推进油缸30的推进速度。
Claims (3)
1.一种硬岩掘进机水平姿态调整液压系统，其特征在于：包括电机（1）、高压泵（2）、电磁卸荷阀（4）、第一单向阀（3）、第二单向阀（19）、第三单向阀（20）、第四单向阀（21）、第五单向阀（22）、第六单向阀（23）、第一比例减压阀（6）、第二比例减压阀（13）、第三比例减压阀（18）、三位四通电磁比例换向阀（7）、第一两位三通电磁换向阀（8）、第二两位三通电磁换向阀（9）、两位两通电磁换向阀（10）、定差减压阀（11）、梭阀（12）、第一调速阀（14）、第二调速阀（17）、第一比例溢流阀（15）、第二比例溢流阀（16）、平衡阀（24）、第一三位四通电磁换向阀（25）、第二三位四通电磁换向阀（26）、两位四通电磁换向阀（27）、位移传感器（31）、第一压力传感器（32）、第二压力传感器（33）、撑靴液压油缸（28）、左推进油缸（29）、右推进油缸（30）和油箱（5）；电机（1）带动高压泵（2）工作，高压泵（2）的进油口（P2）接油箱（5），高压泵（2）的出油口（T2）同时与电磁卸荷阀（4）的进油口（P4）和第一单向阀（3）的进油口（P3）相连，电磁卸荷阀（4）的出油口（T4）与油箱（5）相连，第一单向阀（3）的出油口（T3）分别与第一比例减压阀（6）的进油口（P6）、定差减压阀（11）的进油口（P11）、第一两位三通电磁换向阀（8）的第一油口（A8）和第二两位三通电磁换向阀（9）的第一油口（A9）相连，第一比例减压阀（6）的出油口（T6）与两位两通电磁换向阀（10）的进油口（P10）相连，两位两通电磁换向阀（10）的出油口（T10）连接第二单向阀（19）的进油口（P19），第二单向阀（19）的出油口（T19）与撑靴液压油缸（28）的无杆腔的油口（X28）相连，定差减压阀（11）的控制油口（X11）与梭阀（12）的第三油口（C12）相连，定差减压阀（11）的出油口（T11）连接三位四通电磁比例换向阀（7）的第一油口（A7），三位四通电磁比例换向阀（7）的第二油口（B7）同时与梭阀（12）的第一油口（A12）和平衡阀（24）的第一油口（A24）相连，平衡阀（24）的第二油口（B24）与撑靴液压油缸（28）的左侧有杆腔的油口（P28）相连，撑靴液压油缸（28）的右侧有杆腔的油口（T28）与平衡阀（24）的第三油口（C24）相连，平衡阀（24）的第四油口（D24）同时与梭阀（12）的第二油口（B12）和三位四通电磁比例换向阀（7）的第三油口（C7）相连，三位四通电磁比例换向阀（7）的第四油口（D7）与油箱（5）相连，第一两位三通电磁换向阀（8）的第二油口（B8）连接第二比例减压阀（13）的进油口（P13），第二比例减压阀（13）的出油口（T13）与第三单向阀（20）的进油口（P20）相连，第一两位三通电磁换向阀（8）的第三油口（C8）连接第一调速阀（14）的进油口（P14），第一调速阀（14）的出油口（T14）同时与第四单向阀（21）的进油口（P21）和第一比例溢流阀（15）的进油口（P15）相连，第一比例溢流阀（15）的出油口（T15）与油箱（5）相连，第四单向阀（21）的出油口（T21）同时与第三单向阀（20）的出油口（T20）和第一三位四通电磁换向阀（25）的第一油口（A25）相连，第一三位四通电磁换向阀（25）的第二油口（B25）同时与左推进油缸（29）的有杆腔油口（P29）和两位四通电磁换向阀（27）的第三油口（C27）相连，左推进油缸（29）的无杆腔油口（T29）同时与两位四通电磁换向阀（27）的第一油口（A27）和第一三位四通电磁换向阀（25）的第三油口（C25）相连，第一三位四通电磁换向阀（25）的第四油口（D25）与油箱（5）相连，第二两位三通电磁换向阀（9）的第二油口（B9）连接第二调速阀（17）的进油口（P17），第二调速阀（17）的出油口（T17）同时与第二比例溢流阀（16）的进油口（P16）和第五单向阀（22）的进油口（P22）相连，第二比例溢流阀（16）的出油口（T16）与油箱（5）相连，第二两位三通电磁换向阀（9）的第三油口（C9）与第三比例减压阀（18）的进油口（P18）相连，第三比例减压阀（18）的出油口（T18）连接第六单向阀（23）的进油口（P23），第六单向阀（23）的出油口（T23）同时与第五单向阀（22）的出油口（T22）和第二三位四通电磁换向阀（26）的第四油口（D26）相连，第二三位四通电磁换向阀（26）的第三油口（C26）同时与右推进油缸（30）的无杆腔油口（T30）和两位四通电磁换向阀（27）的第二油口（B27）相连，右推进油缸（30）的有杆腔油口（P30）同时与两位四通电磁换向阀（27）的第四油口（D27）和第二三位四通电磁换向阀（26）的第二油口（B26）相连，第二三位四通电磁换向阀（26）的第一油口（A26）与油箱（5）相连；位移传感器（31）安装在撑靴液压油缸（28）上，第一压力传感器（32）和第二压力传感器（33）分别安装在左推进油缸（29）和右推进油缸（30）的无杆腔油口上；其中，撑靴液压油缸（28）的无杆腔的油口相互连通，左推进油缸（29）和右推进油缸（30）的无杆腔油口和有杆腔油口分别相互连通。
2.根据权利要求1所述的一种硬岩掘进机水平姿态调整液压系统，其特征在于：定差减压阀（11）、梭阀（12）、三位四通电磁比例换向阀（7）组成压力补偿回路。
3.根据权利要求1所述的一种硬岩掘进机水平姿态调整液压系统，其特征在于：通过判断第一压力传感器（32）和第二压力传感器（33）测量值，然后分别给第二比例减压阀（13）和第三比例减压阀（18）不同的开度信号，实现对左推进油缸（29）和右推进油缸（30）的分组控制。
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