CN109458384B - 盾构掘进机串联连接双活塞杆对称液压油缸推进系统 - Google Patents
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Abstract
一种盾构掘进机串联连接双活塞杆对称液压油缸推进系统主要包括伺服电机、定量泵、安全阀、补油泵及若干个结构相同的双活塞杆对称液压油缸构成的分区推进系统，伺服电机的输出轴与定量泵的输入轴刚性联接，定量泵的左端油口通过油管分别与第一液压油缸的左端油口、安全阀的进油口连接，定量泵的右端油口通过油管与第二液压油缸的右端油口连接，第一液压油缸的右端油口通过油管与第二液压油缸的左端油口连接；本发明各分区推进液压油缸易于实现同步控制,采用泵控缸的直驱式容积调速系统，能量损失小，节能显著，推进系统共用同一个油源，系统结构简单、安装维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构掘进机液压推进系统，属液压传动技术领域。
背景技术
盾构掘进机是一种专用于地下隧道工程施工的集机、电、液等技术于一体，是一种典型的多系统复杂机电液集成装备，能够实现隧道开挖的机械化、自动化。盾构掘进机的液压推进系统为盾构前进提供推动力，通常由沿盾构周向分布的一定数量液压缸来完成，要求推进系统不仅能实现多缸精确同步推进，且各分组液压缸可单独控制以满足曲线掘进、纠偏和管片拼装时的单独回退等要求，同时推进系统的压力和流量必须实时连续可调，确保合理的推进力和速度，维持掘进过程土压平衡。
盾构推进是一种典型的大功率、大负载工况，推进系统的装机功率很大，能耗很高。现有推进液压系统采用阀控方式，不仅节流损失大，浪费了能量、影响了设备寿命，而且恶化了施工环境，带来诸多不利因素。因此，如何在确保推进系统正确高效完成掘进任务的情况下，实现液压推进系统液压缸之间的同步性及节能控制是盾构掘进中的一个关键技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中盾构推进过程中存在的问题兼顾满足盾构施工要求，提供一种采用伺服电机和定量泵驱动的直驱式容积调速的节能型盾构推进液压系统，可大幅降低系统能量损失，各对称双活塞杆液压油缸油路串联连接，易于实现推进液压油缸的同步控制。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案：
一种盾构掘进机串联连接双活塞杆对称液压油缸推进系统主要由伺服电机、定量泵、安全阀、单向阀、补油泵、电机、油箱及若干结构相同的分区推进系统构成，每个分区推进系统包括第一液压油缸、第二液压油缸；伺服电机的输出轴与定量泵的输入轴刚性联接，定量泵的左端油口通过油管分别与第一液压油缸的左端油口、安全阀的进油口连接，定量泵的右端油口通过油管与第二液压油缸的右端油口连接，第一液压油缸的右端油口通过油管与第二液压油缸的左端油口连接；安全阀的出油口通过油管与油箱连接；补油泵的进油口通过油管与油箱连接，补油泵的出油口通过油管与单向阀的进油口连接，单向阀的出油口通过油管连接在油管上，补油泵的输入轴与电机刚性联接；第一液压油缸、第二液压油缸为若干个结构相同的双活塞杆对称液压油缸；推进系统采用伺服电机与定量泵直接驱动推进液压油缸的容积调速系统。
所述的盾构掘进机串联连接双活塞杆对称液压油缸推进系统设置了四个分区。
本发明与现有技术相比，所产生的有益效果是：
各区推进系统的液压油缸油路串联连接，易于实现各分区推进液压油缸的同步控制，适合中小型盾构掘进机；采用伺服电机与定量泵直接驱动推进液压油缸的容积调速系统，能量损失小，节能显著；推进系统共用同一个油源，系统结构简单、安装维护方便。
附图说明
图1 是盾构掘进机串联连接双活塞杆对称液压油缸推进系统的单区原理图。
图2 是盾构掘进机串联连接双活塞杆对称液压油缸推进系统液压油缸分区示意图。
图中：1.伺服电机，2.定量泵，3、4、6、9、11、14、16.油管，5.安全阀，7.第一液压油缸，8.第二液压油缸，10.单向阀，12.补油泵，13.电机，15.油箱。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明包括伺服电机1、定量泵2、安全阀5、单向阀10、补油泵12、电机13及若干结构相同的分区推进系统；各分区推进系统，由同一个定量泵提供油源动力；每个分区推进系统由若干个结构相同的对称双活塞杆液压油缸组成，包括第一液压油缸7、第二液压油缸8等；伺服电机1的输出轴与定量泵2的输入轴刚性联接，定量泵2的左端油口通过油管3分别与第一液压油缸7的左端油口、安全阀5的进油口连接，定量泵2的右端油口通过油管16与第二液压油缸8的右端油口连接，第一液压油缸7的右端油口通过油管6与第二液压油缸8的左端油口连接；安全阀5的出油口通过油管4与油箱15连接；补油泵12的进油口通过油管14与油箱15连接，补油泵12的出油口通过油管9与单向阀10的进油口连接，单向阀10的出油口通过油管11连接在油管16上；补油泵12的输入轴与电机13刚性联接；第一液压油缸7、第二液压油缸8是结构相同的双活塞杆对称液压油缸。
本实施例设置四个分区推进系统，由同一个定量泵提供油源动力。
本发明的工作原理如下：
当盾构掘进机向前推进时，推进系统的伺服电机1得电启动，驱动定量泵2正向转动，定量泵2通过油管16从第二液压油缸8的右腔吸油，定量泵2输出的压力油通过油管3进入第一液压油缸7的左腔，推动第一液压油缸7的活塞向右移动，同时，第一液压油缸7右腔中的液压油通过油管6进入第二液压油缸8的左腔，推动第二液压油缸8的活塞向右移动，由于第一液压油缸7、第二液压油缸8是结构相同的对称双活塞杆油缸，从而推动第一液压油缸7、第二液压油缸8的活塞杆同步前进。
当推进过程中出现异常情况导致系统压力超出正常值时，安全阀5开启，定量泵2流出的油液经油管3、安全阀5和油管4流回油箱，实现卸荷。
由于第一液压油缸7、第二液压油缸8之间的管路串联连接，实现了分区内各液压油缸活塞杆的同步运动。
如图 2 所示，本实施例推进液压系统共设置8个液压油缸，在盾构掘进机截面方向上分为 A、B、C、D四区，四个区液压油缸数量在圆周方向平均分配，每区2个液压油缸；可根据实际工作需要，设置更多的液压油缸。
当推进液压油缸回退时，推进系统的伺服电机1反向旋转，驱动定量泵2反向转动，定量泵2通过油管3从第一液压油缸7的左腔吸油，定量泵2 输出的压力油进入第二液压油缸8的右腔，推动第二液压油缸8的活塞向左移动，同时，第二液压油缸8左腔中的液压油通过油管6进入第一液压油缸7的右腔，推动第一液压油缸7的活塞向左移动，从而实现第一液压油缸7、第二液压油缸8的活塞杆同步退回。
当盾构掘进机推进系统停止工作时，将伺服电机1输入电流设置为零，定量泵2输出流量为零，液压油缸停止运动。
当盾构掘进机推进液压系统油液发生泄漏时，由补油回路向系统补充液压油，补油泵12通过油管14从油箱15中吸油，通过油管9、单向阀10、油管11向油管16中补充液压油。
本发明采用液压泵控制液压油缸的直驱式容积调速系统，没有节流损失，系统节能显著。
Claims (1)
1.一种盾构掘进机串联连接双活塞杆对称液压油缸推进系统，其特征在于，盾构掘进机串联连接双活塞杆对称液压油缸推进系统包括伺服电机、定量泵、安全阀、单向阀、补油泵、电机及若干结构相同的分区推进系统；各分区推进系统，由同一个定量泵提供油源动力；每个分区推进系统由若干个结构相同的对称双活塞杆液压油缸组成，包括第一液压油缸、第二液压油缸；伺服电机的输出轴与定量泵的输入轴刚性联接，定量泵的左端油口通过油管分别与第一液压油缸的左端油口、安全阀的进油口连接，定量泵的右端油口通过油管与第二液压油缸的右端油口连接，第一液压油缸的右端油口通过油管与第二液压油缸的左端油口连接；安全阀的出油口通过油管与油箱连接；补油泵的进油口通过油管与油箱连接，补油泵的出油口通过油管与单向阀的进油口连接，单向阀的出油口通过油管连接在油管上；补油泵的输入轴与电机刚性联接；第一液压油缸、第二液压油缸是结构相同的双活塞杆对称液压油缸；
工作时， 当盾构掘进机向前推进时，推进系统的伺服电机得电启动，驱动定量泵正向转动，定量泵通过油管从第二液压油缸的右腔吸油，定量泵输出的压力油通过油管进入第一液压油缸的左腔，推动第一液压油缸的活塞向右移动，同时，第一液压油缸右腔中的液压油通过油管进入第二液压油缸的左腔，推动第二液压油缸的活塞向右移动，由于第一液压油缸、第二液压油缸是结构相同的对称双活塞杆油缸，从而推动第一液压油缸、第二液压油缸的活塞杆同步前进；
当推进过程中出现异常情况导致系统压力超出正常值时，安全阀开启，定量泵流出的油液经油管、安全阀和油管流回油箱，实现卸荷；由于第一液压油缸、第二液压油缸之间的管路串联连接，实现了分区内各液压油缸活塞杆的同步运动；
推进液压系统共设置8个液压油缸，在盾构掘进机截面方向上分为 A、B、C、D四区，四个区液压油缸数量在圆周方向平均分配，每区2个液压油缸；
当推进液压油缸回退时，推进系统的伺服电机反向旋转，驱动定量泵反向转动，定量泵通过油管从第一液压油缸的左腔吸油，定量泵输出的压力油进入第二液压油缸的右腔，推动第二液压油缸的活塞向左移动，同时，第二液压油缸左腔中的液压油通过油管进入第一液压油缸的右腔，推动第一液压油缸的活塞向左移动，从而实现第一液压油缸、第二液压油缸的活塞杆同步退回；
当盾构掘进机推进系统停止工作时，将伺服电机输入电流设置为零，定量泵输出流量为零，液压油缸停止运动；盾构掘进机推进液压系统油液发生泄漏时，由补油回路向系统补充液压油，补油泵通过油管从油箱中吸油，通过油管、单向阀、油管向油管中补充液压油。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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