CN109519181A - 盾构掘进机单活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统 - Google Patents
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Abstract
一种盾构掘进机单活塞杆对称液压油缸串联连接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单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；本发明采用单活塞杆对称液压油缸串联连接，易于实现各分区推进液压油缸的同步控制，非常适合中小型盾构掘进机；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，各对称单活塞杆液压油缸的油路串联连接，可实现各分区推进液压缸的同步控制，非常适合中小型盾构掘进机的推进系统控制。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案：
一种盾构掘进机单活塞杆对称液压油缸串联连接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单活塞杆对称液压油缸；第一、第二液压油缸主要由缸体、左端盖、活塞杆、右端盖等组成，左端盖、右端盖通过螺栓固定在缸体上，活塞杆与缸体、左端盖、右端盖配合连接，缸体上设置通气孔和油口，左端盖上设置油口，空气室由缸体、左端盖、活塞杆构成，油室F、V腔由缸体、活塞杆、右端盖构成，油室G、W腔由左端盖、活塞杆构成。
所述的盾构掘进机单活塞杆对称液压油缸串联连接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；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 是盾构掘进机单活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统的单区原理图。
图2 是盾构掘进机单活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统油缸分区示意图。
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，7-1、8-1.缸体，7-2、8-2.左端盖，7-3、8-3.活塞杆，7-4、8-4.右端盖，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单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P1、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P4连接，第一液压油缸7的右端油口P2通过油管6与第二液压油缸8的左端油口P3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是结构相同的单活塞杆对称液压油缸。
所述的一种盾构掘进机单活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统，第一液压油缸7包括缸体7-1、左端盖7-2、活塞杆7-3、右端盖7-4等，左端盖7-2、右端盖7-4通过螺栓固定在缸体7-1上，活塞杆7-3与缸体7-1、左端盖7-2和右端盖7-4配合连接，缸体7-1上设置通气孔H和油口P2，左端盖7-2上设置油口P1，空气室E腔由缸体7-1、左端盖7-2、活塞杆7-3构成，油室F腔由缸体7-1、活塞杆7-3、右端盖7-4构成，油室G腔由左端盖7-2、活塞杆7-3构成。
所述的一种盾构掘进机单活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统，第二液压油缸8包括缸体8-1、左端盖8-2、活塞杆8-3、右端盖8-4等，左端盖8-2、右端盖8-4通过螺栓固定在缸体8-1上，活塞杆8-3与缸体8-1、左端盖8-2和右端盖8-4配合连接，缸体8-1上设置通气孔H和油口P2，左端盖8-2上设置油口P1，空气室U腔由缸体8-1、左端盖8-2、活塞杆8-3构成，油室V腔由缸体8-1、活塞杆8-3、右端盖8-4构成，油室W腔由左端盖8-2、活塞杆8-3构成。
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V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G腔，推动第一液压油缸7的活塞杆7-3向右移动，同时，第一液压油缸7的F腔中的液压油通过油管6进入第二液压油缸8的W腔，推动第二液压油缸8的活塞杆8-3向右移动，由于第一液压油缸7、第二液压油缸8是结构相同的对称单活塞杆油缸，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G腔吸油，定量泵2 输出的压力油进入第二液压油缸8的V腔，推动第二液压油缸8的活塞杆8-3向左移动，同时，第二液压油缸8的W腔中的液压油通过油管6进入第一液压油缸7的F腔，推动第一液压油缸7的活塞杆7-3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.盾构掘进机单活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统，包括伺服电机（1）、定量泵（2）、油管（3、4、9、11、14、16）、安全阀（5）、单向阀（10）、补油泵（12）、电机（13）、油箱(15)及若干结构相同的分区推进系统，每个分区推进系统包括油管（6）、第一液压油缸（7）、第二液压油缸（8）；其特征在于：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P1、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P4连接，第一液压油缸（7）的右端油口P2通过油管（6）与第二液压油缸（8）的左端油口P3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）为若干个结构相同的单活塞杆对称液压油缸, 第一液压油缸（7）包括缸体（7-1）、左端盖（7-2）、活塞杆（7-3）、右端盖（7-4），左端盖（7-2）、右端盖（7-4）通过螺栓固定在缸体(7-1)上，活塞杆（7-3）与缸体（7-1）、左端盖（7-2）、右端盖（7-4）配合连接，缸体（7-1）上设置通气孔H和油口P2，左端盖（7-2）上设置油口P1，空气室E腔由缸体（7-1）、左端盖（7-2）、活塞杆（7-3）构成，油室F腔由缸体（7-1）、活塞杆（7-3）、右端盖（7-4）构成，油室G腔由左端盖（7-2）、活塞杆（7-3）构成，第二液压油缸（8）包括缸体（8-1）、左端盖（8-2）、活塞杆（8-3）、右端盖（8-4），左端盖（8-2）、右端盖（8-4）通过螺栓固定在缸体（8-1）上，活塞杆（8-3）与缸体（8-1）、左端盖（8-2）、右端盖（8-4）配合连接，缸体（8-1）上设置通气孔H和油口P2，左端盖（8-2）上设置油口P1，空气室U腔由缸体（8-1）、左端盖（8-2）、活塞杆（8-3）构成，油室V腔由缸体（8-1）、活塞杆（8-3）、右端盖（8-4）构成，油室W腔由左端盖（8-2）、活塞杆（8-3）构成；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。
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