CN109704223A - 一种新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统，包括控制阀组、比例调速阀组和执行机构，所述执行机构，包括至少四个举升油缸，每个举升油缸内均设有磁致伸缩位移传感器，磁致伸缩位移传感器将检测信号传输至控制器内；所述比例调速阀组包括至少四个比例调速阀，比例调速阀与举升油缸一一对应；且比例调速阀的控制端与控制器连接；每个举升油缸的无杆腔通过一个比例调速阀与控制阀组的一个工作口连接；每个举升油缸的有杆腔与控制阀组的另一个工作口连接。本发明可以对各举升油缸的位移进行实时检测反馈，并对各举升油缸输入流量进行实时调节，实现举升和下降过程中各举升油缸的高精度同步，有效提高隧道施工效率，避免人身安全隐患。

Description

一种新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统

技术领域

本发明属于盾构机液压同步控制系统技术领域，具体涉及一种新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统，特别是应用于盾构机管片输送小车举升和下降过程中的液压同步控制。

背景技术

一般来讲，需要拼装管片的盾构机均配置有管片输送小车，管片输送小车的功能是连续不断地将管片吊机输送的管片平稳地转运至管片拼装区域。管片输送小车的两个基本动作是轴向移动和纵向升降，其中纵向升降动作需要至少四个举升油缸来共同完成。而多个举升油缸的同步运动精度直接影响着管片输送小车的操作平稳性和安全性，因此对盾构机施工至关重要。

目前国内外在盾构机上对于管片输送小车的多个举升油缸液压同步控制主要有两种方法：一种是采用分流集流阀，另一种是采用同步马达。但以上两种方法只能在理论上保证供给各举升油缸的流量相等，实际上由于负载不均匀和管路长度不同，流入各举升油缸的流量必然会出现差异，其同步控制精度很难得到保证。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统，解决了现有技术中各举升油缸同步精度低、管片输送小车操作平稳性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统，包括控制阀组、比例调速阀组和执行机构，所述执行机构，包括至少四个举升油缸，每个举升油缸内均设有磁致伸缩位移传感器，磁致伸缩位移传感器将检测信号传输至控制器内；所述比例调速阀组包括至少四个比例调速阀，比例调速阀与举升油缸一一对应；且比例调速阀的控制端与控制器连接；每个举升油缸的无杆腔通过一个比例调速阀与控制阀组的一个工作口连接；每个举升油缸的有杆腔与控制阀组的另一个工作口连接。

所述控制阀组，包括电磁换向阀、平衡阀、减压阀、球阀、单向阀；球阀设在进油管路上，进油管路与减压阀的进油口连通，减压阀的回油口与回油管路连通，回油管路上设有单向阀；减压阀的出油口与电磁换向阀的进油口连接，电磁换向阀的回油口与回油管路连通；电磁换向阀的工作口Ⅰ与平衡阀的工作口Ⅰ连通，电磁换向阀的工作口Ⅱ与平衡阀的工作口Ⅱ连通；平衡阀的工作口Ⅲ与平衡阀的工作口Ⅰ对应且通过过油管路Ⅰ与比例调速阀连通；平衡阀的工作口Ⅳ与平衡阀的工作口Ⅱ对应并通过过油管路Ⅱ与举升油缸的有杆腔连通。

一种新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统的控制方法，包括同步举升控制方法和同步下降控制方法。

当实现同步举升时，打开球阀后，高压液压油进入进油管路内，并通过减压阀的进油口进入减压阀内，经减压阀减压后从减压阀的出油口流出至电磁换向阀的进油口，减压后的液压油从电磁换向阀的工作口Ⅰ流入平衡阀的工作口Ⅰ，液压油从平衡阀的工作口Ⅲ流出到比例调速阀，经比例调速阀后的液压油进入举升油缸的无杆腔，举升油缸的有杆腔内的液压油通过平衡阀的工作口Ⅳ流入平衡阀，液压油从平衡阀的工作口Ⅱ流入到电磁换向阀的工作口Ⅱ，并经电磁换向阀的回油口流出到回油管路；

每个举升油缸内的磁致伸缩位移传感器都将检测信号传输至控制器内，控制器以任意一个磁致伸缩位移传感器的检测位移为参考值，使其余磁致伸缩位移传感器的检测位移与参考值比较得到偏差值，控制器根据偏差值调节对应比例调速阀的输出流量，补偿对应举升油缸的位移偏差，实现举升同步。

当实现同步下降时，打开球阀后，高压液压油进入进油管路内，并通过减压阀的进油口进入减压阀内，经减压阀减压后从减压阀的出油口流出至电磁换向阀的进油口，减压后的液压油从电磁换向阀的工作口Ⅱ流入平衡阀的工作口Ⅱ，液压油从平衡阀的工作口Ⅳ流入举升油缸的有杆腔，举升油缸的无杆腔内的液压油流出至比例调速阀，经比例调速阀后的液压油通过平衡阀的工作口Ⅲ流入平衡阀，并从平衡阀的工作口Ⅱ流入到电磁换向阀的工作口Ⅰ，进而从电磁换向阀的回油口流出到回油管路；

每个举升油缸内的磁致伸缩位移传感器都将检测信号传输至控制器内，控制器以任意一个磁致伸缩位移传感器的检测位移为参考值，使其余磁致伸缩位移传感器的检测位移与参考值比较得到偏差值，控制器根据偏差值调节对应比例调速阀的输出流量，补偿对应举升油缸的位移偏差，实现下降同步。

本发明采用磁致伸缩位移传感器实时检测各举升油缸的位移，以其中任意一个比例调速阀对应的举升油缸的位移为参考，其余各举升缸位移通过与参考位移比较得出位移偏差值，控制器再将此位移偏差转换为比例调速阀的控制电流，调节比例调速阀的输出流量，补偿其余举升油缸的位移偏差，实现各举升缸位移的实时同步。本发明可实时检测各举升油缸的位移，并对偏差位移进行实时补偿，同步控制精度高，具有较好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统，包括控制阀组A、比例调速阀组B和执行机构C，所述执行机构C，包括至少四个举升油缸7，每个举升油缸7内均设有磁致伸缩位移传感器8，磁致伸缩位移传感器8将检测信号传输至控制器内；所述比例调速阀组B包括至少四个比例调速阀6，比例调速阀6与举升油缸7一一对应；且比例调速阀的控制端与控制器连接；每个举升油缸7的无杆腔通过一个比例调速阀6与控制阀组的一个工作口连接；每个举升油缸7的有杆腔与控制阀组的另一个工作口连接。

具体地，所述控制阀组A，包括电磁换向阀1、平衡阀2、减压阀3、球阀4、单向阀5；球阀4设在进油管路9上，进油管路9与减压阀3的进油口连通，减压阀3的回油口与回油管路10连通，回油管路10上设有单向阀5；减压阀3的出油口与电磁换向阀1的进油口连接，电磁换向阀1的回油口与回油管路10连通；电磁换向阀1的工作口Ⅰ11与平衡阀2的工作口Ⅰ12连通，电磁换向阀1的工作口Ⅱ13与平衡阀2的工作口Ⅱ14连通；平衡阀2的工作口Ⅲ15与平衡阀2的工作口Ⅰ12对应且通过过油管路Ⅰ16与对应的比例调速阀6连通；平衡阀2的工作口Ⅳ17与平衡阀2的工作口Ⅱ14对应并通过过油管路Ⅱ18与举升油缸7的有杆腔连通。

而在具体使用时，包括同步举升控制方法和同步下降控制方法。

当实现同步举升时，打开球阀4后，高压液压油进入进油管路9内，并通过减压阀3的进油口进入减压阀3内，经减压阀3减压后从减压阀3的出油口流出至电磁换向阀1的进油口，减压后的液压油从电磁换向阀1的工作口Ⅰ11流入平衡阀2的工作口Ⅰ12，液压油从平衡阀2的工作口Ⅲ15流出到比例调速阀6，经比例调速阀6后的液压油进入举升油缸7的无杆腔，举升油缸7的有杆腔内的液压油通过平衡阀2的工作口Ⅳ17流入平衡阀2，液压油从平衡阀2的工作口Ⅱ14流入到电磁换向阀1的工作口Ⅱ13，并经电磁换向阀1的回油口流出到回油管路10；

每个举升油缸7内的磁致伸缩位移传感器8都将检测信号传输至控制器内，控制器以任意一个磁致伸缩位移传感器8的检测位移为参考值，使其余磁致伸缩位移传感器8的检测位移与参考值比较得到偏差值，控制器根据偏差值调节对应比例调速阀的输出流量，补偿对应举升油缸7的位移偏差，实现举升同步。

当实现同步下降时，打开球阀4后，高压液压油进入进油管路9内，并通过减压阀3的进油口进入减压阀3内，经减压阀3减压后从减压阀3的出油口流出至电磁换向阀1的进油口，减压后的液压油从电磁换向阀1的工作口Ⅱ13流入平衡阀2的工作口Ⅱ14，液压油从平衡阀2的工作口Ⅳ17流入举升油缸7的有杆腔，举升油缸7的无杆腔内的液压油流出至比例调速阀6，经比例调速阀6后的液压油通过平衡阀2的工作口Ⅲ15流入平衡阀2，并从平衡阀2的工作口Ⅱ14流入到电磁换向阀1的工作口Ⅰ11，进而从电磁换向阀1的回油口流出到回油管路10；

每个举升油缸7内的磁致伸缩位移传感器8都将检测信号传输至控制器内，控制器以任意一个磁致伸缩位移传感器8的检测位移为参考值，使其余磁致伸缩位移传感器8的检测位移与参考值比较得到偏差值，控制器根据偏差值调节对应比例调速阀的输出流量，补偿对应举升油缸7的位移偏差，实现下降同步。

本发明可以对各举升油缸的位移进行实时检测反馈，并对各举升油缸的输入流量进行实时调节，实现举升和下降过程中各举升油缸的高精度同步，有效提高隧道施工效率，避免人身安全隐患。并且本发明中电磁换向阀可以控制系统换向，实现管片输送小车举升和下降动作的切换；平衡阀为防止负载自由下落而提供一定的背压；减压阀将油源压力减至控制系统所需压力；球阀控制油路的通断；单向阀为控制系统回油提供一定的背压；比例调速阀可以根据输入的控制电流连续不断地调节其输出流量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统，包括控制阀组（A）、比例调速阀组（B）和执行机构（C），其特征在于：所述执行机构（C），包括至少四个举升油缸（7），每个举升油缸（7）内均设有磁致伸缩位移传感器（8），磁致伸缩位移传感器（8）将检测信号传输至控制器内；所述比例调速阀组（B）包括至少四个比例调速阀（6），比例调速阀（6）与举升油缸（7）一一对应；且比例调速阀的控制端与控制器连接；每个举升油缸（7）的无杆腔通过一个比例调速阀（6）与控制阀组的一个工作口连接；每个举升油缸（7）的有杆腔与控制阀组的另一个工作口连接。

2.根据权利要求1所述的新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统，其特征在于：所述控制阀组（A），包括电磁换向阀（1）、平衡阀（2）、减压阀（3）、球阀（4）、单向阀（5）；球阀（4）设在进油管路（9）上，进油管路（9）与减压阀（3）的进油口连通，减压阀（3）的回油口与回油管路（10）连通，回油管路（10）上设有单向阀（5）；减压阀（3）的出油口与电磁换向阀（1）的进油口连接，电磁换向阀（1）的回油口与回油管路（10）连通；电磁换向阀（1）的工作口Ⅰ（11）与平衡阀（2）的工作口Ⅰ（12）连通，电磁换向阀（1）的工作口Ⅱ（13）与平衡阀（2）的工作口Ⅱ（14）连通；平衡阀（2）的工作口Ⅲ（15）与平衡阀（2）的工作口Ⅰ（12）对应且通过过油管路Ⅰ（16）与比例调速阀（6）连通；平衡阀（2）的工作口Ⅳ（17）与平衡阀（2）的工作口Ⅱ（14）对应并通过过油管路Ⅱ（18）与举升油缸（7）的有杆腔连通。

3.根据权利要求2所述的新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统的控制方法，其特征在于：包括同步举升控制方法和同步下降控制方法。

4.根据权利要求3所述的新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统的控制方法，其特征在于：当实现同步举升时，打开球阀（4）后，高压液压油进入进油管路（9）内，并通过减压阀（3）的进油口进入减压阀（3）内，经减压阀（3）减压后从减压阀（3）的出油口流出至电磁换向阀（1）的进油口，减压后的液压油从电磁换向阀（1）的工作口Ⅰ（11）流入平衡阀（2）的工作口Ⅰ（12），液压油从平衡阀（2）的工作口Ⅲ（15）流出到比例调速阀（6），经比例调速阀（6）后的液压油进入举升油缸（7）的无杆腔，举升油缸（7）的有杆腔内的液压油通过平衡阀（2）的工作口Ⅳ（17）流入平衡阀（2），液压油从平衡阀（2）的工作口Ⅱ（14）流入到电磁换向阀（1）的工作口Ⅱ（13），并经电磁换向阀（1）的回油口流出到回油管路（10）；

每个举升油缸（7）内的磁致伸缩位移传感器（8）都将检测信号传输至控制器内，控制器以任意一个磁致伸缩位移传感器（8）的检测位移为参考值，使其余磁致伸缩位移传感器（8）的检测位移与参考值比较得到偏差值，控制器根据偏差值调节对应比例调速阀的输出流量，补偿对应举升油缸（7）的位移偏差，实现举升同步。

5.根据权利要求3所述的新型盾构机管片输送小车液压同步控制系统的控制方法，其特征在于：当实现同步下降时，打开球阀（4）后，高压液压油进入进油管路（9）内，并通过减压阀（3）的进油口进入减压阀（3）内，经减压阀（3）减压后从减压阀（3）的出油口流出至电磁换向阀（1）的进油口，减压后的液压油从电磁换向阀（1）的工作口Ⅱ（13）流入平衡阀（2）的工作口Ⅱ（14），液压油从平衡阀（2）的工作口Ⅳ（17）流入举升油缸（7）的有杆腔，举升油缸（7）的无杆腔内的液压油流出至比例调速阀（6），经比例调速阀（6）后的液压油通过平衡阀（2）的工作口Ⅲ（15）流入平衡阀（2），并从平衡阀（2）的工作口Ⅱ（14）流入到电磁换向阀（1）的工作口Ⅰ（11），进而从电磁换向阀（1）的回油口流出到回油管路（10）；

每个举升油缸（7）内的磁致伸缩位移传感器（8）都将检测信号传输至控制器内，控制器以任意一个磁致伸缩位移传感器（8）的检测位移为参考值，使其余磁致伸缩位移传感器（8）的检测位移与参考值比较得到偏差值，控制器根据偏差值调节对应比例调速阀的输出流量，补偿对应举升油缸（7）的位移偏差，实现下降同步。