CN109812470B - 一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，解决了现有盾构机的后配套拖车行走稳定性差、控制操作复杂的技术问题。本发明包括电机带动的液压泵，液压泵的进油口连接有油箱、出油口通过液压管路依次连接有液压控制阀和调平油缸，所述调平油缸的伸缩缸与盾构机后配套拖车的轮对相连，调平油缸内置有监测伸缩缸动作的位移传感器，位移传感器连接有PLC控制单元，所述液压控制阀包括电磁换向阀和电磁球阀，电磁换向阀和电磁球阀均与PLC控制单元相连。本发明操作简单、监测精确、反馈及时、修正速度快，可以使盾构机后配套拖车稳定、精确地沿着既定方向行走。

Description

一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统

技术领域

本发明涉及轮对液压控制技术领域，特别是指一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统。

背景技术

随着人类文明的不断进步，城市地面交通对环境的污染问题愈发受到关注，如何更高效地对城市地下空间开发利用成为行业关注的问题，在城市隧道的构筑中，盾构工法因具有不影响城市地面交通、城市居民正常的生活及获得好的工程质量和高的施工速度等特点，迅速推广发展。

盾构机后配套拖车的行走方式主要分有轨和无轨两种，无轨行走是指采用包胶轮直接行走在管片上面，该方式省去了长距离的轨道成本、节约了轨道的换步时间，从经济性和高效性两方面来讲，相对有轨行走具有突出的优势，因此，包胶轮的无轨行走方式已经成为盾构后配套的主流设计。但是包胶轮的行走控制以及相配套的液压系统控制稳定性差、控制操作复杂。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，解决了现有盾构机的后配套拖车行走稳定性差、控制操作复杂的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，包括电机带动的液压泵，液压泵的进油口连接有油箱、出油口通过液压管路依次连接有液压控制阀和调平油缸，所述调平油缸的伸缩缸与盾构机后配套拖车的轮对相连，通过液压泵对调平油缸的控制，可以便捷地调整盾构机后配套拖车的轮对的状态，进而防止盾构机的后配套拖车倾斜偏离既定方向。调平油缸内置有监测伸缩缸动作的位移传感器，位移传感器连接有PLC控制单元，PLC控制单元可以实时监测位移传感器的状态，进而能够精确快捷地得知后配套拖车的运行状态。所述液压控制阀包括电磁换向阀和电磁球阀， PLC控制单元能够控制电磁换向阀和电磁球阀，进而能够电控调平油缸的工作状态。电磁换向阀、电磁球阀和位移传感器均与PLC控制单元相连，形成了一个封闭控制回路，PLC控制单元对接收到的位移传感器的监测信号进行处理判断，然后控制电磁换向阀和电磁球阀做出相应的调整补偿动作，进而能使后配套拖车自行修正，稳定地按照既定的方向行走。

进一步地，盾构机后配套拖车上设置有水平检测仪，水平检测仪与PLC控制单元相连，所述水平检测仪和位移传感器均通过PID控制器与PLC控制单元通信，水平检测仪和位移传感器共同监测后配套拖车的运行状态，并且实时传输至PLC控制单元，PLC控制单元根据接收到的信号同步控制电磁球阀和电磁换向阀动作。

进一步地，所述调平油缸为双出杆油缸，双出杆油缸包括相互对称的第一油腔和第二油腔，第一油腔和第二油腔的纵截面面积相等，保证了左右轮对调向的精准性。电磁换向阀设置在电磁球阀前方，电磁换向阀设置有两个输出油管，其中一个输出油管与第一油腔相连，另一个输出油管与电磁球阀的进油口相连，电磁球阀的出油口与第二油腔相连。PLC控制单元分别控制电磁球阀和电磁换向阀对第一油腔和第二油腔进行供油控制，充分保证了调平控制的精确性。

进一步地，后配套拖车前部的左右两侧和后配套拖车后部的左右两侧均设置有左右两对的两个轮对，每一个轮对上均设置有一个双出杆油缸，左右相对的两个双出杆油缸的第一油腔与同一个电磁换向阀相连，左右相对的两个双出杆油缸的第二油腔分别连接有一个电磁球阀，两个电磁球阀之间通过油管相连。使用同一个电磁换向阀对两个左右相对的第一油腔供油，既能够满足供油需求、节约成本，又能单独调控一侧的双出杆油缸、同步调控两侧的双出杆油缸。左右相对的两个双出杆油缸的第二油腔分别连接有一个电磁球阀，两个电磁球阀之间通过油管相连，能够确保在调平时，左右两侧的双出杆油缸的位移量相等，确保轮对运行同步不憋力。

进一步地，所述电磁换向阀和电磁球阀之间设置有叠加平衡阀。叠加平衡阀的应用能够平衡负载，使双出杆油缸的运行更加平稳，同时叠加平衡阀可以对双出杆油缸进行保压，使负载保持。

进一步地，所述液压泵与电磁换向阀之间设置有过滤器，油箱与液压泵之间设置有吸油滤芯。过滤器和吸油滤芯共同起到液压油过滤作用，两级过滤充分保证了液压油的清洁度。

进一步地，所述过滤器与液压泵之间设置有安全阀组，安全阀组是启闭件，未受外力作用下处于常闭状态，当油管内的液压油压力升高超过规定值时，通过向系统外排放液压油来防止管道内的压力超过规定数值。过滤器与电磁换向阀之间设置有调速阀。调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀，节流阀用来调节通过的流量，定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差为定值，消除了负载变化对流量的影响。

进一步地，所述电磁换向阀与调速阀之间设置有单向阀，单向阀充分避免了液压油回流。

本发明操作简单、监测精确、反馈及时、修正速度快，可以使盾构机后配套拖车稳定、精确地沿着既定方向行走。电磁换向阀、电磁球阀、水平检测仪和位移传感器均与PLC控制单元相连，形成了封闭控制回路，PLC控制单元对接收到的位移传感器和水平检测仪的监测信号进行处理判断，然后控制电磁换向阀和电磁球阀做出相应的调整补偿动作，进而能使后配套拖车自行修正，稳定地按照既定的方向行走。本发明可以在与PLC控制单元相连的上位机上进行远程监控，可通过水平检测仪实时监测拖车的倾角，通过位移传感器实时监测轮对油缸的行程。本发明的控制模式分为自动和手动控制模式，自动控制模式下，系统根据倾斜角度自动计算出调平油缸动作方向和动作行程；手动控制模式下，操作人员可根据倾斜角度人为的设定目标值，然后系统根据设定的目标值进行控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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为本发明的液压控制原理图；

图2为本发明液压控制阀的正视图；

图3为图2的侧视图；

图4为图2的后视图。

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。

实施例1，一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，如图1-4所示，包括电机1带动的液压泵5，液压泵5的进油口连接有油箱2、出油口通过液压管路依次连接有液压控制阀和调平油缸16，调平油缸16的伸缩缸与盾构机后配套拖车的轮对相连。通过液压泵5对调平油缸16的供油，可以便捷地调整盾构机后配套拖车的轮对的状态，进而防止盾构机的后配套拖车倾斜偏离既定方向。

所述调平油缸16内置有监测伸缩缸动作的位移传感器，位移传感器连接有PLC控制单元，PLC控制单元可以实时监测位移传感器监测到的数据，进而能够精确快捷地得知后配套拖车的运行状态。

所述液压控制阀包括通过阀块15组装的电磁换向阀12和电磁球阀14， PLC控制单元能够控制电磁换向阀12和电磁球阀14的动作，进而能够电控调平油缸16的工作状态。电磁换向阀12、电磁球阀14和位移传感器均与PLC控制单元相连，形成了一个封闭控制回路，PLC控制单元对接收到的位移传感器的监测信号进行处理判断，然后控制电磁换向阀12和电磁球阀14做出相应的调整补偿动作，进而能使后配套拖车自行修正，稳定地按照既定的方向行走。

进一步地，盾构机后配套拖车上设置有水平检测仪，水平检测仪与PLC控制单元相连，所述水平检测仪和位移传感器均通过PID控制器与PLC控制单元通信。水平检测仪和位移传感器共同监测后配套拖车的运行状态，并且实时传输至PLC控制单元，PLC控制单元根据接收到的信号同步控制电磁球阀14和电磁换向阀12的动作。水平检测仪的设置进一步保证了轮对调平的可靠性。

实施例2，一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，所述调平油缸16为双出杆油缸，双出杆油缸包括相互对称的第一油腔和第二油腔，第一油腔和第二油腔的纵截面面积相等，保证了左右轮对调向的精准性。

所述电磁换向阀12设置在电磁球阀14的前方，电磁换向阀12设置有两个输出油管，其中一个输出油管与第一油腔相连，另一个输出油管与电磁球阀14的进油口相连，电磁球阀14的出油口与第二油腔相连。PLC控制单元分别控制电磁球阀14和电磁换向阀12对第一油腔和第二油腔进行供油控制，充分保证了调平控制的精确性。

后配套拖车前部的左右两侧和后配套拖车后部的左右两侧均设置有左右两对的两个轮对，每一个轮对上均设置有一个双出杆油缸，左右相对的两个双出杆油缸的第一油腔与同一个电磁换向阀12相连，左右相对的两个双出杆油缸的第二油腔分别连接有一个电磁球阀14，两个电磁球阀14之间通过油管相连。使用同一个电磁换向阀12对两个左右相对的第一油腔供油，既能够满足供油需求、节约成本，又能单独调控一侧的双出杆油缸16、同步调控两侧的双出杆油缸16。左右相对的两个双出杆油缸16的第二油腔分别连接有一个电磁球阀14，两个电磁球阀14之间通过油管相连，能够确保在调平时，左右两侧的双出杆油缸16的位移量相等，确保轮对运行同步不憋力。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

由以上的设计可知本实施例有两种动作模式：

1、联动模式则

PLC控制单元控制与后配套拖车前部或后部轮对上的两个双出杆油缸16分别相连的两个电磁球阀14同时断电，则两个双出杆油缸16通过两个电磁球阀14连通，此时，PLC控制单元控制电磁换向阀12工作，通过电磁换向阀12的左右位切换可以同步控制两个双出杆油缸16调整，实现轮对的左右调向。

2、单控模式

PLC控制单元控制与后配套拖车前部或后部一个轮对上的两个双出杆油缸分别相连的一个电磁球阀14得电、一个电磁球阀14失电，此时，PLC控制单元控制电磁换向阀12工作，通过电磁换向阀12的左右位切换可以单独控制一个双出杆油缸16调整，实现轮对中的一个轮子的单独控制。

实施例3，一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，所述电磁换向阀12和电磁球阀14之间设置有叠加平衡阀13。叠加平衡阀13的应用能够平衡负载，使双出杆油缸的运行更加平稳，同时叠加平衡阀13可以对双出杆油缸进行保压，使负载保持。

本实施例的其他结构与实施例1或2相同。

实施例4，一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，所述液压泵5与电磁换向阀12之间设置有过滤器9，过滤器9与液压泵5之间设置有球阀8。油箱2与液压泵5之间设置有吸油滤芯3和蝶阀4。过滤9和吸油滤芯3共同起到液压油过滤作用，两级过滤充分保证了液压油的清洁度。

本实施例的其他结构与实施例1或2或3相同。

实施例5，一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，所述过滤器9与液压泵5之间设置有安全阀组6，安全阀组6连接有油压表7。安全阀组6是启闭件，未受外力作用下处于常闭状态，当油管内的液压油压力升高超过规定值时，通过向系统外排放液压油来防止管道内的压力超过规定数值。过滤器9与电磁换向阀12之间设置有调速阀11。调速阀11是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀，节流阀用来调节通过的流量，定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差为定值，消除了负载变化对流量的影响。

本实施例的其他结构与实施例4相同。

实施例6，一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，所述电磁换向阀12与调速阀11之间设置有单向阀10，单向阀10充分避免了液压油回流。

本实施例的其他结构与实施例5相同。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，包括电机（1）带动的液压泵（5），液压泵（5）的进油口连接有油箱（2）、出油口通过液压管路依次连接有液压控制阀和调平油缸（16），其特征在于：所述调平油缸（16）的伸缩缸与盾构机后配套拖车的轮对相连，调平油缸（16）内置有监测伸缩缸动作的位移传感器，位移传感器连接有PLC控制单元，所述液压控制阀包括电磁换向阀（12）和电磁球阀（14），电磁换向阀（12）和电磁球阀（14）均与PLC控制单元相连；

所述调平油缸（16）为双出杆油缸，后配套拖车前部的左右两侧和后配套拖车后部的左右两侧均设置有左右相对的两个轮对，每一个轮对上均设置有一个双出杆油缸，左右相对的两个双出杆油缸的第一油腔与同一个电磁换向阀（12）相连，左右相对的两个双出杆油缸的第二油腔分别连接有一个电磁球阀（14），两个电磁球阀（14）之间通过油管相连。

2.根据权利要求1所述的盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，其特征在于：盾构机后配套拖车上设置有水平检测仪，水平检测仪与PLC控制单元相连，所述水平检测仪和位移传感器均通过PID控制器与PLC控制单元通信。

3.根据权利要求2所述的盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，其特征在于：所述双出杆油缸包括相互对称的第一油腔和第二油腔，电磁换向阀（12）设置在电磁球阀（14）的前方，电磁换向阀（12）设置有两个输出油管，其中一个输出油管与第一油腔相连，另一个输出油管与电磁球阀（14）的进油口相连，电磁球阀（14）的出油口与第二油腔相连。

4.根据权利要求3所述的盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，其特征在于：所述电磁换向阀（12）和电磁球阀（14）之间设置有叠加平衡阀（13）。

5.根据权利要求1-4任一项所述的盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，其特征在于：所述液压泵（5）与电磁换向阀（12）之间设置有过滤器（9），油箱（2）与液压泵（5）之间设置有吸油滤芯（3）。

6.根据权利要求5所述的盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，其特征在于：所述过滤器（9）与液压泵（5）之间设置有安全阀组（6），过滤器（9）与电磁换向阀（12）之间设置有调速阀（11）。

7.根据权利要求6所述的盾构机后配套拖车轮对液压控制系统，其特征在于：所述电磁换向阀（12）与调速阀（11）之间设置有单向阀（10）。