CN111637110A - 一种tbm掘进机撑靴用增压式液压系统及增压方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种TBM掘进机撑靴用增压式液压系统，包括撑紧阀组、撑紧压力传感器、增压式高压撑紧阀组、第一撑靴油缸和第二撑靴油缸；该系统除了可以实现撑靴油缸的快速伸出、快速缩回动作外，另一方面还可以实现撑靴的增压式高压撑紧，撑紧泵只需要提供一个较小的压力，即可实现对撑靴的高压撑紧，降低了撑紧泵的选型要求并提高了其使用寿命。另外，本发明还提供了采用该增压系统的增压方法，步骤一，设定第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的压力值；步骤二，由撑紧压力传感器检测第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的实际压力值；步骤三，液压系统根据撑紧传感器检测的实际压力值选择撑紧阀组或增压式高压撑紧阀组工作；该方法操作简单，容易实现。

Description

一种TBM掘进机撑靴用增压式液压系统及增压方法

技术领域

本发明涉及一种TBM掘进机撑靴用增压式液压系统及增压方法，属于隧道掘进装备技术领域。

背景技术

撑紧系统是TBM硬岩掘进机设备的重要子系统之一，在掘进过程中通过撑靴撑紧在洞壁上实现将刀盘的推进力和扭矩传递到洞壁，通过液压系统的控制可实现撑靴的快速伸出，高压撑紧、高压泄压、快速缩回等功能，为了保证撑靴撑紧力，往往撑靴的撑紧压力需要达到30MPa以上，特别对于岩层软岩地质，为了保证撑紧压力，撑紧油泵需要频繁的加载到30MPa以上，这对于液压系统，特别是撑紧油泵的性能提出了很高的要求，目前TBM硬岩掘进机的撑紧油泵往往就选择进口知名品牌的重载高压柱塞泵，设计成本较高。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了TBM掘进机撑靴用增压式液压系统及增压方法，只需要撑紧泵提供一个较小的压力，即可实现高压撑紧。

为解决上述技术问题，本发明提供一种TBM掘进机撑靴用增压式液压系统，包括撑紧阀组、撑紧压力传感器、增压式高压撑紧阀组、第一撑靴油缸和第二撑靴油缸，所述撑紧压力传感器分别与第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔相连；

所述撑紧阀组包括三位四通电液换向阀和第一液控单向阀，所述三位四通电液换向阀的P口连接合流油源Q2、A口连接第一液控单向阀的进油口、B口连接第一液控单向阀的先导控制口并连接第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的有杆腔，所述第一液控单向阀的出油口分别与第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔相连；

所述增压式高压撑紧阀组包括三位四通电磁换向阀、减压阀、第二液控单向阀、连续增压器和增压集成阀块，高压油源Q1与增压集成阀块的P口相连、并通过减压阀与三位四通电磁换向阀的P口相连，所述三位四通电磁换向阀的A口通过增压集成阀块与连续增压器的P口相连，连续增压器的HP口与增压集成阀块的A口相连，三位四通电磁换向阀的B口与增压集成阀块的B口相连、且与连续增压器的T口相连，增压集成阀块的A口与第二液控单向阀的进油口相连、B口与第二液控单向阀的先导控制口相连，第二液控单向阀的出油口分别与第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔相连。

另外，本发明还提供了采用上述TBM掘进机撑靴用增压式液压系统的增压方法，包括以下步骤：

步骤一，设定第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的压力值；

步骤二，由撑紧压力传感器检测第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的实际压力值；

步骤三，液压系统根据撑紧传感器检测的实际压力值选择撑紧阀组或增压式高压撑紧阀组工作；

当实际压力值小于设定压力值，则撑紧阀组工作；当实际压力值等于设定压力值，则增压式高压撑紧阀组工作。

其中，撑紧阀组工作的具体过程如下：

首先三位四通电液换向阀右电磁得电，合流油源Q2经过三位四通电液换向阀的P口流经A口，再通过第一液控单向阀进入第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔，第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的有杆腔的油液经三位四通电液换向阀的B口流经T口，最后回到油箱，实现撑靴的伸出。

增压式高压撑紧阀组工作的具体过程如下：

首先三位四通电磁阀右电磁铁得电，高压油源Q1经过减压阀减压后进入三位四通电磁阀的P口，再以此流经三位四通电磁阀的A口、连续增压器的P口，经连续增压器增压后从连续增压器的HP 口输出，再经过增压集成阀块的A口进入第二液控单向阀，最后进入第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔，实现对撑靴的增压式高压撑紧。

本发明提供的增压方法还包括步骤四：高压泄压。

高压泄压的具体过程如下：

三位四通电磁阀的左侧电磁铁得电，高压油源Q1经过减压阀减压后依次流经三位四通电磁阀的P口和B口，然后经增压集成阀块的B口进入第二液控单向阀的先导控制口，此时，打开第二液控单向阀的反向油路打开，第一撑靴油缸和第二撑靴油缸无杆腔的高压油经过第二液控单向阀的反向油路流经增压集成阀块的A口，再由增压器依次流经三位四通电磁阀的A口和T口，返回油箱；当撑紧压力传感器检测到实时压力泄到设定压力值后，开始撑靴的缩回。

本发明所达到的有益技术效果：本发明提供的一种TBM掘进机撑靴用增压式液压系统，该系统除了可以实现撑靴油缸的快速伸出、快速缩回动作外，另一方面还可以实现撑靴的增压式高压撑紧，撑紧泵只需要提供一个较小的压力，即可实现对撑靴的高压撑紧，降低了撑紧泵的选型要求并提高了其使用寿命。另外，本发明还提供了采用该增压系统的增压方法，该方法操作简单，容易实现。

附图说明

图1本发明之TBM掘进机撑靴用增压式液压系统组成示意图。

其中，1三位四通电磁换向阀；2减压阀；3连续增压器；4增加集成阀块；5三位四通电液换向阀；6第一液控单向阀；7第二液控单向阀；8撑紧压力传感器；9第一撑靴油缸；10第二撑靴油缸。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

如图1所示，本发明提供一种TBM掘进机撑靴用增压式液压系统，包括撑紧阀组、撑紧压力传感器8、增压式高压撑紧阀组、第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10，所述撑紧压力传感器8分别与第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10的无杆腔相连；

所述撑紧阀组包括三位四通电液换向阀5和第一液控单向阀6，所述三位四通电液换向阀5的P口连接合流油源Q2、A口连接第一液控单向阀6的进油口、B口连接第一液控单向阀6的先导控制口并连接第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10的有杆腔，所述第一液控单向阀6的出油口分别与第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10的无杆腔相连；

所述增压式高压撑紧阀组包括三位四通电磁换向阀1、减压阀2、第二液控单向阀7、连续增压器3和增压集成阀块4，高压油源Q1与增压集成阀块4的P口相连、并通过减压阀2与三位四通电磁换向阀1的P口相连，所述三位四通电磁换向阀1的A口通过增压集成阀块4与连续增压器3的P口相连，连续增压器3的HP口与增压集成阀块4的A口相连，三位四通电磁换向阀1的B口与增压集成阀块4的B口相连、且与连续增压器3的T口相连，增压集成阀块3的A口与第二液控单向阀7的进油口相连、B口与第二液控单向阀7的先导控制口相连，第二液控单向阀的7出油口分别与第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10的无杆腔相连。

本发明提供一种TBM掘进机撑靴用增压式液压系统，其工作原理如下：

TBM掘进机在换步完成后，撑紧系统需要进行撑紧动作，首先三位四通电液换向阀5右电磁铁得电，快速合流油源Q2经过快速动作三位四通电液换向阀5的P口到A口，再通过第一液控单向阀6进入第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10的无杆腔，第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10的有杆腔的油液通过快速动作三位四通电液换向阀5的B口流经T口再回油箱，从而实现撑靴的快速伸出。当撑紧油缸快速伸出至撑靴接触洞壁后，通过撑紧压力传感器8检测到撑紧压力达到设定的压力值后，此时三位四通电液换向阀5右电磁铁失电，停止快速撑紧。之后开始进行增压式高压撑紧，三位四通电磁阀1右电磁铁得电，高压油源Q1经过减压阀2减压后进入三位四通电磁阀1的P口，到三位四通电磁阀1的A口，再到连续增压器3的P口，经过连续增压器按比例增压以后从连续增压器3的HP口输出，通过增压集成阀块的A口进入第二液控单向阀7进入第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10的无杆腔，实现对撑靴进行增压式高压撑紧。

完成撑紧工作后，将撑靴缩回，四通电液换向阀5左电磁铁得电，快速合流油源Q2经过快速动作三位四通电液换向阀5的P口到B口，由B口首先到达第一液控单向阀6的先导控制口，将第一液控单向阀6的反向油路打开，同时进入第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10的有杆腔，第一撑靴油缸9和第二撑靴油缸10的无杆腔油液经过第一液控单向阀6的反向油路流到电液换向阀5的A口，再通过电液换向阀5的T口流回油箱，实现撑靴的快速缩回。

在增压式撑紧过程中高压油源Q1只需要提供一个较小的压力油源即可实现高压撑紧。作为本发明的一个具体实施例，例如假设连续增压器的增压比为2.5，减压阀2的设定值为14MPa，高压油源Q1提供的油源压力只要大于14MPa，则撑紧压力即可达到14×2.5=35（MPa）。因此撑紧液压泵只需要选择一种中低压型的液压泵即可实现撑靴的高压撑紧。

另外，本发明还提供了采用上述TBM掘进机撑靴用增压式液压系统的增压方法，包括以下步骤：

步骤一，设定第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的压力值；

步骤二，由撑紧压力传感器检测第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的实际压力值；

步骤三，液压系统根据撑紧传感器检测的实际压力值选择撑紧阀组或增压式高压撑紧阀组工作；

当实际压力值小于设定压力值，则撑紧阀组工作，具体过程如下：

首先三位四通电液换向阀右电磁得电，合流油源Q2经过三位四通电液换向阀的P口流经A口，再通过第一液控单向阀进入第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔，第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的有杆腔的油液经三位四通电液换向阀的B口流经T口，最后回到油箱，实现撑靴的伸出。

当实际压力值等于设定压力值，则增压式高压撑紧阀组工作，具体过程如下：

首先三位四通电磁阀右电磁铁得电，高压油源Q1经过减压阀减压后进入三位四通电磁阀的P口，再以此流经三位四通电磁阀的A口、连续增压器的P口，经连续增压器增压后从连续增压器的HP 口输出，再经过增压集成阀块的A口进入第二液控单向阀，最后进入第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔，实现对撑靴的增压式高压撑紧。

步骤四：高压泄压，具体过程如下：

三位四通电磁阀的左侧电磁铁得电，高压油源Q1经过减压阀减压后依次流经三位四通电磁阀的P口和B口，然后经增压集成阀块的B口进入第二液控单向阀的先导控制口，此时，打开第二液控单向阀的反向油路打开，第一撑靴油缸和第二撑靴油缸无杆腔的高压油经过第二液控单向阀的反向油路流经增压集成阀块的A口，再由增压器依次流经三位四通电磁阀的A口和T口，返回油箱；当撑紧压力传感器检测到实时压力泄到设定压力值后，开始撑靴的缩回。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种TBM掘进机撑靴用增压式液压系统，其特征在于：包括撑紧阀组、撑紧压力传感器、增压式高压撑紧阀组、第一撑靴油缸和第二撑靴油缸，所述撑紧压力传感器分别与第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔相连；

所述撑紧阀组包括三位四通电液换向阀和第一液控单向阀，所述三位四通电液换向阀的P口连接合流油源Q2、A口连接第一液控单向阀的进油口、B口连接第一液控单向阀的先导控制口并连接第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的有杆腔，所述第一液控单向阀的出油口分别与第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔相连；

所述增压式高压撑紧阀组包括三位四通电磁换向阀、减压阀、第二液控单向阀、连续增压器和增压集成阀块，高压油源Q1与增压集成阀块的P口相连、并通过减压阀与三位四通电磁换向阀的P口相连，所述三位四通电磁换向阀的A口通过增压集成阀块与连续增压器的P口相连，连续增压器的HP口与增压集成阀块的A口相连，三位四通电磁换向阀的B口与增压集成阀块的B口相连、且与连续增压器的T口相连，增压集成阀块的A口与第二液控单向阀的进油口相连、B口与第二液控单向阀的先导控制口相连，第二液控单向阀的出油口分别与第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔相连。

2.根据权利要求书1所述的TBM掘进机撑靴用增压式液压系统的增压方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，设定第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的压力值；

步骤二，由撑紧压力传感器检测第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的实际压力值；

步骤三，液压系统根据撑紧传感器检测的实际压力值选择撑紧阀组或增压式高压撑紧阀组工作；

当实际压力值小于设定压力值，则撑紧阀组工作；当实际压力值等于设定压力值，则增压式高压撑紧阀组工作。

3.根据权利要求书2所述的TBM掘进机撑靴用增压式液压系统的增压方法，其特征在于：撑紧阀组工作的具体过程如下：

首先三位四通电液换向阀右电磁得电，合流油源Q2经过三位四通电液换向阀的P口流经A口，再通过第一液控单向阀进入第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔，第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的有杆腔的油液经三位四通电液换向阀的B口流经T口，最后回到油箱，实现撑靴的伸出。

4.根据权利要求书2所述的TBM掘进机撑靴用增压式液压系统的增压方法，其特征在于：增压式高压撑紧阀组工作的具体过程如下：

首先三位四通电磁阀右电磁铁得电，高压油源Q1经过减压阀减压后进入三位四通电磁阀的P口，再以此流经三位四通电磁阀的A口、连续增压器的P口，经连续增压器增压后从连续增压器的HP 口输出，再经过增压集成阀块的A口进入第二液控单向阀，最后进入第一撑靴油缸和第二撑靴油缸的无杆腔，实现对撑靴的增压式高压撑紧。

5.根据权利要求书2所述的TBM掘进机撑靴用增压式液压系统的增压方法，其特征在于：还包括步骤四：高压泄压。

6.根据权利要求书5所述的TBM掘进机撑靴用增压式液压系统的增压方法，其特征在于：高压泄压的具体过程如下：

三位四通电磁阀的左侧电磁铁得电，高压油源Q1经过减压阀减压后依次流经三位四通电磁阀的P口和B口，然后经增压集成阀块的B口进入第二液控单向阀的先导控制口，此时，打开第二液控单向阀的反向油路打开，第一撑靴油缸和第二撑靴油缸无杆腔的高压油经过第二液控单向阀的反向油路流经增压集成阀块的A口，再由增压器依次流经三位四通电磁阀的A口和T口，返回油箱；当撑紧压力传感器检测到实时压力泄到设定压力值后，开始撑靴的缩回。

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