CN113606201A - 一种高速高精度高稳定tbm扭矩油缸液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，包括左侧液压控制回路和右侧液压控制回路，两者均与对应的双作用单出杆液压缸连接，每个所述双作用单出杆液压缸分别与对应的压力传感器、位移传感器连接；所述左侧液压控制回路、右侧液压控制回路、压力传感器、位移传感器分别与液压系统位置控制器连接。其优点在于，可提高系统阻尼性能，吸收刀盘扭矩的冲击载荷和机械振动提高系统稳定性。此外，系统同时具备大流量电液比例阀与高精度电比例阀，可实现扭矩油缸的高速高精度定位控制。

Description

一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统
技术领域
本发明涉及一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，在实现扭矩油缸液压控制系统的快速独立式主动位置控制功能和静态液压自锁功能的前提下，具备可变阻尼功能以降低系统的振动幅值。
背景技术
扭矩油缸液压控制系统是一种应用于盾构机中用来抵消因刀盘转动产生的扭矩的一种重要的液压控制系统，为降低外界载荷引起的扭油缸液压控制系统的振动幅值并保证掘进作业姿态，需要设计高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，保证TBM液压系统的作业稳定性，实现扭矩油缸的高速高精度定位控制。
发明内容
基于上述问题，本申请提供一种应用于盾构机中用来抵消因刀盘转动产生的扭矩的一种重要的液压控制系统，为降低外界载荷引起的扭油缸液压控制系统的振动幅值并保证掘进作业姿态，需要设计高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统。其技术方案为，
一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，包括左侧液压控制回路和右侧液压控制回路，两者均与对应的双作用单出杆液压缸连接，每个所述双作用单出杆液压缸分别与对应的压力传感器、位移传感器连接；所述左侧液压控制回路、右侧液压控制回路、压力传感器、位移传感器分别与液压系统位置控制器连接。
优选的，所述左侧液压控制回路包括左侧电磁换向阀组和左侧液控单向阀组，所述左侧电磁换向阀组和左侧液控单向阀组分别位于对应的双作用单出杆液压缸的两个油腔之间，所述左侧电磁换向阀组分别接油源和油箱。
优选的，所述左侧液控单向阀组包括第一液控单向阀、第二液控单向阀，所述左侧电磁换向阀组包括第一两位三通电磁换向阀、第一电磁比例换向阀，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀之间串联第一两位三通电磁换向阀，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀之间并联多个两位两通电磁换向阀，每个所述两位两通电磁换向阀分别对应连接阀口大小不同的节流阀，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀、两位两通电磁换向阀和节流阀分别与第一电磁比例换向阀连接。
优选的，其特征在于，所述右侧液压控制回路包括右侧电磁换向阀组和右侧液控单向阀组，所述右侧电磁换向阀组和右侧液控单向阀组分别位于对应的双作用单出杆液压缸的两个油腔之间，所述右侧电磁换向阀组分别接油源和油箱。
优选的，所述右侧液控单向阀组包括第三液控单向阀、第四液控单向阀；右侧电磁换向阀组包括第二两三通电磁换向阀、第二电磁比例换向阀；所述第三液控单向阀、第四液控单向阀之间串联第二两三通电磁换向阀；所述第三液控单向阀、第四液控单向阀之间并联多个两位两通电磁换向阀，每个所述两位两通电磁换向阀分别对应连接阀口大小不同的节流阀，所述第三液控单向阀、第四液控单向阀、两位两通电磁换向阀和节流阀分别与第二电磁比例换向阀连接。
优选的，所述第一电磁比例换向阀与第一电液比例换向阀连接；所述第二电磁比例换向阀与第二电液比例换向阀连接。
优选的，在左侧液压控制回路中，油源分别与第一电磁比例换向阀、第一电液比例换向阀的P口、第一两位三通电磁换向阀的B口相连；油箱分别与第一电磁比例换向阀、第一电液比例换向阀的T口，第一两位三通电磁换向阀的C口相连；第一两位三通电磁换向阀的A口分别与第一液控单向阀的C口，第二液控单向阀的C口相连；第一电液比例换向阀的A口分别与第一电磁比例换向阀的A口，左侧液压控制回路中所有节流阀的B口，第一液控单向阀的A口相连；第一电液比例换向阀的B口分别与第二电磁比例换向阀的B口，左侧两位两通电磁换向阀组的B口，第二液控单向阀的A口相连；第一液控单向阀的B口分别与压力传感器、双作用单出杆液压缸的A口连接；第二液控单向阀的B口分别与压力传感器、双作用单出杆液压缸的B口相连。
优选的，当与左侧液压控制回路、右侧液压控制回路连接的双作用单出杆液压缸有两个及以上时，其每侧双作用单出杆液压缸对应的油腔相互连通。
优选的，左侧液压控制回路实现左扭距油缸快速独立式主动控制功能，具体步骤如下：
根据位移传感器的位移信号特点，确定当前地质条件与工作参数下系统的稳定性，选择打开不同阀口的节流阀，适当提高系统的稳定性。当需要双作用单出杆液压缸快速缩回时，液压系统位置控制器打开所需阀口的节流阀对应的两位两通电磁换向阀以及将第一两位三通电磁换向阀转换至右位，将第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀转换至右位。
油源内的高压油分别流入第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀，液压油经第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀后，一部分液压油流入第一液控单向阀，一部分液压油经节流阀流入导通的两位两通电磁换向阀，由第一液控单向阀流出的液压油流入对应的双作用单出杆液压缸的有杆腔和压力传感器；双作用单出杆液压缸的无杆腔流出的液压油经第二液控单向阀后流出，第二液控单向阀流出的液压油和两位两通电磁换向阀流出的液压油一同流入第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀，液压油经第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀后一同流回油箱，完成双作用单出杆液压缸的快速缩回运动；
根据位移传感器的位移信号特点，确定当前地质条件与工作参数下系统的稳定性，选择打开不同阀口的节流阀，适当提高系统的稳定性。当需要双作用单出杆液压缸快速伸出时，液压系统位置控制器分别经控制线路打开所需阀口的节流阀对应的两位两通电磁换向阀以及将第一两位三通电磁换向阀转换至右位，将第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀转换至左位。油源内的高压油分别流入第一电磁比例换向阀、第一电液比例换向阀，由第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀流出的液压油一部分流入第二液控单向阀，一部分经导通的两位两通电磁换向阀流入对应的节流阀，液压油经第二液控单向阀后流入压力传感器和双作用单出杆液压缸的无杆腔，双作用单出杆液压缸的有杆腔内流出的液压油流入第一液控单向阀，节流阀流出的液压油和第一液控单向阀流出的液压油分别经第一比例换向阀和第一电液比例换向阀一同流回油箱，完成双作用单出杆液压缸的快速伸出运动。
优选的，其特征在于，静态自锁保持功能：
位移传感器将其位移信号通过控制线路传递至液压系统位置控制器，液压系统位置控制器根据位移传感器的位移信号通过控制线路调整第一两位三通电磁换向阀和第二两位三通电磁换向阀至左位，第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀和第四液控单向阀处于单向导通状态，与左侧液压控制回路和右侧液压控制回路连接的双作用单出杆液压缸的有杆腔和无杆腔的出口均处于断开状态，实现扭矩液压控制系统的静态自锁保持功能。
有益效果
针对上述问题，本申请设计了一套高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统。本液压控制系统设计了四个阀口大小不同的节流阀，通过切换不同阀口的节流阀来调节系统的阻尼，适应不同的施工地质与掘进参数，有效的降低系统振动，同时设有大流量电液比例阀实现扭矩油缸的大范围高速运动控制，设有小通径的电比例阀实现扭矩油缸的小范围高精度位置控制，相比于传统的铰接油缸液压控制系统具备阻尼可调，工作稳定等优点。
附图说明
图1为本申请原理图；
其中：1-双作用单出杆液压缸一，2-第一位移传感器，3-双作用单出杆液压缸二，4-第二位移传感器，5-双作用单出杆液压缸三，6-第三位移传感器，7-双作用单出杆液压缸四，8-第四位移传感器，9-第一压力传感器，10-第二压力传感器，11-第三压力传感器，12-第四压力传感器，13-第一液控单向阀，14-第一两位三通电磁换向阀，15-第二液控单向阀，16-第三液控单向阀，17-第二两位三通电磁换向阀，18-第四液控单向阀，19-两位两通电磁换向阀一，20-节流阀一，21-两位两通电磁换向阀二，22-节流阀二，23-两位两通电磁换向阀三，24-节流阀三，25-两位两通电磁换向阀四，26-节流阀四，27-两位两通电磁换向阀五，28-节流阀五，29-两位两通电磁换向阀六，30-节流阀六，31-两位两通电磁换向阀七，32-节流阀七，33-两位两通电磁换向阀八，34-节流阀八，35-第一电磁比例换向阀，36-第二电磁比例换向阀，37-第一电液比例换向阀，38-第二电液比例换向阀，39-油箱，40-油源，41-液压系统位置控制器。
具体实施方式
以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。
一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，包括两套结构相同的左侧液压控制回路和右侧液压控制回路，两者均与对应的双作用单出杆液压缸连接，
与左侧液压控制回路和右侧液压控制回路连接的双作用单出杆液压缸数量不少于1个，与左侧液压控制回路连接的双作用单出杆液压缸数量与右侧液压控制回路连接的双作用单出杆液压缸数量可以不同，也可以相同。
本实施例与左侧液压控制回路连接的双作用单出杆液压缸有两个，分别是双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3，与右侧液压控制回路连接的是双作用单出杆液压缸三5和双作用单出杆液压缸四7；与双作用单出杆液压缸一1连接的是第一压力传感器9和第一位移传感器2，与双作用单出杆液压缸二3连接的是第二压力传感器10和第二位移传感器4，与双作用单出杆液压缸三5连接的是第三压力传感器11和第三位移传感器6，与双作用单出杆液压缸四7连接的是第四压力传感器12和第四位移传感器8。
所述左侧液压控制回路的液控单向阀组包括第一液控单向阀13和第二液控单向阀15；所述右侧液压控制回路的液控单向阀组包括第三液控单向阀16和第四液控单向阀18。
所述左侧液压控制回路中的电磁比例换向阀组包括第一电磁比例换向阀35和第一两位三通电磁换向阀14；所述右侧液压控制回路中的电磁比例换向阀组包括第二电磁比例换向阀36和第一两位三通电磁换向阀17。
所述第一电磁比例换向阀35与第一电液比例换向阀37连接；所述第二电磁比例换向阀36与第二电液比例换向阀38连接。第一电磁比例换向阀35、第一电液比例换向阀37、第二电磁比例换向阀36、第二电液比例换向阀38为三位四通式。当需要大流量时，同时开启第一电磁比例换向阀35、第二电磁比例换向阀36、第一电液比例换向阀37和第二电液比例换向阀38，小流量时不需要开启第一电液比例换向阀37和第二电液比例换向阀38。
所述第一液控单向阀13和第二液控单向阀15的导通端之间设有第一两位三通电磁换向阀14；所述第一液控单向阀13和第二液控单向阀15的截止端设有多个并联的两位两通电磁换向阀，分别为两位两通电磁换向阀一19、两位两通电磁换向阀三23、两位两通电磁换向阀五27和两位两通电磁换向阀七31；第一液控单向阀13和第二液控单向阀15的截止端与对应的两位两通电磁换向阀之间设有多个并联的阀口大小不同的节流阀，具体连接关系为两位两通电磁换向阀一19与节流阀一20连接，节流阀一20的阀口为2mm；两位两通电磁换向阀三23与节流阀三24连接，节流阀三24的阀口为4mm；两位两通电磁换向阀五27与节流阀五28连接，节流阀五28的阀口为6mm；两位两通电磁换向阀七31与节流阀七32连接，节流阀七32的阀口为10mm。
节流阀可以设置多个，本实施例只以八个为例，开启选择模式以左侧液压控制回路为例，根据选择单独开启节流阀一20或节流阀三24或节流阀五28或节流阀七32；也可以同时开启两个或三个或四个，如同时开启节流阀一20、节流阀三24或节流阀一20、节流阀五28或流阀一20、节流阀七32或节流阀三24、节流阀五28或节流阀三24、节流阀七32或节流阀一20、节流阀三24、节流阀五28或节流阀一20、节流阀三24、节流阀七32或节流阀三24、节流阀五28、节流阀七32或节流阀一20、节流阀三24、节流阀五28、节流阀七32。根据工况选择开启哪种模式的节流阀。
所述第三液控单向阀16和第四液控单向阀18的导通端之间设有第二两位三通电磁换向阀17；所述第三液控单向阀16和第四液控单向阀18的截止端设有多个并联的两位两通电磁换向阀，分别为两位两通电磁换向阀二21、两位两通电磁换向阀四25、两位两通电磁换向阀六29和两位两通电磁换向阀八33；第三液控单向阀16和第四液控单向阀18的截止端与对应的两位两通电磁换向阀之间设有多个并联的阀口大小不同的节流阀，具体连接关系为两位两通电磁换向阀二21与节流阀二22连接，节流阀二22的阀口为2mm；两位两通电磁换向阀四25与节流阀四26连接，节流阀四26的阀口为4mm；两位两通电磁换向阀六29与节流阀六30连接，节流阀六30的阀口为6mm；两位两通电磁换向阀八33与节流阀八34连接，节流阀八34的阀口为10mm。
图1中为清楚表述部件端口利用部件编号加字母的形式，如第一电磁比例换向阀35的P口，图中标记为35P。
系统液压回路：油源40分别与第一电磁比例换向阀35的P口（35P），第一电液比例换向阀37的P口（37P）,两位三通电磁换向阀14的B口（14B）相连；油箱39分别与第一电磁比例换向阀35的T口（35T），第一电液比例换向阀37的T口（37T）、第一两位三通电磁换向阀14的C口（14C）相连；第一两位三通电磁换向阀14的A口（14A）分别与第一液控单向阀13的C口（13C），第二液控单向阀15的C口（15C）相连；第一电磁比例换向阀35的A口（35A）分别与节流阀七32的B口（32B），节流阀五28的B口（28B），节流阀三24的B口（24B），节流阀一20的B口（20B），第一液控单向阀13的A口（13A）相连；第一电磁比例换向阀35的B口（35B）分别与两位两通电磁换向阀七31的B口（31B），两位两通电磁换向阀五27的B口（27B），两位两通电磁换向阀三23的B口（23B），两位两通电磁换向阀一19的B口（19B），第二液控单向阀15的A口（15A）相连；节流阀七32的A口（32A）与两位两通电磁换向阀七31的A口（31A）相连；节流阀五28的A口（28A）与两位两通电磁换向阀五27的A口（27A）相连；节流阀三24的A口（24A）与两位两通电磁换向阀三23的A口（23A）相连；节流阀一20的A口（20A）与两位两通电磁换向阀一19的A口（19A）相连；第一液控单向阀13的B口（13B）分别与第一压力传感器9的A口（9A），双作用单出杆液压缸一1的A口（1A），双作用单出杆液压缸二3的A口（3A）相连；第二液控单向阀15的B口（15B）分别与第二压力传感器10的A口（10A），双作用单出杆液压缸一1的B口（1B），双作用单出杆液压缸二3的B口（3B）相连；油源40分别与第二电磁比例换向阀36的P口（36P），第二电液比例换向阀38的P口（38P）,第二两位三通电磁换向阀17的B口（17B）相连；油箱39分别与第二电磁比例换向阀36的T口（36T），第二电液比例换向阀38的T口（38T）,第二两位三通电磁换向阀17的C口（17C）相连；第二两位三通电磁换向阀17的A口（17A）分别与第三液控单向阀16的C口（16C），第四液控单向阀18的C口（18C）相连；第二电磁比例换向阀36的A口（36A）分别与节流阀八34的B口（34B），节流阀六30的B口（30B），节流阀四26的B口（26B），节流阀二22的B口（22B），第三液控单向阀16的A口（16A）相连；第二电磁比例换向阀36的B口（36B）分别与两位两通电磁换向阀八33的B口（33B），两位两通电磁换向阀六29的B口（29B），两位两通电磁换向阀四25的B口（25B），两位两通电磁换向阀二21的B口（21B），第四液控单向阀18的A口（18A）相连；节流阀八34的A口（34A）与两位两通电磁换向阀八33的A口（33A）相连；节流阀六30的A口（30A）与两位两通电磁换向阀六29的A口（29A）相连；节流阀四26的A口（26A）与两位两通电磁换向阀四25的A口（25A）相连；节流阀二22的A口（22A）与两位两通电磁换向阀二21的A口（21A）相连；第三液控单向阀16的B口（16B）分别与第三压力传感器11的A口（11A），双作用单出杆液压缸三5的A口（5A），双作用单出杆液压缸四7的A口（7A）相连；第四液控单向阀18的B口（18B）分别与第四压力传感器12的A口（12A），双作用单出杆液压缸三5的B口（5B），双作用单出杆液压缸四7的B口（7B）相连。
第一位移传感器2测量双作用单出杆液压缸一1的活塞杆的位移；第二位移传感器4测量双作用单出杆液压缸二3的活塞杆的位移；第三位移传感器6测量双作用单出杆液压缸三5的活塞杆的位移；第四位移传感器8测量双作用单出杆液压缸四7的活塞杆的位移。
两位两通电磁换向阀一19、两位两通电磁换向阀二21、两位两通电磁换向阀三23、两位两通电磁换向阀四25、两位两通电磁换向阀五27、两位两通电磁换向阀六29、两位两通电磁换向阀七31和两位两通电磁换向阀八33处于左位时，其A口与B口处于连通状态；处于右位时，其A口与B口处于断开状态。
第一两位三通电磁换向阀14和第二两位三通电磁换向阀17处于左位时，其A口和C口处于连通状态，其B口处于断开状态；第一两位三通电磁换向阀14和第二两位三通电磁换向阀17处于右位时，其A口与B口连通，其C口处于断开状态。
第一电磁比例换向阀35和第二电磁比例换向阀36处于中位时，其A口、B口和T口处于连通状态，其P口处于断开状态；第一电磁比例换向阀35和第二电磁比例换向阀36处于左位时，其P口与B口处于连通状态，其T口与A口处于连通状态；第一电磁比例换向阀35和第二电磁比例换向阀36处于右位时，其P口和A口处于连通状态，其T口与B口处于连通状态。
第一电液比例换向阀37和第二电液比例换向阀38处于中位时，其A口、B口、P口和T口均处于断开状态；第一电液比例换向阀37和第二电液比例换向阀38处于左位时，其P口与B口处于连通状态，其T口与A口处于连通状态；第一电液比例换向阀37和第二电液比例换向阀38处于右位时，其P口和A口处于连通状态，其T口与B口处于连通状态。
第一液控单向阀13的C口（13C）为先导油口，当其C口(13C)输入高压油时，第一液控单向阀13处于双向导通状态；当其C口(13C)与油箱39连通时，第一液控单向阀13处于A口(13A)至B口(13B)的单向导通状态。
第二液控单向阀15的C口(15C)为先导油口，当其C口(15C)输入高压油时，第二液控单向阀15处于双向导通状态；当其C口(15C)与油箱39连通时，第二液控单向阀15处于A口(15A)至B口(15B)的单向导通状态。
第三液控单向阀16的C口(16C)为先导油口，当其C口(16C)输入高压油时，第三液控单向阀16处于双向导通状态；当其C口(16C)与油箱39连通时，第四液控单向阀16处于A口(16A)至B口(16B)的单向导通状态。
第四液控单向阀18的C口(18C)为先导油口，当其C口(18C)输入高压油时，第四液控单向阀18处于双向导通状态，当其C口(18C)与油箱连通时，第四液控单向阀18处于A口(18A)至B口(18B)的单向导通状态。
左扭距油缸快速独立式主动位置控制功能：
根据第一位移传感器2和第二位移传感器4的位移信号特点，选择打开不同阀口的节流阀（此处仅以打开节流阀一20为例），当需要双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3快速缩回时，液压系统位置控制器41分别经控制线路将第一两位三通电磁换向阀14调整至右位，将两位两通电磁换向阀三23、两位两通电磁换向阀五27和两位两通电磁换向阀七31调整至右位，将两位两通电磁换向阀一19调整至左位，将第一电磁比例换向阀35调整至右位，将第一电液比例换向阀37调整至右位，油源40内的高压油经第一两位三通电磁换向阀14的B口(14B)流入第一两位三通电磁换向阀14，液压油经第一两位三通电磁换向阀14后由其A口(14A)流出，第一两位三通电磁换向阀14的A口(14A)流出的液压油分别经第一液控单向阀13的C口(13C)流入第一液控单向阀13，经第二液控单向阀15的C口(15C)流入第二液控单向阀15，第一液控单向阀13和第二液控单向阀15处于双向导通状态，油源40内的高压油分别经第一电磁比例换向阀35的P口（35P）流入第一电磁比例换向阀35，经第一电液比例换向阀37的P口（37P）流入第一电液比例换向阀37，液压油经第一电磁比例换向阀35后由其A口（35A）流出，液压油经第一电液比例换向阀37后由其A口（37A）流出，第一电磁比例换向阀35的A口（35A）和第一电液比例换向阀37的A口（37A）流出的液压油一部分经第一液控单向阀13的A口（13A）流入第一液控单向阀13，一部分液压油经节流阀一20的B口（20B）流入节流阀一20，液压油经节流阀一20后由其A口（20A）流出，节流阀一20的A口（20A）流出的液压油经两位两通电磁换向阀一19的A口(19A)流入两位两通电磁换向阀一19，液压油经两位两通电磁换向阀一19后由其B口(19B)流出，液压油经第一液控单向阀13后由其B口（13B）流出，第一液控单向阀13的B口(13B)流出的液压油分别经第一压力传感器9的A口（9A）流入第一压力传感器9，经双作用单出杆液压缸一1的A口(1A)流入双作用单出杆液压缸一1的有杆腔，经双作用单出杆液压缸二3的A口(3A)流入双作用单出杆液压缸二3的有杆腔，双作用单出杆液压缸一1的无杆腔内的液压油经其B口(1B)流出，双作用单出杆液压缸二3的无杆腔内的液压油经其B口(3B)流出，双作用单出杆液压缸一1的B口(1B)和双作用单出杆液压缸二3的B口(3B)流出的液压油分别经第二压力传感器10的A口(10A)流入第二压力传感器10，经第二液控单向阀15的B口（15B）流入第二液控单向阀15，液压油经第二液控单向阀15后由其A口（15A）流出，两位两通电磁换向阀一19的B口（19B）和第二液控单向阀15的A口（15A）流出的液压油分别经第一电磁比例换向阀35的B口（35B）流入第一电磁比例换向阀35，经第一电液比例换向阀37的B口（37B）流入第一电液比例换向阀37，液压油经第一电磁比例换向阀35后由其T口（35T）流出，液压油经第一电液比例换向阀37后由其T口（37T）流出，第一电磁比例换向阀35的T口（35T）和第一电液比例换向阀37的T口（37T）流出的液压油一同流回油箱39，完成双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3的快速缩回运动。
根据第一位移传感器2和第二位移传感器4的位移信号特点，选择打开不同阀口的节流阀（此处仅以打开节流阀一20为例），当需要双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3快速伸出时，液压系统位置控制器41分别经控制线路将第一两位三通电磁换向阀14调整至右位，将两位两通电磁换向阀三23、两位两通电磁换向阀五27和两位两通电磁换向阀七31调整至右位，将两位两通电磁换向阀一19调整至左位，将第一电磁比例换向阀35调整至左位，将第一电液比例换向阀37调整至左位，油源40内的高压油经第一两位三通电磁换向阀14的B口（14B）流入第一两位三通电磁换向阀14，液压油经第一两位三通电磁换向阀14后由其A口流出，第一两位三通电磁换向阀14的A口（14A）流出的液压油分别经第一液控单向阀13的C口（13C）流入第一液控单向阀13，经第二液控单向阀15的C口（15C）流入第二液控单向阀15，第一液控单向阀13和第二液控单向阀15处于双向导通状态，油源40内的高压油分别经第一电磁比例换向阀35的P口（35P）流入第一电磁比例换向阀35，经第一电液比例换向阀37的P口（37P）流入第一电液比例换向阀37，液压油经第一电磁比例换向阀35后由其B口（35B）流出，液压油经第一电液比例换向阀37后由其B口（37B）流出，第一电磁比例换向阀35的B口（35B）和第一电液比例换向阀37的B口（37B）流出的液压油一部分经第二液控单向阀15的A口（15A）流入第二液控单向阀15，一部分经两位两通电磁换向阀一19的B口（19B）流入两位两通电磁换向阀一19，液压油经两位两通电磁换向阀一19后由其A口（19A）流出，两位两通电磁换向阀一19的A口（19A）流出的液压油经节流阀一20的A口（20A）流入节流阀一20，液压油经节流阀一20后由其B口（20B）流出，液压油经第二液控单向阀15后由其B口(15B)流出，第二液控单向阀15的B口(15B)流出的液压油分别经第二压力传感器10的A口(10A)流入第二压力传感器10，经双作用单出杆液压缸一1的B口(1B)流入双作用单出杆液压缸一1的无杆腔，经双作用单出杆液压缸二3的B口(3B)流入双作用单出杆液压缸二3的无杆腔，双作用单出杆液压缸一1的有杆腔内的液压油经其A口(1A)流出，双作用单出杆液压缸二3的有杆腔内的液压油经其A口(3A)流出，双作用单出杆液压缸一1的A口(1A)和双作用单出杆液压缸二3的A口(3A)流出的液压油分别经第一压力传感器9的A口(9A)流入第一压力传感器9，经第一液控单向阀13的B口(13B)流入第一液控单向阀13，液压油经第一液控单向阀13后由其A口(13A)流出，节流阀一20的B口(20B)和第一液控单向阀13的A口(13A)流出的液压油分别经第一电磁比例换向阀35的A口(35A)流入第一电磁比例换向阀35，经第一电液比例换向阀37的A口(37A)流入第一电液比例换向阀37，液压油经第一电磁比例换向阀35后由其T口(35T)流出，液压油经第一电液比例换向阀37后由其T口(37T)流出，第一电磁比例换向阀35的T口(35T)和第一电液比例换向阀37的T口(37T)流出的液压油一同流回油箱39，完成双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3的快速伸出运动（右扭矩油缸液压控制系统与左扭矩油缸液压控制系统结构相同）。
基于可变阻尼的扭矩液压缸位置精确控制（此处仅以左扭距油缸液压控制系统为例）：
此时第一两位三通电磁换向阀14处于右位，第一电磁比例换向阀35的阀芯处于左位，第一电液比例换向阀37处于中位，当外部载荷大于双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3的支撑力时，双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3受力缩回，第一位移传感器2和第二位移传感器4将其位移信号通过控制线路传递至液压系统位置控制器41，液压系统位置控制器41根据第一位移传感器2和第二位移传感器4的位移信号特点选择打开不同阀口开度的节流阀（此处仅以打开节流阀一20为例），液压系统位置控制器41分别经控制线路将两位两通电磁换向阀三23、两位两通电磁换向阀五27和两位两通电磁换向阀七31调整至右位，将两位两通电磁换向阀一19调整至左位，油源40内的液压油经第一两位三通电磁换向阀14的B口(14B)流入第一两位三通电磁换向阀14，液压油经第一两位三通电磁换向阀14后由其A口(14A)流出，第一两位三通电磁换向阀14的A口(14A)流出的液压油分别经第一液控单向阀13的C口(13C)流入第一液控单向阀13，经第二液控单向阀15的C口(15C)流入第二液控单向阀15，第一液控单向阀13与第二液控单向阀15处于双向导通状态，双作用单出杆液压缸一1的无杆腔内的液压油经其B口(1B)流出，双作用单出杆液压缸二3的无杆腔内的液压油经其B口(3B)流出，双作用单出杆液压缸一1的B口(1B)和双作用单出杆液压缸二3的B口(3B)流出的液压油一同经第二压力传感器10的A口(10A)流入第二压力传感器10，经第二液控单向阀15的B口(15B)流入第二液控单向阀15，液压油经第二液控单向阀15后由其A口(15A)流出，第二液控单向阀15的A口(15A)流出的液压油经两位两通电磁换向阀一19的B口(19B)流入两位两通电磁换向阀一19，液压油经两位两通电磁换向阀一19后由其A口(19A)流出，两位两通电磁换向阀一19的A口(19A)流出的液压油经节流阀一20的A口(20A)流入节流阀一20，液压油经节流阀一20后由其B口(20B)流出，节流阀一20的B口(20B)流出的液压油分别经双作用单出杆液压缸一1的A口流入双作用单出杆液压缸一1的有杆腔，经双作用单出杆液压缸二3的A口流入双作用单出杆液压缸二3的有杆腔，经第一电磁比例换向阀35的A口(35A)流入第一电磁比例换向阀35，液压油经第一电磁比例换向阀35后由其T口(35T)流回油箱39。
当外部载荷小于双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3的支撑力时，双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3受力伸出，油源40内的液压油经第一电磁换向阀35的P口(35P)流入第一电磁换向阀35，液压油经第一电磁换向阀35后由其B口(35B)流出，第一电磁换向阀35的B口(35B)流出的液压油一部分经两位两通电磁换向阀一19的B口(19B)流入两位两通电磁换向阀一19，一部分经第二液控单向阀15的A口(15A)流入第二液控单向阀15，液压油经两位两通电磁换向阀一19后由其A口(19A)流出，两位两通电磁换向阀一19的A口(19A)流出的液压油经节流阀一20的A口(20A)流入节流阀一20，液压油经节流阀一20后由其B口(20B)流出，液压油经第二液控单向阀15后由其B口(15B)流出，第二液控单向阀15的B口(15B)流出的液压油经第二压力传感器10的A口(10A)流入第二压力传感器10，经双作用单出杆液压缸一1的B口(1B)流入双作用单出杆液压缸一1的无杆腔，经双作用单出杆液压缸二3的B口(3B)流入双作用单出杆液压缸二3的无杆腔，双作用单出杆液压缸一1与双作用单出杆液压缸二3受力伸出，双作用单出杆液压缸一1的有杆腔内的液压油经其A口(1A)流出，双作用单出杆液压缸二3的有杆腔内的液压油经其A口(3A)流出，双作用单出杆液压缸一1的A口(1A)与双作用单出杆液压缸二3的A口(3A)流出的液压油一同经第一压力传感器9的A口(9A)流入第一压力传感器9，经第一液控单向阀13的B口(13B)流入第一液控单向阀13，液压油经第一液控单向阀13后由其A口(13A)流出，第一液控单向阀13的A口(13A)与节流阀一20的B口(20B)流出的液压油经第一电磁换向阀35的A口(35A)流入第一电磁换向阀35，液压油经第一电磁换向阀35后由其T口(35T)流回油箱39。
当第一位移传感器2和第二位移传感器4检测到双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3的位移低于预设值时，液压系统位置控制器41控制第一电磁比例换向阀35的阀芯向左移动，油源40内的高压油经第一电磁比例换向阀35的P口(35P)流入第一电磁比例换向阀35，液压油经第一电磁比例换向阀35后由其B口(35B)流出，第一电磁比例换向阀35的B口(35B)流出的液压油分别经两位两通电磁换向阀一19的B口（19B）流入两位两通电磁换向阀一19，经第二液控单向阀15的A口(15A)流入第二液控单向阀15，液压油经两位两通电磁换向阀一19后由其A口(19A)流出，两位两通电磁换向阀一19的A口(19A)流出的液压油经节流阀一20的A口(20A)流入节流阀一20，液压油经节流阀一20后由其B口（20B）流出，液压油经第二液控单向阀15后由其B口(15B)流出，第二液控单向阀15的B口(15B)流出的液压油分别经第二压力传感器10的A口(10A)流入第二压力传感器10，经双作用单出杆液压缸一1的B口(1B)流入双作用单出杆液压缸一1的无杆腔，经双作用单出杆液压缸二3的B口(3B)流入双作用单出杆液压缸二3的无杆腔，双作用单出杆液压缸与1的有杆腔内的液压油经其A口(1A)流出，双作用单出杆液压缸二3的有杆腔内的液压油经其A口(3A)流出，双作用单出杆液压缸一1的A口(1A)和双作用单出杆液压缸二3的A口(3A)流出的液压油一同经第一压力传感器9的A口(9A)流入第一压力传感器，经第一液控单向阀13的B口（13B）流入第一液控单向阀13，液压油经第一液控单向阀13后由其A口(13A)流出，第一液控单向阀13的A口(13A)和节流阀一20的B口(20B)流出的液压油一同经第一电磁比例换向阀35的A口(35A)流入第一电磁比例换向阀35，液压油经第一电磁比例换向阀35后由其T口(35T)流回油箱39，双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3做伸出运动。
当第一位移传感器2和第二位移传感器4检测到双作用单出杆液压缸一1和双作用单出杆液压缸二3的位置高于预设值时，液压系统位置控制器41控制第一电磁比例换向阀35的阀芯向右移动（第一电磁比例换向阀35仍处于左位），双作用单出杆液压缸一1的无杆腔内的液压油经其B口(1B)流出，双作用单出杆液压缸二3的无杆腔内的液压油经其B口(3B)流出，双作用单出杆液压缸一1的B口(1B)和双作用单出杆液压缸二3的B口（3B）流出的液压油一同经第二压力传感器10的A口(10A)流入第二压力传感器10，经第二液控单向阀15的B口(15B)流入第二液控单向阀15，液压油经第二液控单向阀15后由其A口(15A)流出，第二液控单向阀15的A口(15A)流出的液压油经两位两通电磁换向阀19的B口(19B)流入两位两通电磁换向阀19，液压油经两位两通电磁换向阀一19后由其A口(19A)流出，两位两通电磁换向阀一19的A口(19A)流出的液压油经节流阀一20的A口(20A)流入节流阀一20，液压油经节流阀一20后由其B口(20B)流出，节流阀一20的B口(20B)流出的液压油分别经双作用单出杆液压缸一1的A口(1A)流入双作用单出杆液压缸一1的有杆腔，经双作用单出杆液压缸二3的A口(3A)流入双作用单出杆液压缸二3的有杆腔，经第一电磁比例换向阀35的A口(35A)流入第一电磁比例换向阀35，液压油经第一电磁比例换向阀35后由其T口(35T)流回油箱39，完成左扭矩液压控制系统基于可变阻尼的位置精确控制。
需要大流量快速运动时，同时开启第一电磁比例换向阀35和第一电液比例换向阀37，不需要大流量时只开启第一电磁比例换向阀35即可。
通过分别控制第一电磁比例换向阀35和第二电磁比例换向阀36可以实现对左侧液压控制回路和右侧液压控制回路输出力的独立控制。
静态自锁保持功能：第一位移传感器2、第二位移传感器4、第三位移传感器6和第四位移传感器8将其位移信号通过控制线路传递至液压系统位置控制器41，液压系统位置控制器41根据第一位移传感器2、第二位移传感器4、第三位移传感器6和第四位移传感器8的位移信号通过控制线路调整第一两位三通电磁换向阀14和第二两位三通电磁换向阀17至左位，第一液控单向阀13、第二液控单向阀15、第三液控单向阀16和第四液控单向阀18处于单向导通状态，双作用单出杆液压缸一1的有杆腔和无杆腔的出口均处于断开状态，双作用单出杆液压缸二3的有杆腔和无杆腔的出口均处于断开状态，双作用单出杆液压缸三5的有杆腔和无杆腔的出口均处于断开状态，双作用单出杆液压缸四7的有杆腔和无杆腔的出口均处于断开状态，实现扭矩液压控制系统的静态自锁保持功能。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，包括左侧液压控制回路和右侧液压控制回路，两者均与对应的双作用单出杆液压缸连接，每个所述双作用单出杆液压缸分别与对应的压力传感器、位移传感器连接；所述左侧液压控制回路、右侧液压控制回路、压力传感器、位移传感器分别与液压系统位置控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，所述左侧液压控制回路包括左侧电磁换向阀组和左侧液控单向阀组，所述左侧电磁换向阀组和左侧液控单向阀组分别位于对应的双作用单出杆液压缸的两个油腔之间，所述左侧电磁换向阀组分别接油源和油箱。
3.根据权利要求2所述的一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，所述左侧液控单向阀组包括第一液控单向阀、第二液控单向阀，所述左侧电磁换向阀组包括第一两位三通电磁换向阀、第一电磁比例换向阀，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀之间串联第一两位三通电磁换向阀，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀之间并联多个两位两通电磁换向阀，每个所述两位两通电磁换向阀分别对应连接阀口大小不同的节流阀，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀、两位两通电磁换向阀和节流阀分别与第一电磁比例换向阀连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，所述右侧液压控制回路包括右侧电磁换向阀组和右侧液控单向阀组，所述右侧电磁换向阀组和右侧液控单向阀组分别位于对应的双作用单出杆液压缸的两个油腔之间，所述右侧电磁换向阀组分别接油源和油箱。
5.根据权利要求4所述的一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，所述右侧液控单向阀组包括第三液控单向阀、第四液控单向阀；右侧电磁换向阀组包括第二两三通电磁换向阀、第二电磁比例换向阀；所述第三液控单向阀、第四液控单向阀之间串联第二两三通电磁换向阀；所述第三液控单向阀、第四液控单向阀之间并联多个两位两通电磁换向阀，每个所述两位两通电磁换向阀分别对应连接阀口大小不同的节流阀，所述第三液控单向阀、第四液控单向阀、两位两通电磁换向阀和节流阀分别与第二电磁比例换向阀连接。
6.根据权利要求5所述的一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，所述第一电磁比例换向阀与第一电液比例换向阀连接；所述第二电磁比例换向阀与第二电液比例换向阀连接。
7.根据权利要求3所述的一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，在左侧液压控制回路中，油源分别与第一电磁比例换向阀、第一电液比例换向阀的P口、第一两位三通电磁换向阀的B口相连；油箱分别与第一电磁比例换向阀、第一电液比例换向阀的T口，第一两位三通电磁换向阀的C口相连；第一两位三通电磁换向阀的A口分别与第一液控单向阀的C口，第二液控单向阀的C口相连；第一电液比例换向阀的A口分别与第一电磁比例换向阀的A口，左侧液压控制回路中所有节流阀的B口，第一液控单向阀的A口相连；第一电液比例换向阀的B口分别与第二电磁比例换向阀的B口，左侧两位两通电磁换向阀组的B口，第二液控单向阀的A口相连；第一液控单向阀的B口分别与压力传感器、双作用单出杆液压缸的A口连接；第二液控单向阀的B口分别与压力传感器、双作用单出杆液压缸的B口相连。
8.根据权利要求1所述的一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，当与左侧液压控制回路、右侧液压控制回路连接的双作用单出杆液压缸有两个及以上时，其每侧双作用单出杆液压缸对应的油腔相互连通。
9.根据权利要求3所述的一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，左侧液压控制回路实现左扭距油缸快速独立式主动控制功能，具体步骤如下：
根据位移传感器的位移信号特点，选择打开不同阀口的节流阀，当需要双作用单出杆液压缸快速缩回时，液压系统位置控制器打开所需阀口的节流阀对应的两位两通电磁换向阀以及将第一两位三通电磁换向阀转换至右位，将第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀转换至右位；
油源内的高压油分别流入第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀，液压油经第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀后，一部分液压油流入第一液控单向阀，一部分液压油经节流阀流入导通的两位两通电磁换向阀，由第一液控单向阀流出的液压油流入对应的双作用单出杆液压缸的有杆腔和压力传感器；双作用单出杆液压缸的无杆腔流出的液压油经第二液控单向阀后流出，第二液控单向阀流出的液压油和两位两通电磁换向阀流出的液压油一同流入第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀，液压油经第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀后一同流回油箱，完成双作用单出杆液压缸的快速缩回运动；
根据位移传感器的位移信号特点，选择打开不同阀口的节流阀，当需要双作用单出杆液压缸快速伸出时，液压系统位置控制器分别经控制线路打开所需阀口的节流阀对应的两位两通电磁换向阀以及将第一两位三通电磁换向阀转换至右位，将第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀转换至左位；油源内的高压油分别流入第一电磁比例换向阀、第一电液比例换向阀，由第一电磁比例换向阀和第一电液比例换向阀流出的液压油一部分流入第二液控单向阀，一部分经导通的两位两通电磁换向阀流入对应的节流阀，液压油经第二液控单向阀后流入压力传感器和双作用单出杆液压缸的无杆腔，双作用单出杆液压缸的有杆腔内流出的液压油流入第一液控单向阀，节流阀流出的液压油和第一液控单向阀流出的液压油分别经第一比例换向阀和第一电液比例换向阀一同流回油箱，完成双作用单出杆液压缸的快速伸出运动。
10.根据权利要求4所述的一种高速高精度高稳定TBM扭矩油缸液压控制系统，其特征在于，静态自锁保持功能：
位移传感器将其位移信号通过控制线路传递至液压系统位置控制器，液压系统位置控制器根据位移传感器的位移信号通过控制线路调整第一两位三通电磁换向阀和第二两位三通电磁换向阀至左位，第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀和第四液控单向阀处于单向导通状态，与左侧液压控制回路和右侧液压控制回路连接的双作用单出杆液压缸的有杆腔和无杆腔的出口均处于断开状态，实现扭矩液压控制系统的静态自锁保持功能。
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