[发明专利]一种机械顶管迎面土压自动控制装置及方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及建筑施工机械控制技术领域，主要是一种机械顶管迎面土压自动控制装置及方法。

[背景技术]

顶管机是非开挖顶管技术的关键工程机械设备。它集光、机、电、液、传感和信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土渣、测量导向纠偏等功能，已广泛用于市政排水、给水、电力、工业等管道工程。顶管施工具有开挖土方量小、自动化程度高、施工速度快、不破坏既有设施、不影响社会次序、不受气候影响等特点。机械顶管施工迎面土压力会对地面沉降造成影响，压力过大会造成地面隆起，压力过小会造成地面沉降甚至塌陷。目前国产的土压平衡式机械顶管机一般通过人工调整后方主顶速度、挖掘面出土速度来控制土压力。人工调整结果不精确、不严格。另外，即使是采用自动装置，后方主顶速度调节也会滞后，造成挖掘面出土速度调节效果不明显、与顶进速度不配和等不利因素，导致迎面土压力得不到及时调整和控制。

[发明内容]

本发明的目的就是为了解决现有技术的不足，提供一种控制精准、安全可靠的机械顶管迎面土压自动控制装置。

为实现上述目的，提供一种机械顶管迎面土压自动控制装置，包括顶管机（1）、前壳（2）、液压油缸（3）、后壳（4）、密封装置（5）、顶进管节（6）、溢流阀（7）、液压泵站（8）、液压管路（9）、液油回路（10），其特征在于机械顶管顶进方向前端设有顶管机（1），顶管机（1）后部设有前壳（2）和后壳（4），前壳（2）与后壳（4）之间通过若干液压油缸（3）连接，液压油缸（3）外侧设有密封装置（5），若干个液压油缸（3）分别通过液压管路（9）并联与液压泵站（8）连接，所述的液压泵站（8）设有液油回路（10），液油回路（10）上设有溢流阀（7）。

所述的若干个液压油缸沿圆周等分布置。

一种机械顶管迎面土压自动控制方法，包括顶管机（1）、前壳（2）、液压油缸（3）、后壳（4）、密封装置（5）、顶进管节（6）、溢流阀（7）、液压泵站（8）、液压管路（9）、液油回路（10），其特征在于液压泵站向液压油缸供油，液压油缸向前产生推顶力，推顶力上限通过溢流阀控制，溢流阀工作压力根据所需平衡的土压力值设定，当迎面土压力超过设定上限时，溢流阀工作，液压油缸回缩，进而自动降低迎面土压力，并达到平衡状态；反之，溢流阀停止工作，液压油缸向前伸出，自动提高迎面土压力，并重新达到平衡状态。

本发明能够对顶管机迎面土压力产生实时响应，随之自动调整顶管机机头推进顶力的控制装置。其通过油路上的可调溢流阀实现控制性供油，使顶管机能够即时响应迎面土压力的变化，达到土压平衡的效果。方法简单、有效。通过实现即时、有效的土压平衡，能确保开挖面的稳定、控制地表隆起或沉降在规定范围之内，减少对地面构筑的影响。

[附图说明]

 图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中液压油缸3与液压泵站及溢流阀的连接示意图；

如图所示，图中：1.顶管机  2.前壳  3.液压油缸  4.后壳  5.密封装置  6.顶进管节  7.溢流阀  8.液压泵站  9.液压管路  10.液油回路；

指定图1为本发明的摘要附图。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。为了方便理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明为一种机械顶管迎面土压自动控制装置，液压泵站向液压油缸供油，液压油缸向前产生推顶力，推顶力上限通过溢流阀控制，溢流阀工作压力根据所需平衡的土压力值设定。当迎面土压力超过设定上限时，溢流阀工作，液压油缸回缩，进而自动降低迎面土压力，并达到平衡状态；反之，溢流阀停止工作，液压油缸向前伸出，自动提高迎面土压力，并重新达到平衡状态。如图1所示，图1中表述的液压油缸推动的两节壳体动作，壳体间有密封装置，箭头方向为顶进方向；如图2所示，图2中表示一组液压油缸3通过液压管路9并联与液压泵站8连接；溢流阀7安装于液油回路10上，溢流阀7的工作压力按照所需平衡的迎面土压力调整，溢流阀7安装在顶管机1后。

工作状态一：液压泵站8供油→液压油缸3向前推动前壳2及顶管机1→推力达到设定值→保持平衡；

工作状态二：土压力上升→溢流量加大→液压油缸3回缩→前壳2及顶管机1相对后退→土压力降低保持平衡；

工作状态三：土压力降低→溢流量减小或关闭→液压油缸3前伸→向前→土压力上升保持平衡。