[发明专利]采用负载敏感技术的节能型盾构管片拼装定位电液控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及流体压力执行机构，尤其涉及一种采用负载敏感技术的节能型盾构管片拼装定位电液控制系统。

背景技术

盾构掘进机是一种广泛应用于地下隧道工程施工的现代化高科技掘进装备，它集机、电、液、控等技术为一体，实现了隧道开挖的机械化、自动化。与传统的施工方法相比，具有施工安全、快速、工程质量高、地面扰动小、劳动强度低等优点。作为高耗能的施工机械，盾构掘进机正朝着高效率、低能耗的方向发展。

管片拼装机是盾构的重要组成部分，在盾构推进距离达到一环管片宽度之后，管片拼装机从盾构后方管片输送车上抓取管片，然后通过旋转、径向伸缩和水平滑移三个定位运动将管片搬运到空间指定的位置点，一环管片安装完成后，上紧管片间的连接螺栓，形成衬砌，以支撑刚开挖的隧道，然后盾构开始下一环的推进作业。管片拼装是盾构施工隧道成形最为关键的一步，拼装机构的工作特性直接关系到隧道质量和施工效率。

盾构管片拼装系统具有拼装工作量大、负载变化范围广的特点。管片拼装机在旋转过程中马达的负载力矩随拼装机转动是变化的，此外旋转、径向伸缩和水平滑移三个运动之间的载荷存在很大差异，如果采用进油路节流调速阀控马达、阀控液压缸的系统形式，系统供油压力必然按照最大工作负载时所需系统压力设定，这使得系统在较低负载条件下工作时，系统效率低下，系统发热严重，这将影响设备寿命，同时使隧道施工环境恶化。采用负载敏感技术的节能型盾构管片拼装定位电液控制系统是提高拼装系统效率的有效途径，可以实现系统压力的适应性控制，减少系统的节流和溢流损失。通常隧道由十几万块甚至几十万块管片拼装而成，因此提高拼装系统工作效率在盾构施工过程中节能效果十分显。

发明内容

为了克服背景技术中盾构施工过程中存在的问题兼顾满足盾构施工的要求，本发明提供了一种采用负载敏感技术的节能型盾构管片拼装定位电液控制系统，既可以实现管片拼装定位准确控制，又可以实现全系统负载敏感控制，极大地降低能量损失，提高系统寿命，改善施工环境。

本发明解决技术问题所采用的技术方案包括：

一种采用负载敏感技术的节能型盾构管片拼装定位电液控制系统，其特征在于包括：电机、变量泵、二位三通比例换向阀、变量缸、第一溢流阀、减压阀、第一压力补偿阀、第二压力补偿阀、第三压力补偿阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第一多路阀、第二多路阀、第三多路阀、第一平衡阀、第二平衡阀、第三平衡阀、第四平衡阀、第二溢流阀、第三溢流阀、液压马达、力矩转速传感器、第一液压缸、第二液压缸、第一位移传感器、第二位移传感器、第三液压缸、液压锁、第三位移传感器、高压油管、低压油管、回油管；电机与变量泵刚性连接；变量泵的吸油口S与油箱连通，变量泵的出油口P分别与第一溢流阀的进油口P5、减压阀的进油口P6、高压管道、变量缸的进油口A4连通；变量缸的出油口A5与二位三通比例换向阀进油口P3连通；二位三通比例换向阀出油口B3与变量缸的进油口B4连通，二位三通比例换向阀回油口T3与油箱连通；第一溢流阀的出油口T5与油箱连通；减压阀的出油口T6与第一多路阀的先导油口x1、第一多路阀的先导油口x2、第二多路阀的先导油口x5、第二多路阀的先导油口x6、第三多路阀的先导油口x9、第三多路阀的先导油口x10连通；高压油管分别与第一压力补偿阀的进油口P7、第二压力补偿阀的进油口P12、第三压力补偿阀的进油口P13连通；第一压力补偿阀的出油口T7、第二压力补偿阀的出油口T12、第三压力补偿阀的出油口T13分别与第一单向阀的进油口P8、第二单向阀的进油口P14、第三单向阀的进油口P15连通，第一单向阀的出油口T8与第一多路阀的进油口P10和第一压力补偿阀的左控制油口x3连通，第二单向阀的出油口T14与第二多路阀的进油口P16和第二压力补偿阀的左控制油口x7连通，第三单向阀的出油口T15与第三多路阀的进油口P17和第三压力补偿阀的左控制油口x11连通；第一多路阀的回油口T10a、第一多路阀的回油口T10b、第二多路阀的回油口T16a、第二多路阀的回油口T16b、第三多路阀的回油口T17a、第三多路阀的回油口T17b分别与低压油管连通，低压油管通过回油管与油箱连通；第一多路阀的出油口B10a和第一多路阀的出油口A10b连接在一起与第一压力补偿阀的右控制油口x4连通，第一多路阀的出油口B10和第一多路阀的出油口A10分别与第一平衡阀11.1的进油口P11和第二平衡阀的进油口P21连通；第二多路阀的出油口B16a和第二多路阀的出油口A16b连接在一起与第二压力补偿阀的右控制油口x8连通，第二多路阀的出油口B16和第二多路阀的出油口A16分别与第三平衡阀的进油口P22和第四平衡阀的进油口P23连通；第三多路阀的出油口B17a和A17b连接在一起与第三压力补偿阀的右控制油口x12连通，第三多路阀的出油口B17和第三多路阀的出油口A17分别与液压锁的进油口P18和液压锁的进油口P19连通；第一平衡阀的出油口T11与第二平衡阀的控制油口x14、第二溢流阀的进油口P24、第三溢流阀的出油口T25、液压马达的工作油口A13连通；第二平衡阀的出油口T21与第一平衡阀的控制油口x13、第二溢流阀的出油口T24、第三溢流阀的进油口P25、液压马达的工作油口B13连通；第三平衡阀的出油口T22与第四平衡阀的控制油口x16、第一液压缸的无杆腔油口、第二液压缸的无杆腔油口连通，第四平衡阀出油口T23与第三平衡阀的控制油口x15、第一液压缸有杆腔油口、第二液压缸有杆腔油口连通；液压锁的出油口T18与第三液压缸无杆腔油口连通，液压锁的出油口T19与第三液压缸的有杆腔油口连通；力矩转速传感器固定安装在液压马达的输出轴上；第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器的壳体和伸出杆分别固定在第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸的缸体和活塞杆上，第一压力传感器与第一多路阀出油口B10a和第一多路阀出油口A10b连通，第二压力传感器与第二多路阀出油口B16a和第二多路阀出油口A16b连通，第三压力传感器与第三多路阀出油口B17a和第三多路阀出油口A17b连通，第四压力传感器安装变量泵的出油口P处油管上。