[发明专利]一种TBM液粘驱动单元测试动态性能装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种TBM液粘驱动单元测试动态性能装置及其测试方法。包括T型工作台以及安装在T型工作台上的包含有液压马达和变频电机的电机马达同轴连接机构，电机马达同轴连接机构连接有动态性能测试油路，动态性能测试油路中通过三位四通换向阀对液压马达的转动方向进行控制，通过两位三通换向阀对液压马达的工作模式进行切换，使得液压马达既能够作为驱动源又能够工作在泵工况。本发明能够满足测试需要，可实现超额定功率输出，满足短时大负载力矩的测试要求，降低了液压马达及相应泵站的功率等级，避免了装机功率的浪费，提高了测试装置液压马达的工作效率。

技术领域

本发明涉及一种TBM(硬岩掘进机)部件测试装置和方法，尤其涉及了一种TBM液粘驱动单元测试动态性能装置及其测试方法。

背景技术

TBM刀盘驱动系统是硬岩掘进装备的关键子系统，其驱动单元的驱动特性对硬岩掘进机的掘进有着至关重要的影响。TBM驱动单元分为两种，一种为液压驱动单元，是将液压马达作为驱动源，其特点是负载顺应性好，功率密度高，低速特性好；另外一种为电气驱动单元，是将变频电机作为驱动源，其特点是效率高，控制特性好。为了将液压和电气驱动各自的特点最大化，在TBM驱动单元当中引入液粘调速离合器以调节两种驱动方式输出功率的大小以适应不同的掘进工况，达到负载顺应性设计的目标，改善TBM刀盘驱动系统的驱动品质。

发明内容

为了测试两种TBM液粘驱动单元的驱动特性，同时兼顾集成化设计、轻量化设计的要求，本发明的目的在于提供了一种TBM液粘驱动单元测试动态性能装置及其测试方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一、一种TBM液粘驱动单元测试动态性能装置：

装置包括T型工作台以及安装在T型工作台上的电机马达同轴连接机构，电机马达同轴连接机构包括变频电机、第一联轴器、液粘调速离合器、第二联轴器、转速力矩传感器、扭矩限制器、第一轴承、机械飞轮、第二轴承、机械刹车器和液压马达，变频电机输出轴通过花键轴与第一联轴器的输入端连接，第一联轴器输出端通过平键轴与液粘调速离合器的输入轴连接，液粘调速离合器的输出轴通过平键轴与第二联轴器的一端连接，第二联轴器另一端通过平键轴与转速扭矩传感器的输入轴相连，转速扭矩传感器的输出轴通过平键轴与扭矩限制器的输入端相连，扭矩限制器的输出端经第一轴承后通过花键轴与机械飞轮的输入端相连，机械飞轮的输出端经第二轴承后通过花键轴与机械刹车器的一端花键孔相连，液压马达的花键轴直接连接至机械刹车器另一端的花键孔内；上述所有元件均通过支架及梯形螺栓连接在T型工作台上。

所述的电机马达同轴连接机构连接有动态性能测试油路，动态性能测试油路包括电机、液压泵、吸油过滤器、单向阀、高压过滤器、流量阀、第一比例溢流阀、两位三通换向阀、第二比例溢流阀、油箱和三位四通换向阀；油箱经吸油过滤器连接到液压泵的进油口，液压泵由电机驱动工作，液压泵的出油口经单向阀分别连接到高压过滤器的进油口和第一比例溢流阀的一端口，第一比例溢流阀另一端口连接到油箱，高压过滤器的出油口经流量阀与三位四通换向阀的P口相连，三维四通换向阀的A口和B口分别和液压马达的两个端口相连，三位四通换向阀的T口与两位三通换向阀的A口相连，两位换向阀的B口连接油箱，两位换向阀的C口经第二比例溢流阀连接油箱。

连接于转速力矩传感器与第一轴承之间的所述扭矩限制器设置有系统最大扭矩阈值，在超过系统最大扭矩阈值后控制扭矩限制器使得转速力矩传感器与第一轴承之间脱开，以避免实验过程当中飞轮能量控制不当产生的扭矩过大的危险情况。

连接于第二轴承与液压马达之间的所述机械刹车器在设置有系统最大转速阈值，在超过系统最大扭矩阈值后或者需要减速急停时控制机械刹车器使得第二轴承与液压马达之间停止同步转动，实施机械刹车，避免由于飞轮超速运转产生的危险情况。

转速扭矩传感器实现对液压马达输出转矩的精确测量，变频电机输出转矩由与之配套的电机变频器测量。