[发明专利]泥水平衡盾构综合模拟试验台用五自由度随动支撑系统

说明书

本发明公开了一种泥水平衡盾构综合模拟试验台用五自由度随动支撑系统。浮动顶板底部与浮动支板顶部铰接，浮动顶板绕铰接轴轴线方向的转动运动，浮动支板底部通过支撑液压缸垂直连接到支撑底板顶面，支撑底板底部均布装有若干重载万向球；支撑液压缸的无杆腔经座阀连接到三通减压阀的A口，有杆腔并联接入到油箱，三通减压阀的T口连接油箱，电机经联轴器与液压泵的轴端连接，液压泵的输入端连接油箱，液压泵的输出端经单向阀和三通减压阀的P口连接，溢流阀并联在液压泵的输入输出两端上。本发明能够支撑盾体、抵消盾体自重，运动能力更强，控制更加灵活，适合用于泥水盾构姿态模拟及调整试验。

技术领域

本发明涉及了一种泥水平衡盾构综合模拟试验台用五自由度随动支撑系统，特别适用于泥水盾构姿态模拟及调整试验台的五个自由度的运动模拟。

技术背景

泥水盾构在掘进过程中会出现蛇形掘进，即掘进轨迹与预定轨迹之间产生偏差，需要进行盾构机的轨迹纠偏，对泥水盾构机的姿态进行调整，因此，盾构姿态调整是盾构掘进过程中的重要组成环节。姿态调整的研究工作大部分通过试平台进行。现有泥水盾构机试验台的姿态与载荷模拟试验系统，多以推进液压缸提供推进力，试验台主体通过导向套或导向轴等，来引导盾体前进或后退。整个试验台的自由度为1，难以模拟泥水盾构在掘进工况中的载荷复杂性及姿态多自由度性。而使用六自由度液压平台载荷模拟机构的试验台，能撑托起刀盘、研究刀盘力传递特性，且自由度为6，能对泥水盾构在掘进工况中的载荷复杂性进行模拟，但难以实现盾尾若干分组的液压缸组成的并联机构，提供推进力进行盾构的姿态调整的模拟。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种泥水平衡盾构综合模拟试验台用五自由度随动支撑系统，能够便捷帮助实现泥水盾构姿态模拟及调整试验台主体的垂直方向俯仰和升降、水平方向扭转和偏移以及盾构方向的进退等五个自由度的运动模拟，能够实现泥水盾构掘进中，盾构壳体周围的土体位移场对盾体的作用模拟。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括主要由浮动顶板、铰接轴、弹性挡圈、浮动支板、支撑液压缸、支撑底板和重载万向球组成的随动支撑机构；浮动顶板底部通过铰接轴与浮动支板顶部铰接，所述浮动顶板绕所述铰接轴轴线方向的转动运动，浮动支板底部的四角分别通过各自的支撑液压缸垂直连接到支撑底板顶面，实现浮动支板相对支撑底板的垂直方向平动运动；支撑底板底部均布装有若干重载万向球，使得支撑底板底部通过滚动连接于所放置的水平平面，实现整个随动支撑机构在水平平面上的前后平动、左右平动和偏转转动三种运动。

还包括主要由油箱、溢流阀、电机、联轴器、液压泵、单向阀、三通减压阀、座阀组成的随动液压系统，随动液压系统连接于支撑液压缸；支撑液压缸的无杆腔经座阀连接到三通减压阀的A口，有杆腔并联接入到油箱，三通减压阀的T口连接油箱，电机经联轴器与液压泵的轴端连接，液压泵的输入端连接油箱，液压泵的输出端经单向阀和三通减压阀的P口连接，溢流阀并联在液压泵的输入输出两端上。

浮动支板底部四角的四个支撑液压缸的无杆腔均经座阀连接到三通减压阀的A口。

通过控制支撑液压缸的无杆腔压力，使得所述四个支撑液压缸输出力的合力与浮动顶板上放置的盾体重力相等，以抵消盾体自重。

通过座阀控制切断所述支撑液压缸无杆腔油路。

还包括蓄能器，蓄能器连接到液压泵的输出端，通过蓄能器对所述电比例三通减压阀P口-A口油路补油。

所述的浮动顶板为下凹的弧面，弧面上放置泥水平衡盾构综合模拟试验台盾体。

所述的三通减压阀为电比例三通减压阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过铰接轴的连接实现盾体沿铰接轴轴线方向的转动运动。