[发明专利]一种盾构机换刀机械臂电液作动器单元测试系统

说明书

本发明公开了一种盾构机换刀机械臂电液作动器单元测试系统。对顶油缸包括对顶油缸小直径缸筒、对顶油缸大直径缸筒和对顶油缸共用活塞杆，对顶油缸小直径缸筒和对顶油缸大直径缸筒共用一根对顶油缸共用活塞杆，液压泵站和对顶油缸大直径缸筒的两腔体连通，电液作动器经第一手动换向阀和液压缸的两腔体连通，电液作动器经第二手动换向阀和对顶油缸小直径缸筒的两腔体连通。本发明给盾构机换刀机械臂电液作动器单元提供占用空间小，成本低的测试系统以及半自动化的测试方法，能够以简单的结构全面地模拟机械臂的各种实际加载情况，方便的完成换刀机械臂电液作动器的性能测试以及位置控制实验。

技术领域

本发明涉及液压测试系统领域的一种电液作动器单元测试系统，尤其涉及一种盾构机换刀机械臂电液作动器单元测试系统与测试方法。

背景技术

盾构机是一种隧道施工机械，目前在实际工程中得到了广泛的应用。盾构机施工过程中刀具消耗大、更换频繁，换刀作业时间占隧道施工周期的10％以上，现有换刀工作主要依赖人工作业，大埋深、高水压等施工环境下作业安全隐患大，易出现人员伤亡等重大安全事故。随着我国地铁、公路、铁路等隧道建设工程量的增长，盾构机的市场将不断扩大，以高效安全的“机器换人”作业模式实现换刀作业势在必行。盾构机刀盘滚刀更换要求换刀机械臂的作动器具有耐高压、耐高湿、高功率密度、高度集成等特点。电液作动器 (Electro-Hydrostatic Actuator，EHA)是一种将电机、泵、阀、缸、作动器等分立元件高度集成的一体化执行器，具有集成度高、功重比大、可靠性高、效率高、安装维护性好等优点，十分适合作为换刀机械臂的驱动。在实际装机应用之前，需要搭建模拟实际负载工况的测试系统，对电液作动器的主要性能做测试，包括双向高压柱塞泵建立不同压力所需要的最低转速，以及执行器在不同负载工况下的位置控制精度。而目前市面上常见的液压泵站最高输出压力往往低于25MPa，难以直接用于最高压力可达35MPa的电液作动器系统的性能测试。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种盾构机换刀机械臂电液作动器单元测试系统与测试方法，结构简单、成本低廉、操作便利，全面地模拟执行器受单向正负载(负载方向与运动方向相反)、负负载(负载方向与运动方向相同)或者双向正负载的工况，无需在测试阶段加工整套复杂、昂贵的机械臂。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括电液作动器、液压泵站、对顶油缸、液压缸、第一手动换向阀和第二手动换向阀；对顶油缸包括对顶油缸小直径缸筒、对顶油缸大直径缸筒和对顶油缸共用活塞杆，对顶油缸小直径缸筒和对顶油缸大直径缸筒共用一根对顶油缸共用活塞杆，液压泵站和对顶油缸大直径缸筒的两腔体连通，电液作动器经第一手动换向阀和液压缸的两腔体连通，电液作动器经第二手动换向阀和对顶油缸小直径缸筒的两腔体连通。

所述的液压缸安装在盾构机刀盘安装空间的换刀机械臂上，位于盾构机刀盘附近，所述的液压缸活塞杆处设有第一位移传感器；所述的液压缸的无杆腔和有杆腔分别连通液压缸A油口和液压缸B油口，液压缸A油口分别经第二外接溢流阀、第二外接单向阀连通到第一手动换向阀的A口，液压缸B油口分别经第一外接单向阀、第一外接溢流阀连通到第一手动换向阀的B口；液压缸A 油口和液压缸B油口处的油路管道分别设有第二压力传感器、第一压力传感器。

所述的对顶油缸中，对顶油缸共用活塞杆处设有第二位移传感器；对顶油缸小直径缸筒的无杆腔和有杆腔分别连通对顶油缸小直径缸筒A油口和对顶油缸小直径缸筒B油口，对顶油缸小直径缸筒A油口和对顶油缸小直径缸筒B油口分别连接到第二手动换向阀的A口和B口；对顶油缸大直径缸筒的有杆腔和无杆腔分别连通对顶油缸大直径缸筒A油口和对顶油缸大直径缸筒B油口，液压泵站中具有液压泵站压力表和第五压力传感器，液压泵站压力表安装在液压泵站的溢流阀进油口处，液压泵站的出口经液压泵站电磁换向阀分别和对顶油缸大直径缸筒A油口和对顶油缸大直径缸筒B油口连通；第五压力传感器安装在液压泵站压力表所在的管路上。