[发明专利]一种矩形隧道掘进机多模式调向系统及控制方法

说明书

本发明提出了一种矩形隧道掘进机多模式调向系统及控制方法，用以解决现有顶管机调向系统控制模式单一，盾体卡死时不容易脱困、盾尾姿态无法自适应的问题。本发明包括油箱和油缸组，油箱通过模式控制模块与油缸组相连接；模式控制模块与油缸组对应设有至少两组，油箱通过进油管路与模式控制模块相连接，模式控制模块分别与有杆腔管路和无杆腔管路相连接，有杆腔管路与油缸组中油缸的有杆腔相连接，无杆腔管路与油缸组中油缸的无杆腔相连接；模式控制模块与回油管路相连接。本发明通过电磁换向阀和电磁球阀的不同控制模式，让掘进机有多种调向模式，可以使掘进机更好的适应蛇形前进，盾尾姿态的自适应更好的适应曲线掘进，卡盾体时更容易脱困。

技术领域

本发明涉及地下工程施工的技术领域，尤其涉及一种矩形隧道掘进机多模式调向系统及控制方法。

背景技术

随着人类文明的不断进步，城市地面交通对环境的污染问题愈发受到关注，如何更高效地对城市地下空间开发利用成为行业关注的问题，在城市隧道的构筑中，盾构工法因具有不影响城市地面交通、城市居民正常的生活及获得好的工程质量和高的施工速度等特点，迅速推广发展。顶管机在掘进过程中会出现曲线掘进以及轴线偏离一定角度的现象，需要对顶管机进行调向和纠偏，但是超大直径顶管机调向系统还有一些关键技术需要研究和突破。

因此，为顶管机的调向系统设计一种控制简便、稳定可靠的新型液压系统，成为非常有前景、同时也是非常急切的工作。

申请号为201410241399.2的中国专利申请，提出了一种双模式切换的TBM 推进液压系统，通过在两个结构相同的推进模块连接两位四通电磁换向阀，实现双模式中的左右模块分组控制，消除了单独控制带来的偏离预定轨迹的误差；大幅度降低了TBM在隧洞弯道处以及调向时的内力，解决了油缸推进力不平衡带来的TBM机构件和液压元件的损伤问题以及隧道偏离预定曲线的问题；但是，在曲线掘进过程中，盾体容易卡住，一但卡住不容易脱困。

发明内容

针对现有顶管机调向系统控制模式单一，盾体卡死时不容易脱困、盾尾姿态无法自适应的技术问题，本发明提出一种矩形隧道掘进机多模式调向系统及控制方法，可以实现单组控制、常规控制和组合加强三种模式，从而使掘进机更好地适应蛇形前进，特别是盾尾姿态的自适应调节可以更好的适应曲线掘进，卡盾体时更容易脱困。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种矩形隧道掘进机多模式调向系统，包括油箱和油缸组，所述油箱通过模式控制模块与油缸组相连接；所述模式控制模块与油缸组对应设有至少四组，油缸组均匀分布在盾体圆周的四周，油箱通过进油管路与模式控制模块相连接，模式控制模块分别与有杆腔管路和无杆腔管路相连接，有杆腔管路与油缸组中油缸的有杆腔相连接，无杆腔管路与油缸组中油缸的无杆腔相连接；所述模式控制模块与回油管路相连接。

优选地，所述模式控制模块包括电磁换向阀、液压锁和电磁球阀，进油管路和回油管路均与电磁换向阀相连接，电磁换向阀与液压锁相连接，液压锁分别与有杆腔管路和无杆腔管路相连接，有杆腔管路和无杆腔管路均与电磁球阀相连接。

优选地，所述有杆腔管路和无杆腔管路管路上均设有溢流阀，溢流阀与回油管路相连接，限定油缸的最高压力。

所述有杆腔管路上设有压力传感器，用于实时检测油缸的压力。

优选地，所述油箱与过滤器相连接，过滤器与蝶阀相连接，蝶阀与液压泵相连接，液压泵与球阀相连接，球阀与高压过滤器相连接，高压过滤器与单向阀相连接，单向阀通过进油管路分别与模式控制模块相连接，实现进油管路泵送高压液压油，实现油缸伸缩的控制。

优选地，所述液压泵与电机相连接，电机用于驱动液压泵。