隧道掘进机钢拱架拼装液压系统技术方案

本发明专利技术公开了一种隧道掘进机钢拱架拼装液压系统。采用三位四通电液伺服阀和电液比例压力控制阀控制系统流量和压力双向驱动液压马达实现钢拱架拼接段的精确定位和成环，左侧液压马达和右侧液压马达可采用分组控制模式，回路采用平衡阀作为闭锁元件。采用三位四通电液伺服阀和带有压力补偿的定差减压阀对撑紧液压油缸实现力位复合控制，回路采用双向液压锁作为闭锁元件。高压定量泵出口连接蓄能器和电磁卸荷阀，满足高速回路峰值流量需求的同时可减小马达启动过程的压力脉动和流量冲击。本发明专利技术能够实现变负载条件下钢拱架拼接段的精确定位和快速拼接，降低振动环境对撑紧液压回路的干扰，提高隧道掘进机施工安全性、质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
隧道掘进机钢拱架拼装液压系统
本专利技术涉及一种钢拱架拼装液压系统，尤其涉及一种隧道掘进机钢拱架拼装液压系统。
技术介绍
隧道掘进机是集掘进、出渣和支护功能于一体的隧道掘进大型复杂成套设备，具有安全、稳定、高效等优点，可实现复杂地质环境下自动化隧道作业，现已广泛应用于国家铁路、公路、水利、城市建设和国防建设等隧道施工项目。在隧道掘进机掘进施工中，为了提高围岩的稳定性，防止塌落，需要进行初期支护。初期支护一般采用工字钢或者H型钢弯制而成的钢拱架，拼装过程包括上料、抓取、拼装、撑紧、搭接等环节，后期配合钢筋网、钢筋排进行加强支护。由于隧道内空间受限，为了便于运输和拼装，钢拱架共分为五段，钢拱架拼接段之间采用螺栓连接和焊接的方式进行紧固，钢拱架拼装机也可粗略分为回转装置和撑紧装置等。工作时，首先通过送料小车将钢拱架拼接段运送至目标位置，机械手从送料小车上抓取钢拱架拼接段，放置在钢拱架拼装机上，通过回转运动送至预定位置，各个拼接段之间通过螺栓连接，直至全部拼接段连接完成，通过撑紧液压油缸将钢拱架撑紧至洞壁，搭接成环。目前国内钢拱架安装主要采用人工安装方式，因施工隧道内环境多变、能见度低、粉尘大、震动强、噪声干扰大，这种安装方式劳动强度大，作业效率低，安装质量不高，且施工危险性较大。由于钢拱架拼装机具有回转半径大和重载、变载等特点，系统启动时存在压力脉动和流量冲击的现象。
技术实现思路
为了克服现有的钢拱架拼装液压系统中存在的人工调节、压力脉动和流量冲击、定位精度差、拼装效率低等问题，本专利技术提供了一种隧道掘进机钢拱架拼装液压系统，采用了三位四通电液伺服阀和电液比例压力控制阀对钢拱架拼接段回转系统进行实时控制以提高拼装精度，采用了三位四通电液伺服阀和带有压力补偿功能的定差减压阀并结合位移传感器实现对撑紧液压油缸的力位复合控制，蓄能器结合卸荷阀可显著降低系统启动阶段的压力脉动和流量冲击，提高了隧道掘进机施工安全性，保证了钢拱架拼装质量和施工效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术包括电机、高压定量泵、电磁卸荷阀、单向阀、过滤器、蓄能器、压力继电器、定差减压阀、第一三位四通电液伺服阀、第二三位四通电液伺服阀、第三三位四通电液伺服阀、第一电液比例压力控制阀、第二电液比例压力控制阀、第三电液比例压力控制阀、第四电液比例压力控制阀、梭阀、第一平衡阀、第二平衡阀、双向液压锁、两位四通电磁换向阀、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、第五压力传感器、第六压力传感器、左侧转矩转速传感器、右侧转矩转速传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、左侧液压马达、右侧液压马达、撑紧液压油缸和油箱；电机带动高压泵工作，高压泵的进油口接油箱，高压泵的出油口同时与电磁卸荷阀的进油口和单向阀的进油口相连，电磁卸荷阀的出油口与油箱相连，单向阀的出油口连接过滤器的进油口，过滤器的出油口分别与蓄能器的进油口、压力继电器的进油口、第一三位四通电液伺服阀的第一油口、第二三位四通电液伺服阀的第四油口、定差减压阀的进油口相连，第一三位四通电液伺服阀的第二油口同时与第一电液比例压力控制阀的进油口和第一平衡阀的第一油口相连，第一电液比例压力控制阀的出油口连接油箱，第一平衡阀的第二油口分别与左侧液压马达的第一油口、两位四通电磁换向阀的第一油口相连，左侧液压马达的第二油口同时与两位四通电磁换向阀的第三油口、第一平衡阀的第三油口相连，第一平衡阀的第四油口分别与第二电液比例压力控制阀的进油口、第一三位四通电液伺服阀的第三油口相连，第二电液比例压力控制阀的出油口和第一三位四通电液伺服阀的第四油口分别与油箱相连，第二三位四通电液伺服阀的第三油口同时与第四电液比例压力控制阀的进油口、第二平衡阀的第四油口相连，第四电液比例压力控制阀的出油口连接油箱，第二平衡阀的第三油口分别与右侧液压马达的第二油口、两位四通电磁换向阀的第四油口相连，右侧液压马达的第一油口同时与两位四通电磁换向阀的第二油口、第二平衡阀的第二油口相连，第二平衡阀的第一油口分别与第三电液比例压力控制阀的进油口、第二三位四通电液伺服阀的第二油口相连，第三电液比例压力控制阀的出油口和第二三位四通电液伺服阀的第一油口分别与油箱相连，定差减压阀的出油口连接第三三位四通电液伺服阀的第一油口，定差减压阀的控制油口与梭阀的第三油口相连，第三三位四通电液伺服阀的第二油口同时与梭阀的第一油口、双向液压锁的第一油口相连，双向液压锁的第二油口与撑紧液压油缸的有杆腔的油口相连，撑紧液压油缸的无杆腔的油口与双向液压锁的第三油口相连，双向液压锁的第四油口同时与梭阀的第二油口、第三三位四通电液伺服阀的第三油口相连，第三三位四通电液伺服阀的第四油口与油箱相连；第一压力传感器和第二压力传感器分别安装在左侧液压马达的第一油口和第二油口，第三压力传感器和第四压力传感器分别安装在右侧液压马达的第一油口和第二油口，左侧转矩转速传感器和右侧转矩转速传感器分别安装在左侧液压马达和右侧液压马达上，第五压力传感器和第六压力传感器分别安装在撑紧液压油缸的有杆腔油口和无杆腔油口，第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器分别安装在四个撑紧液压油缸上；撑紧液压油缸的有杆腔和无杆腔的油口分别相互连通。通过第一三位四通电液伺服阀、第一电液比例压力控制阀及第三电液比例压力控制阀控制左侧液压马达和右侧液压马达的工作压差和流量，结合左侧转矩转速传感器测量值实现精确定位，且通过两位四通电磁换向阀可实现对左侧液压马达和右侧液压马达的独立控制。结合第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器测量值，通过控制第三三位四通电液伺服阀实现对撑紧液压油缸的力位复合控制。本专利技术与
技术介绍
相比，具有的有益效果是：本专利技术提出的隧道掘进机钢拱架拼装液压系统，采用了三位四通电液伺服阀和电液比例压力控制阀对钢拱架拼接段回转系统进行实时控制以提高拼装精度，采用了三位四通电液伺服阀和带有压力补偿功能的定差减压阀并结合位移传感器实现对撑紧液压油缸的力位复合控制，蓄能器结合卸荷阀可显著降低系统启动阶段的压力脉动和流量冲击，提高了隧道掘进机施工安全性，保证了钢拱架拼装质量和施工效率。附图说明图1是本专利技术的液压系统原理图。图中：1、电机，2、高压定量泵，3、单向阀，4、电磁卸荷阀，5、过滤器，6、蓄能器，7、压力继电器，8、第一三位四通电液伺服阀，9、第二三位四通电液伺服阀，10、定差减压阀，11、第三三位四通电液伺服阀，12、第一电液比例压力控制阀，13、第二电液比例压力控制阀，14、第三电液比例压力控制阀，15、第四电液比例压力控制阀，16、梭阀，17、第一平衡阀，18、第二平衡阀，19、双向液压锁，20、第一压力传感器，21、第二压力传感器，22、第三压力传感器，23、第四压力传感器，24、第五压力传感器，25、第六压力传感器，26、左侧液压马达，27、左侧，28、两位四通电磁换向阀，29、右侧液压马达，30、右侧转矩转速传感器，31、撑紧液压油缸，32、第一位移传感器，33、第二位移传感器，34、第三位移传感器，35、第四位移传感器，36、油箱。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道掘进机钢拱架拼装液压系统，其特征在于：电机(1)带动高压泵(2)，高压泵(2)的进油口(P2)接油箱(36)，高压泵(2)的出油口(T2)同时与电磁卸荷阀(4)的进油口(P4)和单向阀(3)的进油口(P3)相连，电磁卸荷阀(4)的出油口(T4)与油箱(36)相连；单向阀(3)的出油口(T3)连接过滤器(5)的进油口(P5)，过滤器(5)的出油口(T5)分别与蓄能器(6)的进油口(P6)、压力继电器(7)的进油口(P7)、第一三位四通电液伺服阀(8)的第一油口(A8)、第二三位四通电液伺服阀(9)的第四油口(D9)、定差减压阀(10)的进油口(P10)相连，第一三位四通电液伺服阀(8)的第二油口(B8)同时与第一电液比例压力控制阀(12)的进油口(P12)和第一平衡阀(17)的第一油口(A17)相连，第一电液比例压力控制阀(12)的出油口(T12)连接油箱(36)，第一平衡阀(17)的第二油口(B17)分别与左侧液压马达(26)的第一油口(A26)、两位四通电磁换向阀(28)的第一油口(A28)相连，左侧液压马达(26)的第二油口(B26)同时与两位四通电磁换向阀(28)的第三油口(C28)、第一平衡阀(17)的第三油口(C17)相连，第一平衡阀(17)的第四油口(D17)分别与第二电液比例压力控制阀(13)的进油口(P13)、第一三位四通电液伺服阀(8)的第三油口(C8)相连，第二电液比例压力控制阀(13)的出油口(T13)和第一三位四通电液伺服阀(8)的第四油口(D8)分别与油箱(36)相连；第二三位四通电液伺服阀(9)的第三油口(C9)同时与第四电液比例压力控制阀(15)的进油口(P15)、第二平衡阀(18)的第四油口(D18)相连，第四电液比例压力控制阀(15)的出油口(T15)连接油箱(36)，第二平衡阀(18)的第三油口(C18)分别与右侧液压马达(29)的第二油口(B29)、两位四通电磁换向阀(28)的第四油口(D28)相连，右侧液压马达(29)的第一油口(A29)同时与两位四通电磁换向阀(28)的第二油口(B28)、第二平衡阀(18)的第二油口(B18)相连，第二平衡阀(18)的第一油口(A18)分别与第三电液比例压力控制阀(14)的进油口(P14)、第二三位四通电液伺服阀(9)的第二油口(B9)相连，第三电液比例压力控制阀(14)的出油口(T14)和第二三位四通电液伺服阀(9)的第一油口(A9)分别与油箱(36)相连；定差减压阀(10)的出油口(T10)连接第三三位四通电液伺服阀(11)的第一油口(A11)，定差减压阀(10)的控制油口(X10)与梭阀(16)的第三油口(C16)相连，第三三位四通电液伺服阀(11)的第二油口(B11)同时与梭阀(16)的第一油口(A16)、双向液压锁(19)的第一油口(A19)相连，双向液压锁(19)的第二油口(B19)与撑紧液压油缸(31)的有杆腔的油口(A31)相连，撑紧液压油缸(31)的无杆腔的油口(B31)与双向液压锁(19)的第三油口(C19)相连，双向液压锁(19)的第四油口(D19)同时与梭阀(16)的第二油口(B16)、第三三位四通电液伺服阀(11)的第三油口(C11)相连，第三三位四通电液伺服阀(11)的第四油口(D11)与油箱(36)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种隧道掘进机钢拱架拼装液压系统，其特征在于：电机(1)带动高压泵(2)，高压泵(2)的进油口(P2)接油箱(36)，高压泵(2)的出油口(T2)同时与电磁卸荷阀(4)的进油口(P4)和单向阀(3)的进油口(P3)相连，电磁卸荷阀(4)的出油口(T4)与油箱(36)相连；单向阀(3)的出油口(T3)连接过滤器(5)的进油口(P5)，过滤器(5)的出油口(T5)分别与蓄能器(6)的进油口(P6)、压力继电器(7)的进油口(P7)、第一三位四通电液伺服阀(8)的第一油口(A8)、第二三位四通电液伺服阀(9)的第四油口(D9)、定差减压阀(10)的进油口(P10)相连，第一三位四通电液伺服阀(8)的第二油口(B8)同时与第一电液比例压力控制阀(12)的进油口(P12)和第一平衡阀(17)的第一油口(A17)相连，第一电液比例压力控制阀(12)的出油口(T12)连接油箱(36)，第一平衡阀(17)的第二油口(B17)分别与左侧液压马达(26)的第一油口(A26)、两位四通电磁换向阀(28)的第一油口(A28)相连，左侧液压马达(26)的第二油口(B26)同时与两位四通电磁换向阀(28)的第三油口(C28)、第一平衡阀(17)的第三油口(C17)相连，第一平衡阀(17)的第四油口(D17)分别与第二电液比例压力控制阀(13)的进油口(P13)、第一三位四通电液伺服阀(8)的第三油口(C8)相连，第二电液比例压力控制阀(13)的出油口(T13)和第一三位四通电液伺服阀(8)的第四油口(D8)分别与油箱(36)相连；第二三位四通电液伺服阀(9)的第三油口(C9)同时与第四电液比例压力控制阀(15)的进油口(P15)、第二平衡阀(18)的第四油口(D18)相连，第四电液比例压力控制阀(15)的出油口(T15)连接油箱(36)，第二平衡阀(18)的第三油口(C18)分别与右侧液压马达(29)的第二油口(B29)、两位四通电磁换向阀(28)的第四油口(D28)相连，右侧液压马达(29)的第一油口(A29)同时与两位四通电磁换向阀(28)的第二油口(B28)、第二平衡阀(18)的第二油口(B18)相连，第二平衡阀(18)的第一油口(A18)分别与第三电液比例压力控制阀(14)的进油口(P14)、第二三位四通电液伺服阀(9)的第二油口(B9)相连，第三电液比例压力控制阀(14)的出油口(T14)和第二三位四通电液伺服阀(9)的第一油口(A9)分别与油箱(36)相连；定差减压阀(10)的出油口(T10)连接第三三位四通电液伺服阀(11)的第一油口(A11)，定差减压阀(10)的控制油口(X10)与梭阀(16)的第三油口(C16)相连，第三三位四通电液伺服阀(11)的第二油口(B...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚国芳，陈玉羲，吴伟强，周星海，杨华勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33