模拟盾构机试验控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种模拟盾构机试验控制系统。其特点是：其中液压控制单元包括液压泵机构，该液压泵机构的进油口和出油口分别与螺旋输送机控制电磁阀连通，而该螺旋输送机控制电磁阀还与螺旋输送机控制装置连通，从而驱动螺旋输送机；该液压泵机构的进油口和出油口还分别与刀盘控制电磁阀连通，而该刀盘控制电磁阀还与刀盘控制装置连通，从而驱动刀盘；该液压泵机构的进油口和出油口还分别与推进控制电磁阀连通，而该推进控制电磁阀还与推进部控制装置连通，从而驱动推进部。本实用新型专利技术采用大型地质环境模拟系统，使用时可以安装配备实际盾构掘进所涉及的各种系统和设备，增加了模拟试验的真实性和完整性，真实再现了盾构掘进环境。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种模拟盾构机试验控制系统。
技术介绍
鉴于隧道施工对于盾构掘进装备和施工安全的特殊要求及施工环境的特殊性，无法通过实际施工进行盾构关键技术的研究，因此模拟试验是研究和掌握掘进机关键技术的重要手段。我国模拟盾构平台相比于国外起步较晚，从总体上讲我国掘进装备关键技术与国际先进水平存在阶段性差距。主要表现在有：1、规模较小、模拟掘进机简化过多，模拟盾构掘进环境与实际掘进环境有较大的差异；2、现有的模拟试验多偏重于在盾构掘进过程中以及隧道形成后的土体变形、应力变化特性的研究，对掘进装备本身的机械和控制特性研究较少；3、目前大多模拟盾构设备已经设定好固定的控制系统，在教学环节中缺乏对控制系统的二次开发功能。
技术实现思路
本技术的目的是提供模拟盾构机试验控制系统，能够增加模拟试验的真实性和完整性，并且降低了系统的复杂性和成本。一种模拟盾构机试验控制系统，包括刀盘控制装置、推进部控制装置、螺旋输送机控制装置，以及与上述各装置连接的液压控制单元和电控单元，其特别之处在于：其中液压控制单元包括液压泵机构，该液压泵机构的进油口和出油口分别与螺旋输送机控制电磁阀连通，而该螺旋输送机控制电磁阀还与螺旋输送机控制装置连通，从而驱动螺旋输送机；该液压泵机构的进油口和出油口还分别与刀盘控制电磁阀连通，而该刀盘控制电磁阀还与刀盘控制装置连通，从而驱动刀盘；该液压泵机构的进油口和出油口还分别与推进控制电磁阀连通，而该推进控制电磁阀还与推进部控制装置连通，从而驱动推进部；其中电控单元包括控制器，该控制器分别与前述的螺旋输送机控制电磁阀、刀盘控制电磁阀和推进控制电磁阀电连接，而该控制器还与人机界面电连接。其中刀盘控制装置采用双向液压马达，推进部控制装置采用推进液压缸，螺旋输送机控制装置采用单向液压马达。其中液压泵机构包括相串联的定量液压泵和滤油器，并且该定量液压泵和滤油器串联后的两端还通过一溢流阀连通，另外该定量液压泵还与控制器电连接。其中溢流阀采用电磁溢流阀，并且该电磁溢流阀与所述的控制器电连接。其中溢流阀还与压力表连通。其中在液压泵机构分别与螺旋输送机控制电磁阀、刀盘控制电磁阀、推进控制电磁阀之间均安装有调速阀，所有调速阀均采用电动调速阀并且所有电动调速阀均分别与控制器电连接。其中在液压泵机构与推进控制电磁阀之间的调速阀两端还并联有推进控制电磁换向阀，该推进控制电磁换向阀还与所述的控制器电连接。其中螺旋输送机控制电磁阀采用二位三通电磁换向阀，刀盘控制电磁阀采用三位四通电磁换向阀，推进控制电磁阀采用电液比例伺服阀。其中控制器还分别与温度传感器、压力传感器、速度传感器、扭矩传感器和油压传感器连接。其中控制器还与上位机电连接，该上位机与打印机电连接。经过试用证明，本技术采用大型地质环境模拟系统，使用时可以安装配备实际盾构掘进所涉及的各种系统和设备，增加了模拟试验的真实性和完整性；真实再现了盾构掘进环境。采用可编程序控制系统、数据采集系统、组态监控系统等，在实现实际盾构测控基本功能要求的基础上增加了相关的综合模拟试验平台和单元技术试验台。既能够满足基本的盾构机基本元部件拆装教学实训，也能够实现盾构机电控系统二次开发功能。附图说明附图1为本技术中液压控制单元的原理图；附图2为本技术中控制器主要工作流程的控制流程图。具体实施方式如图1所示，首先为了描述方便，定义其中定量液压泵3中包含第一电磁铁1YA，推进控制电磁换向阀6中包含第二电磁铁2YA，电液比例伺服阀9中包含第三电磁铁3YA和第四电磁铁4YA，三位四通电磁换向阀10中包含第五电磁铁5YA和第六电磁铁6YA，二位三通电磁换向阀11中包含第七电磁铁7YA。如图1所示，本技术是一种模拟盾构机试验控制系统，包括刀盘控制装置、推进部控制装置、螺旋输送机控制装置，以及与上述各装置连接的液压控制单元和电控单元。其中液压控制单元包括液压泵机构，该液压泵机构的进油口和出油口分别与螺旋输送机控制电磁阀连通，而该螺旋输送机控制电磁阀还与螺旋输送机控制装置连通，从而驱动螺旋输送机；该液压泵机构的进油口和出油口还分别与刀盘控制电磁阀连通，而该刀盘控制电磁阀还与刀盘控制装置连通，从而驱动刀盘；该液压泵机构的进油口和出油口还分别与推进控制电磁阀连通，而该推进控制电磁阀还与推进部控制装置连通，从而驱动推进部。其中电控单元包括控制器，具体可采用PLC，该控制器分别与前述的螺旋输送机控制电磁阀、刀盘控制电磁阀和推进控制电磁阀电连接，而该控制器还与人机界面，例如触摸屏电连接。其中刀盘控制装置采用双向液压马达7，推进部控制装置采用推进液压缸12，螺旋输送机控制装置采用单向液压马达8。液压泵机构包括相串联的定量液压泵3（该泵与控制器电连接并受其控制）和滤油器2，并且该定量液压泵3和滤油器2两端还与一溢流阀连通，该溢流阀具体采用电磁溢流阀1，并且该电磁溢流阀1与所述的控制器电连接。另外溢流阀还与压力表4连通。其中在液压泵机构与螺旋输送机控制电磁阀、刀盘控制电磁阀、推进控制电磁阀之间均安装有调速阀5，并且三个均为电动调速阀5，同时三个电动调速阀5均与控制器电连接。而螺旋输送机控制电磁阀采用二位三通电磁换向阀11，刀盘控制电磁阀采用三位四通电磁换向阀10，推进控制电磁阀采用电液比例伺服阀9。并且在液压泵机构与推进控制电磁阀之间的调速阀5两端还并联有推进控制电磁换向阀6，该推进控制电磁换向阀6与所述的控制器电连接。其中控制器还与温度传感器、压力传感器、速度传感器、扭矩传感器13、外加一油压传感器连接。进行模拟试验时将温度传感器安装于油箱，用于测量油温度；压力传感器安装于刀盘上，用于测量刀盘进给时的压力；速度传感器安装于刀盘上，用于测量刀盘转动时的速度；扭矩传感器13安装于刀盘轴上，用于测量刀盘转动时的扭矩；油压传感器安装于油缸出口处。另外控制器还与上位机电连接，该上位机与打印机电连接。本技术的使用方法和工作原理是：在模拟盾构机试验时，本技术中的刀盘控制装置、推进部控制装置、螺旋输送机控制装置还应当分别与盾构机连接。其中推进部控制装置由推进油缸安装于盾构机体内，工作时推动盾构机及刀盘向前进给，螺旋输送机控制装置由液压马达和皮带轮组成，安装于盾构机体内，延生到尾盾。刀盘控制装置安装于盾构机体内，驱动刀盘旋转。1、刀盘控制：刀盘采用液压驱动。掘进时，双向液压马达7启动并正常运行后，选择正转（或反转），控制调速阀5的电压，使刀盘速度变化。当滤油器2、油压力、油温度、轴承或密封温度、油位等异常时，控制器PLC发出报警信号，至极限时控制刀盘停止转动。该部分控制均采用相关传感器，例如温度过高时，由温度传感器将温度信号传至PLC与设定温度对比，超过最高温度时，PLC控制刀盘（双向马达）停止，通过采集的信号与额定信号相比较，超出额定值时由PLC控制刀盘停止；当扭矩传感器13测得的扭矩超出极限值时说明崩刀或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟盾构机试验控制系统，包括刀盘控制装置、推进部控制装置、螺旋输送机控制装置，以及与上述各装置连接的液压控制单元和电控单元，其特征在于：其中液压控制单元包括液压泵机构，该液压泵机构的进油口和出油口分别与螺旋输送机控制电磁阀连通，而该螺旋输送机控制电磁阀还与螺旋输送机控制装置连通，从而驱动螺旋输送机；该液压泵机构的进油口和出油口还分别与刀盘控制电磁阀连通，而该刀盘控制电磁阀还与刀盘控制装置连通，从而驱动刀盘；该液压泵机构的进油口和出油口还分别与推进控制电磁阀连通，而该推进控制电磁阀还与推进部控制装置连通，从而驱动推进部；其中电控单元包括控制器，该控制器分别与前述的螺旋输送机控制电磁阀、刀盘控制电磁阀和推进控制电磁阀电连接，而该控制器还与人机界面电连接。

【技术特征摘要】
1.一种模拟盾构机试验控制系统，包括刀盘控制装置、推进部控制装置、螺旋输送机控制装置，以及与上述各装置连接的液压控制单元和电控单元，其特征在于：
其中液压控制单元包括液压泵机构，该液压泵机构的进油口和出油口分别与螺旋输送机控制电磁阀连通，而该螺旋输送机控制电磁阀还与螺旋输送机控制装置连通，从而驱动螺旋输送机；
该液压泵机构的进油口和出油口还分别与刀盘控制电磁阀连通，而该刀盘控制电磁阀还与刀盘控制装置连通，从而驱动刀盘；
该液压泵机构的进油口和出油口还分别与推进控制电磁阀连通，而该推进控制电磁阀还与推进部控制装置连通，从而驱动推进部；
其中电控单元包括控制器，该控制器分别与前述的螺旋输送机控制电磁阀、刀盘控制电磁阀和推进控制电磁阀电连接，而该控制器还与人机界面电连接。
2.如权利要求1所述的模拟盾构机试验控制系统，其特征在于：其中刀盘控制装置采用双向液压马达（7），推进部控制装置采用推进液压缸（12），螺旋输送机控制装置采用单向液压马达（8）。
3.如权利要求1所述的模拟盾构机试验控制系统，其特征在于：其中液压泵机构包括相串联的定量液压泵（3）和滤油器（2），并且该定量液压泵（3）和滤油器（2）串联后的两端还通过一溢流阀连通，另外该定量液压泵（3）还与控制器电连接。
4.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怀俊，
申请(专利权)人：广东交通职业技术学院，
类型：新型
国别省市：广东;44