本发明专利技术公开了一种敞开式TBM隧道底部清渣装置电液控制系统，本系统采用带压力补偿阀的三位四通比例伺服阀控制驱动清渣装置关节运动的液压油缸和液压马达运动速度，压力传感器实时检测系统主回路压力和各执行器的工作压力，运动控制器根据各执行器压力信号变化实时调节变频电机转速使定量泵流量根据负载变化而变化，位移传感器和转矩转速传感器实时检测执行器的运动速度，在负载发生突变时运动控制器根据执行器速度信号控制压力补偿阀的开度保证各个执行器协调运动。该敞开式TBM隧道底部清渣装置电液控制系统能够保证负载突变情况下各个执行器的协调运动，同时可以有效节约能源并提高清渣装置的工作效率。
Electro-hydraulic Control System of Slag Cleaning Device at the Bottom of Open TBM Tunnel
【技术实现步骤摘要】
敞开式TBM隧道底部清渣装置电液控制系统
本专利技术涉及一种隧道底部清渣装置电液控制系统，尤其涉及一种敞开式TBM隧道底部清渣装置电液控制系统。
技术介绍
敞开式TBM是目前国际上最先进的隧道施工设备，它依靠液压驱动机械产生强大的推力和剪切力破碎岩石，使隧道掘进、出渣、衬砌等工序可同时进行实现连续快速作业，具有速度快、质量优、费用低、施工安全等优点。施工过程中，由于围岩坍塌以及刀盘铲斗清理不彻底，隧道底部有大量积渣，积渣体量、位置和粒径分布具有随机特性，为了铺设轨道、安装钢拱架、布置后配套台车，以及最终成洞的要求，必须对积渣进行及时清理。由于隧道内空间受限，无法采用大型的挖掘机、装载机对隧道底部积渣进行清理，现多采用人工清理的方式，当隧道底部产生大量积渣时，需要停机作业，为防止落石砸伤工人，待围岩条件稳定后，将积渣集中搬运到主机后方，下放后配套设备中的皮带机，采用皮带传输的方式将积渣运送到洞外。一些公司采用清渣机械臂清渣，但需要人工操作，通过遥控的形式将积渣清理到指定位置。目前国内外开敞式TBM隧道底部积渣清理采用人工清理的方式，尚未实现机械自动化作业，现有的一些清渣装置大多需要人工操作，对工作空间和操作人员技能要求高，劳动强度大，施工危险性大，效率低，严重制约敞开式TBM的全面推广。
技术实现思路
为了克服现有的隧道底部清渣装置存在的对操作人员技能要求高、效率低的问题，本专利技术提出一种敞开式TBM隧道底部清渣装置电液控制系统，采用变频电机和定量泵并结合压力传感器实现对系统流量的实时调节，采用三位四通比例伺服阀和压力补偿阀结合位移传感器实现各个执行器的协调运动，有效节约能源并提高了清渣装置的工作效率，并保证了清渣装置在不同负载条件下清渣作业的适应性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术包括变频电机、定量泵、安全阀、第一压力传感器、卸荷阀、单向阀、过滤器、蓄能器、压力继电器、第一三位四通比例伺服阀、第一液压锁、第二压力传感器、第三压力传感器、滑轨液压油缸、第一位移传感器、第二三位四通比例伺服阀、第一压力补偿阀、第二压力补偿阀、第一高速开关阀、第二高速开关阀、第四压力传感器、第五压力传感器、底座回转液压马达、转矩转速传感器、第三三位四通比例伺服阀、第三压力补偿阀、第四压力补偿阀、第三高速开关阀、第四高速开关阀、第六压力传感器、第七压力传感器、肩关节俯仰油缸、第二位移传感器、第四三位四通比例伺服阀、第五压力补偿阀、第六压力补偿阀、第五高速开关阀、第六高速开关阀、第八压力传感器、第九压力传感器、肘关节俯仰油缸、第三位移传感器、第五三位四通比例伺服阀、第七压力补偿阀、第八压力补偿阀、第七高速开关阀、第八高速开关阀、第十压力传感器、第十一压力传感器、腕关节俯仰油缸、第四位移传感器、第六三位四通比例伺服阀、第二液压锁、快拆接头、第十二压力传感器、第十三压力传感器、末端执行器油缸、第五位移传感器和油箱；变频电机与定量泵通过联轴器刚性连接，定量泵的吸油口与油箱连通，定量泵的出油口同时与安全阀的进油口、卸荷阀的进油口、单向阀的进油口相连，安全阀的出油口和卸荷阀的出油口与油箱连通，单向阀的出油口与过滤器的进油口连通，过滤器的出油口同时与蓄能器的进油口、压力继电器的进油口、第一三位四通比例伺服阀的第一油口、第二三位四通比例伺服阀的第一油口、第三三位四通比例伺服阀的第一油口、第四三位四通比例伺服阀的第一油口、第五三位四通比例伺服阀的第一油口、第六三位四通比例伺服阀的第一油口连通；第一三位四通比例伺服阀的第二油口连接第一液压锁的第一油口，第一液压锁的第二油口连接滑轨液压油缸的无杆腔油口，滑轨液压油缸的有杆腔油口连接第一液压锁的第三油口，第一液压锁的第四油口连接第一三位四通比例伺服阀的第三油口，第一三位四通比例伺服阀的第四油口与油箱连通；第二三位四通比例伺服阀的第二油口连接第一压力补偿阀的进油口，第一压力补偿阀的出油口连接第一高速开关阀的进油口，第一高速开关阀的出油口连接底座回转液压马达的第一油口，底座回转液压马达的第二油口连接第二高速开关阀的出油口，第二高速开关阀的进油口连接第二压力补偿阀的出油口，第二压力补偿阀的进油口连接第二三位四通比例伺服阀的第三油口，第二三位四通比例伺服阀的第四油口与油箱连通；第三三位四通比例伺服阀的第二油口连接第二压力补偿阀的进油口，第二压力补偿阀的出油口连接第三高速开关阀的进油口，第三高速开关阀的出油口连接肩关节俯仰油缸的无杆腔油口，肩关节俯仰油缸的有杆腔油口连接第四高速开关阀的出油口，第四高速开关阀的进油口连接第四压力补偿阀的出油口，第四压力补偿阀的进油口连接第三三位四通比例伺服阀的第三油口，第三三位四通比例伺服阀的第四油口与油箱连通；第四三位四通比例伺服阀的第二油口连接第五压力补偿阀的进油口，第五压力补偿阀的出油口连接第五高速开关阀的进油口，第五高速开关阀的出油口连接肘关节俯仰油缸的无杆腔油口，肘关节俯仰油缸的有杆腔油口连接第六高速开关阀的出油口，第六高速开关阀的进油口连接第六压力补偿阀的出油口，第六压力补偿阀的进油口连接第四三位四通比例伺服阀的第三油口，第四三位四通比例伺服阀的第四油口与油箱连通；第五三位四通比例伺服阀的第二油口连接第七压力补偿阀的进油口，第七压力补偿阀的出油口连接第七高速开关阀的进油口，第七高速开关阀的出油口连接腕关节俯仰油缸的无杆腔油口，腕关节俯仰油缸的有杆腔油口连接第八高速开关阀的出油口，第八高速开关阀的进油口连接第八压力补偿阀的出油口，第八压力补偿阀的进油口连接第五三位四通比例伺服阀的第三油口，第五三位四通比例伺服阀的第四油口与油箱连通；第六三位四通比例伺服阀的第二油口连接第二液压锁的第一油口，第二液压锁的第二油口连接快拆接头的第一油口，快拆接头的第二油口连接末端执行器油缸的无杆腔油口，末端执行器油缸的有杆腔油口连接快拆接头的第三油口，快拆接头的第四油口连接第二液压锁的第三油口，第二液压锁的第四油口连接第六三位四通比例伺服阀的第三油口，第六三位四通比例伺服阀的第四油口与油箱连通。进一步的，第一压力传感器安装在定量泵的出油口，第二压力传感器和第三压力传感器分别安装在滑轨液压油缸的无杆腔油口和有杆腔油口，第四压力传感器和第五压力传感器分别安装在底座回转液压马达的第一油口和第二油口，第六压力传感器和第七压力传感器分别安装在肩关节俯仰油缸的无杆腔油口和有杆腔油口，第八压力传感器和第九压力传感器分别安装在肘关节俯仰油缸的无杆腔油口和有杆腔油口，第十压力传感器和第十一压力传感器分别安装在腕关节俯仰油缸的无杆腔油口和有杆腔油口，第十二压力传感器和第十三压力传感器分别安装在末端执行器油缸的无杆腔油口和有杆腔油口。优选的，结合第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器、第七压力传感器、第八压力传感器、第九压力传感器、第十压力传感器、第十一压力传感器的测量值，运动控制器实时调节变频电机的转速使定量泵的输出流量随负载变化而变化。优选的，结合转矩转速传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器的测量值，运动控制器给定第一压力补偿阀、第二压力补偿阀、第三压力补偿阀、第四压力补偿阀、第五压力补偿阀、第六压力补偿阀、第七压力补偿阀、第八压力补偿阀的阀芯位移信号，实现对底座回本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种敞开式TBM隧道底部清渣装置电液控制系统，其特征在于：包括变频电机(1)、定量泵(2)、安全阀(3)、卸荷阀(5)、单向阀(6)、过滤器(7)、蓄能器(8)、压力继电器(9)、第一三位四通比例伺服阀(10)、第一液压锁(11)、滑轨液压油缸(14)、第二三位四通比例伺服阀(16)、第一压力补偿阀(17)、第二压力补偿阀(18)、第一高速开关阀(19)、第二高速开关阀(20)、底座回转液压马达(23)、第三三位四通比例伺服阀(25)、第三压力补偿阀(26)、第四压力补偿阀(27)、第三高速开关阀(28)、第四高速开关阀(29)、肩关节俯仰油缸(32)、第四三位四通比例伺服阀(34)、第五压力补偿阀(35)、第六压力补偿阀(36)、第五高速开关阀(37)、第六高速开关阀(38)、肘关节俯仰油缸(41)、第五三位四通比例伺服阀(43)、第七压力补偿阀(44)、第八压力补偿阀(45)、第七高速开关阀(46)、第八高速开关阀(47)、腕关节俯仰油缸(50)、第六三位四通比例伺服阀(52)、第二液压锁(53)、快拆接头(54)、末端执行器油缸(57)、第五位移传感器(58)和油箱(59)；变频电机(1)与定量泵(2)通过联轴器刚性连接，定量泵(2)的吸油口(P2)与油箱(59)连通，定量泵(2)的出油口(T2)分别与安全阀(3)的进油口(P3)、卸荷阀(5)的进油口(P5)、单向阀(6)的进油口(P6)相连，安全阀(3)的出油口(T3)和卸荷阀(5)的出油口(T5)与油箱(59)连通，单向阀(6)的出油口(T6)与过滤器(7)的进油口(P7)连通，过滤器(7)的出油口(T7)分别与蓄能器(8)的进油口(P8)、压力继电器(9)的进油口(P9)、第一三位四通比例伺服阀(10)的第一油口(A10)、第二三位四通比例伺服阀(16)的第一油口(A16)、第三三位四通比例伺服阀(25)的第一油口(A25)、第四三位四通比例伺服阀(34)的第一油口(A34)、第五三位四通比例伺服阀(43)的第一油口(A43)、第六三位四通比例伺服阀(52)的第一油口(A52)连通；第一三位四通比例伺服阀(10)的第二油口(B10)连接第一液压锁(11)的第一油口(A11)，第一液压锁(11)的第二油口(B11)连接滑轨液压油缸(14)的无杆腔油口(A14)，滑轨液压油缸(14)的有杆腔油口(B14)连接第一液压锁(11)的第三油口(C11)，第一液压锁(11)的第四油口(D11)连接第一三位四通比例伺服阀(10)的第三油口(C10)，第一三位四通比例伺服阀(10)的第四油口(D10)与油箱(59)连通；第二三位四通比例伺服阀(16)的第二油口(B16)连接第一压力补偿阀(17)的进油口(P17)，第一压力补偿阀(17)的出油口(T17)连接第一高速开关阀(19)的进油口(P19)，第一高速开关阀(19)的出油口(T19)连接底座回转液压马达(23)的第一油口(A23)，底座回转液压马达(23)的第二油口(B23)连接第二高速开关阀(20)的出油口(T20)，第二高速开关阀(20)的进油口(P20)连接第二压力补偿阀(18)的出油口(T18)，第二压力补偿阀(18)的进油口(P18)连接第二三位四通比例伺服阀(16)的第三油口(C16)，第二三位四通比例伺服阀(16)的第四油口(D16)与油箱(59)连通；第三三位四通比例伺服阀(25)的第二油口(B25)连接第二压力补偿阀(26)的进油口(P26)，第二压力补偿阀(26)的出油口(T26)连接第三高速开关阀(28)的进油口(P28)，第三高速开关阀(28)的出油口(T28)连接肩关节俯仰油缸(32)的无杆腔油口(A32)，肩关节俯仰油缸(32)的有杆腔油口(B32)连接第四高速开关阀(29)的出油口(T29)，第四高速开关阀(29)的进油口(P29)连接第四压力补偿阀(27)的出油口(T27)，第四压力补偿阀(27)的进油口(P27)连接第三三位四通比例伺服阀(25)的第三油口(C25)，第三三位四通比例伺服阀(25)的第四油口(D25)与油箱(59)连通；第四三位四通比例伺服阀(34)的第二油口(B34)连接第五压力补偿阀(35)的进油口(P35)，第五压力补偿阀(35)的出油口(T35)连接第五高速开关阀(37)的进油口(P37)，第五高速开关阀(37)的出油口(T37)连接肘关节俯仰油缸(41)的无杆腔油口(A41)，肘关节俯仰油缸(41)的有杆腔油口(B41)连接第六高速开关阀(38)的出油口(T38)，第六高速开关阀(38)的进油口(P38)连接第六压力补偿阀(36)的出油口(T36)，第六压力补偿阀(36)的进油口(P36)连接第四三位四通比例伺服阀(34)的第三油口(C34)，第四三位四通比例伺...
【技术特征摘要】
1.一种敞开式TBM隧道底部清渣装置电液控制系统，其特征在于：包括变频电机(1)、定量泵(2)、安全阀(3)、卸荷阀(5)、单向阀(6)、过滤器(7)、蓄能器(8)、压力继电器(9)、第一三位四通比例伺服阀(10)、第一液压锁(11)、滑轨液压油缸(14)、第二三位四通比例伺服阀(16)、第一压力补偿阀(17)、第二压力补偿阀(18)、第一高速开关阀(19)、第二高速开关阀(20)、底座回转液压马达(23)、第三三位四通比例伺服阀(25)、第三压力补偿阀(26)、第四压力补偿阀(27)、第三高速开关阀(28)、第四高速开关阀(29)、肩关节俯仰油缸(32)、第四三位四通比例伺服阀(34)、第五压力补偿阀(35)、第六压力补偿阀(36)、第五高速开关阀(37)、第六高速开关阀(38)、肘关节俯仰油缸(41)、第五三位四通比例伺服阀(43)、第七压力补偿阀(44)、第八压力补偿阀(45)、第七高速开关阀(46)、第八高速开关阀(47)、腕关节俯仰油缸(50)、第六三位四通比例伺服阀(52)、第二液压锁(53)、快拆接头(54)、末端执行器油缸(57)、第五位移传感器(58)和油箱(59)；变频电机(1)与定量泵(2)通过联轴器刚性连接，定量泵(2)的吸油口(P2)与油箱(59)连通，定量泵(2)的出油口(T2)分别与安全阀(3)的进油口(P3)、卸荷阀(5)的进油口(P5)、单向阀(6)的进油口(P6)相连，安全阀(3)的出油口(T3)和卸荷阀(5)的出油口(T5)与油箱(59)连通，单向阀(6)的出油口(T6)与过滤器(7)的进油口(P7)连通，过滤器(7)的出油口(T7)分别与蓄能器(8)的进油口(P8)、压力继电器(9)的进油口(P9)、第一三位四通比例伺服阀(10)的第一油口(A10)、第二三位四通比例伺服阀(16)的第一油口(A16)、第三三位四通比例伺服阀(25)的第一油口(A25)、第四三位四通比例伺服阀(34)的第一油口(A34)、第五三位四通比例伺服阀(43)的第一油口(A43)、第六三位四通比例伺服阀(52)的第一油口(A52)连通；第一三位四通比例伺服阀(10)的第二油口(B10)连接第一液压锁(11)的第一油口(A11)，第一液压锁(11)的第二油口(B11)连接滑轨液压油缸(14)的无杆腔油口(A14)，滑轨液压油缸(14)的有杆腔油口(B14)连接第一液压锁(11)的第三油口(C11)，第一液压锁(11)的第四油口(D11)连接第一三位四通比例伺服阀(10)的第三油口(C10)，第一三位四通比例伺服阀(10)的第四油口(D10)与油箱(59)连通；第二三位四通比例伺服阀(16)的第二油口(B16)连接第一压力补偿阀(17)的进油口(P17)，第一压力补偿阀(17)的出油口(T17)连接第一高速开关阀(19)的进油口(P19)，第一高速开关阀(19)的出油口(T19)连接底座回转液压马达(23)的第一油口(A23)，底座回转液压马达(23)的第二油口(B23)连接第二高速开关阀(20)的出油口(T20)，第二高速开关阀(20)的进油口(P20)连接第二压力补偿阀(18)的出油口(T18)，第二压力补偿阀(18)的进油口(P18)连接第二三位四通比例伺服阀(16)的第三油口(C16)，第二三位四通比例伺服阀(16)的第四油口(D16)与油箱(59)连通；第三三位四通比例伺服阀(25)的第二油口(B25)连接第二压力补偿阀(26)的进油口(P26)，第二压力补偿阀(26)的出油口(T26)连接第三高速开关阀(28)的进油口(P28)，第三高速开关阀(28)的出油口(T28)连接肩关节俯仰油缸(32)的无杆腔油口(A32)，肩关节俯仰油缸(32)的有杆腔油口(B32)连接第四高速开关阀(29)的出油口(T29)，第四高速开关阀(29)的进油口(P29)连接第四压力补偿阀(27)的出油口(T27)，第四压力补偿阀(27)的进油口(P27)连接第三三位四通比例伺服阀(25)的第三油口(C25)，第三三位四通比例伺服阀(25)的第四油口(D25)与油箱(59)连通；第四三位四通比例伺服阀(34)的第二油口(B34)连接第五压力补偿阀(35)的进油口(P35)，第五压力补偿阀(35)的出油口(T35)连接第五高速开关阀(37)的进油口(P37)，第五高速开关阀(37)的出油口(T37)连接肘关节俯仰油缸(41)的无杆腔油口(A41)，肘关节俯仰油缸(41)的有杆腔油口(B41)连接第六高速开关阀(38)的出油口(T38)，第六高速开关阀(38)的进油口(P38)连接第六压力补偿阀(36)的出油口(T36)，第六压力补偿阀(36)的进油口(P36)连接第四三位四通比例伺服阀(34)...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚国芳，陈玉羲，刘婧珂，沈晓俊，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
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