一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统技术方案

一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统主要由若干个结构相同的分区推进系统组成，每个分区推进系统包括一个伺服电机、一个定量泵、一个安全阀及若干个结构相同的双活塞杆对称液压油缸等，伺服电机的输出轴与定量泵的输入轴刚性联接，定量泵的左端油口与第一液压油缸的左端油口、安全阀的进油口连接，右端油口与第三液压油缸的右端油口连接，第一、第二、第三液压油缸之间的油路串联连接，本实用新型专利技术各分区推进液压油缸易于实现同步控制,各推进系统的液压油路相互独立，既可独立控制，又能协调控制，增加了系统控制的灵活性；采用泵控缸的直驱式容积调速系统，系统节能显著。

A series connection propulsion system of double piston rod symmetrical hydraulic cylinder of shield tunneling machine

【技术实现步骤摘要】
一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统
本技术涉及一种盾构掘进机液压推进系统，属液压传动

技术介绍
盾构掘进机是一种专用于地下隧道工程施工的集机、电、液等技术于一体，是一种典型的多系统复杂机电液集成装备，能够实现隧道开挖的机械化、自动化。盾构掘进机的液压推进系统为盾构前进提供推动力，通常由沿盾构周向分布的一定数量液压缸来完成，要求推进系统不仅能实现多缸精确同步推进，且各分组液压缸可单独控制以满足曲线掘进、纠偏和管片拼装时的单独回退等要求，同时推进系统的压力和流量必须实时连续可调，确保合理的推进力和速度，维持掘进过程土压平衡。盾构推进是一种典型的大功率、大负载工况，推进系统的装机功率很大，能耗很高。现有推进液压系统采用阀控方式，不仅节流损失大，浪费了能量、影响了设备寿命，而且恶化了施工环境，带来诸多不利因素。因此，如何在确保推进系统正确高效完成掘进任务的情况下，实现液压推进系统液压缸之间的同步性及节能控制是盾构掘进中的一个关键技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服
技术介绍
中盾构推进过程中存在的问题兼顾满足盾构施工要求，提供一种采用伺服电机和定量泵驱动的直驱式容积调速的节能型盾构推进液压系统，各对称双活塞杆液压油缸的油路串联连接，既能实现各分区推进液压缸的同步控制，又可以大幅降低系统能量损失，非常适合盾构推进系统控制。本技术解决其技术问题所采取的技术方案：一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统，包括若干个结构相同的分区推进系统，每个分区推进系统包括伺服电机、定量泵、安全阀、第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸、单向阀、补油泵、电机、油箱等；伺服电机的输出轴与定量泵的输入轴刚性联接，定量泵的左端油口通过油管分别与第一液压油缸的左端油口、安全阀的进油口连接，定量泵的右端油口通过油管与第三液压油缸的右端油口连接，第一液压油缸的右端油口通过油管与第二液压油缸的左端油口连接，第二液压油缸的右端油口通过油管与第三液压油缸的左端油口连接；安全阀的出油口通过油管与油箱连接；补油泵的进油口通过油管与油箱连接，补油泵的出油口通过油管与单向阀的进油口连接，单向阀的出油口通过油管连接在油管上；补油泵的输入轴与电机刚性联接；第一液压油缸、第二液压油缸、第三液压油缸为若干个结构相同的双活塞杆对称液压油缸。所述的一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统设置了四个分区。本技术与现有技术相比，所产生的有益效果是：各区推进系统的液压油缸油路串联连接，易于实现各分区推进液压油缸的同步控制；且各推进系统的液压油路相互独立，因此，推进系统各区既可独立控制，又能协调控制，增加了系统控制的灵活性；采用伺服电机与定量泵直接驱动推进液压油缸的容积调速系统，能量损失小，节能显著；推进系统各分区采用单独油源，可以用小排量泵代替传统推进系统中的大排量泵，各区液压油源只输出与本区工作压力相适应的压力油，系统更加节能。附图说明图1是一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统的单区原理图。图2是一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统液压油缸分区示意图。图中：1.伺服电机，2.定量泵，3、4、7、9、11、12、14、17.油管，5.安全阀，6.第一液压油缸，8.第二液压油缸，10.第三液压油缸，13.单向阀，15.补油泵，16.电机，18.油箱。具体实施方式下面结合附图1和实施例对本技术进一步说明。如图1所示，本技术包括若干个结构相同的分区推进系统，每个定量泵作为对应分区推进系统的单独油源提供动力，每个分区推进系统的液压回路与其它分区推进系统的液压回路均为相互独立的液压回路；每个分区推进系统包括伺服电机1、定量泵2、安全阀5、第一液压油缸6、第二液压油缸8、第三液压油缸10、单向阀13、补油泵15、电机16等构成；伺服电机1的输出轴与定量泵2的输入轴刚性联接，定量泵2的左端油口通过油管3分别与第一液压油缸6的左端油口、安全阀5的进油口连接，定量泵2的右端油口通过油管11与第三液压油缸10的右端油口连接，第一液压油缸6的右端油口通过油管7与第二液压油缸8的左端油口连接，第二液压油缸8的右端油口通过油管9与第三液压油缸10的左端油口连接；安全阀5的出油口通过油管4与油箱18连接；补油泵15的进油口通过油管17与油箱18连接，补油泵15的出油口通过油管12与单向阀13的进油口连接，单向阀13的出油口通过油管14连接在油管11上；补油泵15的输入轴与电机16刚性联接；第一液压油缸6、第二液压油缸8、第三液压油缸10是结构相同的双活塞杆对称液压油缸。本实施例设置四个分区推进系统，每个分区推进系统具有独立的液压回路。本技术的工作原理如下：当盾构掘进机向前推进时，各分区推进系统的伺服电机1得电启动，驱动定量泵2正向转动，定量泵2通过油管11从第三液压油缸10的右腔吸油，定量泵2输出的压力油通过油管3进入第一液压油缸6的左腔，推动第一液压油缸6的活塞向右移动，同时，第一液压油缸6右腔中的液压油通过油管7进入第二液压油缸8的左腔，推动第二液压油缸8的活塞向右移动，第二液压油缸8右腔中的液压油通过油管9进入第三液压油缸10的左腔，推动第三液压油缸10的活塞向右移动，由于第一液压油缸6、第二液压油缸8、第三液压油缸10是结构相同对称的双活塞杆油缸，从而推动第一液压油缸6、第二液压油缸8、第三液压油缸10的活塞杆同步前进。当推进过程中出现异常情况导致系统压力超出正常值时，安全阀5开启，定量泵2流出的油液经油管3、安全阀5和油管4流回油箱，实现卸荷。由于第一液压油缸6、第二液压油缸8、第三液压油缸10之间的管路串联连接，实现了分区内各液压油缸活塞杆的同步运动；由于伺服电机易于实现同步控制，因此，各分区推进系统之间通过控制各个伺服电机1就能实现同步运动。在盾构掘进机推进过程中，只需独立调节各分区伺服电机1的输入电流大小就可改变定量泵的流量，从而控制本区液压油缸的推进速度即可实现盾构掘进机转弯或姿态调整。如图2所示，本推进液压系统共设置12个液压油缸，在盾构掘进机截面方向上分为A、B、C、D四区，四个区液压油缸数量在圆周方向平均分配，每区3个液压油缸。当推进液压油缸回退时，各分区推进系统的伺服电机1反向旋转，驱动定量泵2反向转动，定量泵2通过油管3从第一液压油缸6的左腔吸油，定量泵2输出的压力油进入第三液压油缸10的右腔，推动第三液压油缸10的活塞向左移动，同时，第三液压油缸10左腔中的液压油通过油管9进入第二液压油缸8的右腔，推动第二液压油缸8的活塞向左移动，第二液压油缸8左腔中的液压油通过油管7进入第一液压油缸6的右腔，推动第一液压油缸6的活塞向左移动，从而实现第一液压油缸6、第二液压油缸8、第三液压油缸10的活塞杆同步退回。当各分区推进液压油缸需单独回退时，只需独立调节各分区伺服电机1输入电流的大小即可，将不回退液压油缸所对应伺服电机的输入电流设定为零即可实现。当盾构掘进机推进系统停止工作时，将伺服电机1输入电流设置为零，定量泵2输出流量为零，液压油缸停止运动。当盾构掘进机推进液压系统油液发生泄漏时，由补油回路向系统补充液压油，补油泵15通过油管17从油箱18中吸油，通过油管1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统，包括若干个结构相同的分区推进系统，每个分区推进系统包括伺服电机（1）、定量泵（2）、油管（3、4、7、9、11、12、14、17）、安全阀（5）、第一液压油缸（6）、第二液压油缸（8）、第三液压油缸（10）、单向阀（13）、补油泵（15）、电机（16）、油箱(18)；其特征在于：伺服电机（1）的输出轴与定量泵（2）的输入轴刚性联接，定量泵（2）的左端油口通过油管（3）分别与第一液压油缸（6）的左端油口、安全阀（5）的进油口连接，定量泵（2）的右端油口通过油管（11）与第三液压油缸（10）的右端油口连接，第一液压油缸（6）的右端油口通过油管（7）与第二液压油缸（8）的左端油口连接，第二液压油缸（8）的右端油口通过油管（9）与第三液压油缸（10）的左端油口连接；安全阀（5）的出油口通过油管（4）与油箱（18）连接；补油泵（15）的进油口通过油管（17）与油箱（18）连接，补油泵（15）的出油口通过油管（12）与单向阀（13）的进油口连接，单向阀（13）的出油口通过油管（14）连接在油管（11）上；补油泵（15）的输入轴与电机（16）刚性联接；第一液压油缸（6）、第二液压油缸（8）、第三液压油缸（10）为若干个结构相同的双活塞杆对称液压油缸。...

【技术特征摘要】
1.一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统，包括若干个结构相同的分区推进系统，每个分区推进系统包括伺服电机（1）、定量泵（2）、油管（3、4、7、9、11、12、14、17）、安全阀（5）、第一液压油缸（6）、第二液压油缸（8）、第三液压油缸（10）、单向阀（13）、补油泵（15）、电机（16）、油箱(18)；其特征在于：伺服电机（1）的输出轴与定量泵（2）的输入轴刚性联接，定量泵（2）的左端油口通过油管（3）分别与第一液压油缸（6）的左端油口、安全阀（5）的进油口连接，定量泵（2）的右端油口通过油管（11）与第三液压油缸（10）的右端油口连接，第一液压油缸（6）的右端油口通过油管（7）与第二液压油缸（8）的左端油...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧发业，杨仁明，戴汝泉，尹修杰，孔祥臻，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：新型
国别省市：山东,37